cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
ทะเลลึก
สิ่งมีชีวิต
ใต้ทะเลลึกนั้นสิ่งที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตินั้นจะน้อยลง มีแรงดันน้ำมหาศาลออกซิเจนน้อยสภาพน้ำนั้นเย็นยะเยือกเป็นจุดเยือกแข็งและบางส่วนมีอุณหภูมิสูงถึง 400°C จนทำให้คิดได้ว่ายากที่จะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ แต่กลับกลายเป็นว่าใต้ทะเลลึกแห่งนี้มีปลาหลากหลายสายพันธุ์ชนิดมากมายโดยมีการค้นพบน้อยมากเพียง 2% จากการค้นพบปลาในทะเลทั้งหมดซึ่งอาจมีสายพันธ์ที่เรายังไม่ค้นพบอีกเป็นจำนวนหนึ่งโดยพวกมันนั้นมีการวิวัฒนาการแปลก ๆ เพื่อให้พวกมันปรับสภาพเพื่อที่จะสามารถดำรงชีวิตอยู่ในสภาพที่สุดขั้วในสถานที่แห่งนี้ได้ แหล่งอาหารของพวกมันส่วนใหญ่ก็จะเป็นซากศพที่ตายแล้วตกลงมาเบื้องล่างหรือการล่า ทั้งนี้ก็มีปลาสายพันธ์ต่าง ๆ มากมายเช่นปลาฉลามครุย ปลาไหลกัลเปอร์ และอื่น ๆ
นิเวศวิทยา
นิเวศวิทยา (ecology) (มาจากภาษากรีก: οἶκος "บ้าน"; -λογία, "การศึกษาของ" ) คือ การวิเคราะห์และการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่มีต่อกันและกัน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่มีกับสิ่งแวดล้อมแบบ'อชีวนะ' (abiotic) ของสิ่งมีชีวิตนั้น หัวข้อนักนิเวศวิทยามักสนใจจะรวมถึงความหลากหลายทางนิเวศวิทยา การกระจาย ปริมาณ (ชีวมวล) จำนวน (ประชากร) ของสิ่งมีชีวิต เช่นเดียวกับการแข่งขันระหว่างพวกมันภายในและระหว่างระบบนิเวศ ปฏิสัมพันธ์ที่เป็นองค์ประกอบของระบบนิเวศมีลักษณะเป็นไดนามิค ซึ่งประกอบไปด้วย สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศ ชุมชนของสิ่งมีชีวิตที่พวกมันสร้างขึ้น และองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตของสภาพแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต กระบวนการในระบบนิเวศ (ecosystem process) เช่น การผลิตโดยผู้ผลิต (เช่น พืช สาหร่าย) การเกิดขึ้นของดิน (pedogenesis) วัฏจักรสารอาหาร และกิจกรรมการสร้างสภาวะที่เหมาะสม (niche construction) จะเป็นตัวกำหนดการไหลของพลังงานและสสารจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งในระบบนิเวศ กระบวนการเหล่านี้จะทำงานอย่างเป็นปกติโดยสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทที่เฉพาะเจาะจงและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศนั้น โดยความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity) ที่หมายถึงความหลากหลายของสายพันธุ์ ของยีน และของระบบนิเวศ จะช่วยเพิ่มการบริการในระบบนิเวศ (ecosystem services)
