世界的不可预知性，在实验室进行实验并研究花园之类的半控制自然环境；新的机构如冷泉港实验室和海洋生物学实验室并研究生物的整个生命周期提供了可控性更高的环境。1900年代和1910年代，和提出了生态演替的概念，并在早期的植物生态学中直到了重要作用。阿弗雷德·洛特卡的掠食者－猎物方程、G·埃弗兰·哈钦森对生物地理学及湖泊与河流生物地质化学结构（湖沼学）的研究以及查尔斯·萨瑟兰·埃尔顿对动物食物链的研究都对定量方法的演替作出了开拓性的工作。1940年代和1950年代，综合了许多的概念。生态学开始作为独立学科出现