A、自然选择导致种群基因频率发生定向改变，A错误；B、生物进化的实质是种群基因频率的改变，基因频率改变不一定产生新的物种，生殖隔离是新物种形成的必要条件，B错误；C、地理隔离阻碍了基因交流，当种群基因库产生较大差别时，才会导致生殖隔离，如东北虎和华南虎存在地理隔离但还是同一种生物，C错误；D、新物种产生量小于现有物种灭绝量会导致物种多样性降低，D正确．故选：D．