นิเวศวิทยาเป็นสาขาการศึกษาแบบสหวิทยาการที่รวมชีววิทยาและวิทยาศาสตร์โลก โดยคำว่า "ระบบนิเวศ" ("Ökologie") เกิดขึ้นในปี 1866 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน แอรนส์ แฮกเกล (Ernst Haeckel) (1834-1919) ความคิดเกี่ยวกับนิเวศวิทยาเป็นผลลัพธ์ที่เกิดจากความคิดในเชิงปรัชญา โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากจริยธรรมและการเมือง นักปรัชญากรีกโบราณเช่น Hippocrates และ อริสโตเติล ได้วางรากฐานของนิเวศวิทยาในการศึกษาเรื่อง 'ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ' (natural history) ของพวกเขา นิเวศวิทยาสมัยใหม่ถูกแปลงให้เป็น 'วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ' ที่เข้มงวดมากขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 แนวคิดวิวัฒนาการในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตและ 'การคัดเลือกโดยธรรมชาติ' กลายเป็นเสาหลักของ 'ทฤษฎีทางนิเวศวิทยาสมัยใหม่' คำว่านิเวศวิทยาเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ 'ชีววิทยาวิวัฒนาการ' พันธุศาสตร์ และ พฤฒิกรรมของสัตว์ที่อาศัยอยู่ในธรรมชาติ (ethology) ความเข้าใจถึงกระบวนการที่ความหลากหลายทางชีวภาพจะสามารถส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบนิเวศเป็นหัวข้อที่สำคัญในการศึกษาระบบนิเวศ โดยนักนิเวศวิทยาพยายามที่จะอธิบายดังต่อไปนี้:
นิเวศวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์เช่นเดียวกัน มีการนำนิเวศวิทยาไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติจำนวนมากด้านชีววิทยาอนุรักษ์ การจัดการพื้นที่ชุ่มน้ำ การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ (เช่น นิเวศเกษตร (agroecology) เกษตรกรรม ป่าไม้ วนเกษตร ประมง) ผังเมือง (นิเวศวิทยาชุมชนเมือง), สุขภาพชุมชน เศรษฐศาสตร์ วิทยาศาสตร์พื้นฐานและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ (applied science) และการปฏิสัมพันธ์ทางสังคมของมนุษย์ (นิเวศวิทยาของมนุษย์) ตัวอย่างเช่น วิธีการที่เรียกว่า "วงกลมของความยั่งยืน" (Circles of Sustainability) ซึ่งจะมีการใส่ใจถึงนิเวศวิทยามากกว่าแค่เป็นสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ ตัว สิ่งมีชีวิต (รวมทั้งมนุษย์) และทรัพยากร ประกอบขึ้นเป็นระบบนิเวศซึ่งเป็นผลให้มีการรักษาระดับกลไกการฟีดแบ็คทางชีวฟิสิกส์ที่ควบคุมกระบวนการที่กระทำต่อองค์ประกอบของโลกที่เป็นชีวภาพ (biotic) และกายภาพ (abiotic) ระบบนิเวศมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตอย่างยั่งยืนและสร้างทุนทางธรรมชาติ เช่น การผลิตชีวมวล (อาหาร เชื้อเพลิง เส้นใยและยา) ควบคุมสภาพภูมิอากาศ วัฏจักรของชีวธรณีเคมี (biogeochemical) ของโลก การกรองน้ำ การก่อตัวของดิน การควบคุมการชะล้างพังทลาย การป้องกันน้ำท่วมและลักษณะทางธรรมชาติอื่น ๆ ที่มีมูลค่าทางวิทยาศาสตร์ ประวัติศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ หรือมูลค่าภายในตัวมันเอง
