Nằm trong khu vực các tỉnh ven biển miền trung Việt Nam, tỉnh Bình Thuận cũng nằm trong khu vực có đa dạng sinh học cao thế hiện bởi đa dạng hệ sinh thái.
* Hệ sinh thái cỏ biển: Tại Bình Thuận, cỏ biển phân bố tập trung ở khu vực Bãi Vĩnh Hảo và Đảo Phú Quý với tổng diện tích là 315ha chiếm 3,1% diện tích cỏ biển của Việt Nam. Tuy nhiên, xét về số lƣợng loài cỏ biền thì mức độ đa dạng loài cỏ biển của Bình Thuận xếp thứ 5 sau các tỉnh (Khánh Hòa, Kiên Giang, Bà Rịa – Vũng Tàu, Phú Yên).
* Hệ sinh thái san hô: Tại Bình Thuận đã ghi nhận hệ sinh thái san hô ở khu vực vịnh Phan Thiết, đảo Hòn Cau (thuộc khu bảo tồn Biển Hòn Cau). Theo Vũ Trung Tạng và nnk thì hệ sinh thái rạn san hô phát triển mạnh từ vĩ tuyến 16 trở vào; rạn san hô là nơi nuôi sống và che chở cho hàng ngàn sinh vật biển trong đó cá và động vật đáy là hai nhóm có ý nghĩa. Cũng theo các tác giả này tại vùng Vịnh Phan Thiết đã xác định đƣợc 119 loài cá san hô thuộc 96 giống, 54 họ và 12 bộ với mức độ đa dạng cao. Trong số 119 loài cá san hô xác định đƣợc 68 loài có ý nghĩa kinh tế
(chiếm 57,14%) trong đó 44 loài là những loài cá thƣơng phẩm có giá trị cao và 26 loài có giá trị làm cảnh [10].
* Hệ sinh thái cồn cát ven biển: Hệ sinh thái cồn cát ven biển có quy mô phân bố rất lớn, kéo dài dọc vùng ven biển Bình Thuận trải dài trên các huyện Hàm Thuận Nam, Hàm Thuận Bắc, thành phố Phan Thiết, Bắc Bình, Hàm Tân, Tuy Phong và TX Lagi.
Cấu trúc thành phần loài và ĐDSH của hệ sinh thái cồn cát nghèo nàn do điều kiện môi trƣờng quá khắc nghiệt, đặc biệt là các cồn cát trống trơ trọi ven biển nhƣ một số nhà khoa học đã ví chúng nhƣ một sa mạc thu nhỏ. Trên các cồn cát phát hiện khoảng 5 - 7 loài cỏ, dứa dại, muống biển. Về động vật chỉ gặp thằn lằn bóng [13].
Từ khi xuất hiện đến khi ổn định, cồn cát không hình thành đơn lẻ mà tạo thành một dãy cồn song song với mép nƣớc biển nhƣ những làn sóng cát. Từ mép nƣớc biển hƣớng về đất liền có thể gặp một tập hợp 5 dãy cồn cát với mức độ ổn định tăng dần, đó là cồn sơ khai – cồn tiền tiêu – cồn màu vàng – cồn màu xám – và cồn trƣởng thành. 5 dãy cồn tạo thành một thế hệ cồn cát [41]:
Cồn sơ khai là những đống cát nhỏ do gió vun lên nhờ sự có mặt một loại vật
cản nào đấy nhƣ mảnh gỗ trôi bị kẹt lại. xác chim biển chết, đống xác tảo biển, mảnh tàu đắm dạt vào bờ v.v. Cồn sơ khai chƣa có thực vật cƣ trú. Chúng có thể nhanh chóng biến mất cũng nhƣ nhanh chóng xuất hiện, cho đến khi những dạng thực vật thân cỏ đầu tiên xuất hiện cố định chúng lại, biến chúng thành cồn tiền tiêu.
Những loài thực vật đầu tiên xuất hiện trên các cồn tiền tiêu, là những loài thân thảo bò lan có sức sống dẻo dai, chịu mặn, chịu gió và chống chịu đƣợc cát vùi. Chúng giúp cho cát đƣợc tích lũy nhanh hơn và cồn cát cũng nhờ đó mà cao lên nhanh chóng đến cao độ khoảng 5m.
Cồn màu vàng xuất hiện sau khi có xác thực vật tích tụ nhiều và xuất hiện
những lớp mùn cây đầu tiên trên mặt cồn. Cát trên cồn vẫn còn hơi mặn với độ pH kiềm nhẹ (khoảng 7,5) với những tích tụ muối kiềm và kiềm thổ nên thƣờng có màu
rám vàng trên bề mặt cồn. Những tích tụ mùn cây làm cho khả năng tích lũy chất dinh dƣỡng và hơi nƣớc tăng lên khiến cho thảm thực vật trên cồn cát cũng đa dạng hơn. Độ cao của cồn màu vàng có thể đạt đến 5 – 10m. Thực vật có thể che phủ đến 80% diện tích các cồn màu vàng. Những loài bò sát nhỏ và động vật gậm nhấm đầu tiên cũng đến cƣ trú tại các cồn màu vàng nhờ sự phong phú của nguồn thức ăn thực vật và độ ẩm.
Cồn màu xám là thế hệ cồn cát thứ 4, ổn định hơn và xuất hiện nhiều thực vật
bậc thấp nhƣ rêu và địa y giữa các khóm cây bụi khiến cho độ che phủ thực vật trên cồn màu xám có thể đạt đến 100% diện tích. Những khóm cây bụi xuất hiện khiến cho môi trƣờng trong khoảng cách 50 - 100m kể từ mép nƣớc biển trở nên thuận lợi cho thế giới sống: mùn cây tích lũy thành lớp trên mặt cồn khiến cho cồn có màu xám, độ pH giảm dần khiến cho đất chuyển sang chua. Nƣớc xuất hiện ở lớp cát sâu khiến cho chỉ có những loài cây với bộ rễ đâm sâu mới thích nghi đƣợc. Độ cao của cồn cát màu xám có thể đạt đến 10m.
Cồn trưởng thành xuất hiện cách mép nƣớc biển hàng trăm mét. Những lớp
đất điển hình xuất hiện trên mặt cồn kéo theo sự hình thành lớp phủ thực vật thân gỗ và cây bụi. Đây cũng thƣờng là vùng canh tác của dân cƣ ven biển với tập đoàn cây trồng thƣờng là cây lấy gỗ, cây ăn trái và cây màu.
Giữa cồn trƣởng thành và cồn màu xám, hoặc xen kẽ giữa các cồn trƣởng thành thƣờng có các bàu nƣớc, có thể là nƣớc ngọt chất lƣợng tốt, nƣớc lợ thậm chí nƣớc mặn tùy theo cấu trúc thủy văn của vùng cồn.
Cồn cát ven bờ là nơi sinh cƣ của nhiều loài động vật nhỏ nhƣ bò sát, gậm nhấm, côn trùng, là vùng đệm an toàn giữa biển và đất liền và rất dễ bị tổn thƣơng do hoạt động của con ngƣời cũng nhƣ do thay đổi chế độ động lực biển và khí hậu. Một vùng bờ có thể có nhiều thế hệ cồn cát xuất hiện vào các thời kỳ địa chất khác nhau.
Tại vùng ven biển Bình Thuận có đến 4 thế hệ cồn cát lấy theo tên màu của cát gồm: cồn cát đỏ (loại cổ nhất), cồn cát vàng nghệ, cồn cát trắng và cồn cát vàng
xám (loại trẻ nhất). Cồn cát trắng phân bố thành các dải hẹp, thấp dọc ven biển các huyện Tuy Phong, Bắc Bình, Hàm Tân và TP. Phan Thiết. Cồn cát đỏ đƣợc hình thành do tác động của khí hậu nóng – khô hạn đặc trƣng ở Bình Thuận và dòng chảy ven bờ, có lịch sử phát triển lâu đời nhất. Cát đỏ phân bố trên địa hình đồi bát úp hoặc gợn sóng có nơi cao đến 200m chủ yếu ở các huyện Bắc Bình, Hàm Tân, Hàm Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam, Phan Thiết và rải rác ở Tuy Phong [7].
* Hệ sinh thái vũng vịnh: Ở Bình Thuận có vùng vịnh Phan Thiết với diện tích 28.710 ha.[13].
Trong khu vực khai thác titan Bình Thuận tồn tại hai hệ sinh thái chính là hệ sinh thái cồn cát ven biển và hệ sinh thái rừng phòng hộ. Qua việc chồng ghép bản đồ hiện trạng rừng lên bản đồ khu vực quặng titan đã xác định đƣợc trong khu vực quặng titan có 430 ha rừng phòng hộ; 144 ha đất chuyên dùng; 6700 ha cây nông nghiệp ngắn vụ xen dân cƣ và 7288 ha đất trống có cây bụi, tre nứa rải rác, trảng cỏ (xem Phụ lục).
Rừng phòng hộ đƣợc trồng do sự hỗ trợ của nhiều nguồn vốn khác nhau. Cơ cấu cây trồng tập trung vào những loài: keo lai, phi lao, xoan chịu hạn v.v. các loài cây chủ yếu là phi lao trồng để chắn cát di động. Suất đầu tƣ dao động từ 10 đến 18 triệu đồng/ha [22].