ion dynamics）描述生物族群大小的变化。马尔萨斯的《人口论》提出指数成长的人口模型，可以说是最早的族群动态学理论。Lottak-Volterra方程解释天敌和猎物的族群波动关系，也早在19世纪就被广泛地研究。与人口动力学密切相关的另一领域是数学流行病学，其主要研究内容为传染病在易感人群中的传播。目前已经有多个病毒传播模型在公共健康政策的决策中产生了重要影响。群集生态学以及生物地理学也大量使用数学，包括罗伯特·麦克阿瑟和艾德华·威尔森提出的的岛屿模型，以及生态学中性理论，计算环境因子影响如何影响物种