ประวัติ
นิเวศวิทยามีต้นกำเนิดที่ซับซ้อนเนื่องจากเป็นส่วนที่ใหญ่ของธรรมชาติของสหวิทยาการของมัน นักปรัชญากรีกโบราณเช่นฮิปโปเครติสและอริสโตเติลเป็นผู้ที่อยู่ในกลุ่มแรก ๆ ที่ได้บันทึกข้อสังเกตทั้งหลายเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ทางธรรมชาติ อย่างไรก็ตามพวกเขามองชีวิตในแง่ของ essentialism (ความเชื่อที่ว่าทุกสิ่งทุกอย่างมีสมบัติพื้นฐานที่สามารถค้นพบได้ด้วยเหตุผล (ปรัชญา) หรือเป็นทฤษฎีที่ส่งเสริมการสอนวิชาและความชำนาญขั้นพื้นฐานเฉพาะอย่างให้กับผู้เรียนทุกคน (การศึกษา) ที่สายพันธ์ต่าง ๆ เป็นแนวความคิดของสิ่งที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างคงที่ในขณะที่ความหลากหลายถูกมองว่าเป็นความผิดปรกติของชนิดที่เป็นนามธรรม (idealized type) ซึ่งแตกต่างกับความเข้าใจที่ทันสมัยของทฤษฎีทางนิเวศที่ซึ่งความหลากหลายถูกมองว่าเป็นปรากฏการณ์จริงที่น่าสนใจและมีบทบาทในการกำเนิดของการปรับตัวโดยใช้วิธีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ แนวความคิดในช่วงเริ่มต้นของระบบนิเวศเช่นความสมดุลและกฎระเบียบในธรรมชาติสามารถโยงไปถึง Herodotus (เสียชีวิตประมาณ 425 BC) ผู้ที่อธิบายหนึ่งในบัญชีแรก ๆ ของทฤษฎี mutualism (การพึ่งพาอาศัยกัน) ในการสังเกตของเขาเกี่ยวกับ "ทันตกรรมธรรมชาติ" เขาตั้งข้อสังเกตว่าจระเข้แม่น้ำไนล์ที่กำลังอาบแดดจะเปิดปากของพวกมันเพื่อให้ตัว Sandpipers (นกชายฝั่งทะเลมีขาและปากยาว) สามารถเข้าปากได้อย่างปลอดภัยเพื่อเด็ดปลิงออก เป็นการให้คุณค่าทางโภชนาการแก่ตัว Sandpiper และให้สุขอนามัยในช่องปากที่ดีสำหรับจระเข้ อริสโตเติลมีอิทธิพลในช่วงต้นของการพัฒนาด้านปรัชญาของนิเวศวิทยา เขาและนักเรียนของเขา Theophrastus ตั้งข้อสังเกตอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับพืชและการอพยพของสัตว์ ชีวภูมิศาสตร์ สรีรวิทยา และพฤติกรรมของพวกมัน เป็นการให้สิ่งที่คล้ายกันในช่วงต้นกับแนวคิดสมัยใหม่ของ niche ทางนิเวศวิทยา
แนวคิดเชิงนิเวศเช่นห่วงโซ่อาหาร การควบคุมประชากร และผลผลิตถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 1700 ผ่านการตีพิมพ์ผลงานของนักส่องกล้องจุลทัศน์ Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) และนักพฤกษศาสตร์ Richard Bradley (1688? -1732) นักชีวภูมิศาสตร์ Alexander von Humboldt (1769-1859) เป็นผู้บุกเบิกช่วงแรกในการคิดเชิงนิเวศและเป็นหนึ่งในคนแรก ๆ ที่ตระหนักถึงการไล่ระดับทางนิเวศที่สายพันธุ์ต่าง ๆ จะถูกแทนที่หรือถูกเปลี่ยนแปลงในรูปแบบไปตามการไล่ระดับด้านสิ่งแวดล้อมเช่น cline (ไคลน) n. การเปลี่ยนแปลงของลักษณะที่ค่อย ๆ เป็นไป) ที่ขึ้นรูปตามการเพิ่มขึ้นในระดับความสูง Humboldt ดึงแรงบันดาลใจจาก Isaac Newton ในขณะที่เขาได้พัฒนารูปแบบของ "ฟิสิกส์ทางบก" ในรูปแบบของนิวตันเขาได้นำความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์สำหรับการวัดไปสู่ประวัติศาสตร์ธรรมชาติและแม้กระทั่งการพูดพาดพิงถึงแนวคิดที่เป็นรากฐานของกฎทางนิเวศที่ทันสมัยในความสัมพันธ์แบบสายพันธุ์กับพื้นที่  นักประวัติศาสตร์ธรรมชาติเช่น Humboldt, James Hutton และ Jean-Baptiste Lamarck (และคนอื่น ๆ) ได้วางรากฐานของวิทยาศาสตร์ทางนิเวศที่ทันสมัย คำว่า "นิเวศวิทยา"(Oekologie, Ökologie) กำเนิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้และได้รับการประกาศเกียรติคุณเป็นครั้งแรกโดยนักชีววิทยาชาวเยอรมัน Ernst Haeckel ในหนังสือของเขาชื่อ Generelle Morphologie der Organismen (1866) Haeckel เป็นนักสัตววิทยา ศิลปิน นักเขียน และต่อมาในชีวิตเป็นศาสตราจารย์ทางกายวิภาคศาสตร์เชิงเปรียบเทียบ
<div class="thumb tleft" style="background:#f9f9f9; padding:5px; border:1px solid gray; margin:0.5em; font-size:11px;"> Ernst Haeckel (ซ้าย) และ Eugenius Warming (ขวา) สองผู้ก่อตั้งของนิเวศวิทยา
มีหลายความเห็นที่แตกต่างกันว่าใครเป็นผู้ก่อตั้งทฤษฎีทางนิเวศที่ทันสมัย บางคนทำเครื่องหมายว่านิยามของ Haeckel เป็นจุดเริ่มต้น คนอื่น ๆ บอกว่า Eugenius Warming เป็นผู้เริ่มด้วยงานเขียนของ Oecology of Plants เรื่อง ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการศึกษาของสังคมพืช (1895) หรือหลักการแบบ Carl Linnaeus เกี่ยวกับเศรษฐศาสตร์ของธรรมชาติที่โตเต็มที่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 Linnaeus ได้ก่อตั้งสาขาแรกของนิเวศวิทยาที่เขาเรียกว่าเศรษฐศาสตร์ของธรรมชาติ หลายผลงานของเขาได้มีอิทธิพลต่อ ชาร์ลส์ ดาร์วิน ผู้ที่ได้พัฒนาวลีของ Linnaeus ว่า "เศรษฐศาสตร์หรือการเมืองของธรรมชาติ" ในหนังสือ "ต้นกำเนิดของสายพันธุ์" (The Origin of Species) Linnaeus เป็นคนแรกที่ได้วางกรอบของ'ความสมดุลของธรรมชาติ' ว่าเป็นสมมติฐานที่ทดสอบได้อย่างหนึ่ง Haeckel ได้ชื่นชมงานของดาร์วิน และได้นิยามนิเวศวิทยาในการอ้างอิงถึงเศรษฐศาสตร์ของธรรมชาติซึ่งได้นำให้บางคนตั้งคำถามที่ว่านิเวศวิทยาและเศรษฐศาสตร์ของธรรมชาติมีความหมายเหมือนกันหรือไม่
จากอริสโตเติลจนถึงดาร์วิน, โลกในธรรมชาติได้รับการพิจารณาว่าส่วนใหญ่คงที่และไม่มีการเปลี่ยนแปลง ก่อน "ต้นกำเนิดของสายพันธุ์" มีความพึงพอใจหรือความเข้าใจเล็ก ๆ น้อย ๆ ในความสัมพันธ์แบบไดนามิกและแบบซึ่งกันและกันระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกัน การปรับตัวของพวกมันและสภาพแวดล้อม มีข้อยกเว้นอย่างหนึ่งก็คือสิ่งพิมพ์ในปี 1789 เรื่อง "ประวัติศาสตร์ธรรมชาติของ Selborne" โดย Gilbert White (1720-1793) โดยที่บางคนได้พิจารณาว่าจะเป็นหนึ่งในตำราที่เก่าแก่ที่สุดในนิเวศวิทยา ในขณะที่ชาร์ลส์ดาร์วินได้ถูกตั้งข้อสังเกตเป็นส่วนใหญ่สำหรับบทความของเขาเกี่ยวกับวิวัฒนาการ เขาเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้ง 'นิเวศวิทยาดิน' และเขาได้บันทึกการทดลองทางนิเวศครั้งแรกใน "ต้นกำเนิดของสายพันธุ์" ทฤษฎีวิวัฒนาการได้เปลี่ยนแปลงวิธีการที่นักวิจัยจะเข้าหาวิทยาศาสตร์ทางนิเวศวิทยา
ตั้งแต่ปี 1900
นิเวศวิทยาสมัยใหม่เป็นวิทยาศาสตร์วัยหนุ่มที่ดึงดูดความสนใจทางวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกอย่างมีนัยสำคัญในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 (ประมาณเวลาเดียวกันกับที่การศึกษาด้านวิวัฒนาการก็กำลังได้รับความสนใจทางวิทยาศาสตร์) นักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่น Ellen Swallow Richards อาจได้แนะนำเป็นครั้งแรกของคำว่า "oekology" (ซึ่งในที่สุดก็ได้ปรับเปลี่ยนไปเป็นเศรษศาสตร์ในครัวเรือน (home economics)) ในสหรัฐอเมริกาเมื่อช่วงต้นปี 1892
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นิเวศวิทยาเปลี่ยนผ่านจากรูปแบบเชิงอธิบายเพิ่มเติมของประวัติศาสตร์ธรรมชาติให้เป็นรูปแบบการวิเคราะห์มากขึ้นของประวัติศาสตร์ธรรมชาติเชิงวิทยาศาสตร์ Frederic Clements ได้ตีพิมพ์หนังสือทางนิเวศวิทยาของอเมริกาเล่มแรกในปี 1905 นำเสนอแนวคิดของ ชุมชนพืชในฐานะที่เป็นซุปเปอร์สิ่งมีชีวิต (superorganism) เอกสารฉบับนี้รณรงค์ให้มีการอภิปรายระหว่างทฤษฎีองค๋รวมทางนิเวศ (ecological holism) กับทฤษฎีเฉพาะตัวตน (individualism) ที่ดำเนินไปจนถึงปี 1970s หลักการซุปเปอร์สิ่งมีชีวิตของเคลเมนท์ได้เสนอว่าระบบนิเวศจะคืบหน้าผ่านขั้นตอนปกติและความมุ่งมั่นของการพัฒนาในช่วงกลาง (seral development) ที่อุปมาแล้วเหมือนกับขั้นตอนการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ กระบวนทัศน์แบบ Clements ได้ถูกท้าทายโดย Henry Gleason ผู้ที่ระบุว่าชุมชนทางนิเวศจะพัฒนาจากสมาคมที่มีลักษณะเฉพาะและบังเอิญของสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวตน การเปลี่ยนแปลงการรับรู้แบบนี้ได้วางจุดโฟกัสกลับไปยังประวัติศาสตร์ชีวิตของสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวตนและวิธีที่สิ่งนี้จะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของสมาคมชุมชนได้อย่างไร
ทฤษฎีซุปเปอร์สิ่งมีชีวิตของ Clements เป็นแอพลิเคชันที่ขยายจนเกินเหตุของรูปแบบในอุดมคติของทฤษฎีองค์รวม คำว่า "ทฤษฎีองค์รวม" ได้รับการประกาศเกียรติคุณในปี 1926 โดย Jan Christiaan Smuts คนสำคัญทางประวัติศาสตร์แบบโพลาไรเซชั่นและแบบทั่วไปชาวแอฟริกาใต้ผู้ได้รับแรงบันดาลใจจากแนวคิดด้านซุปเปอร์สิ่งมีชีวิตของ Clements ประมาณช่วงเวลาเดียวกัน Charles Elton ได้บุกเบิกแนวคิดของห่วงโซ่อาหารในหนังสือคลาสสิกของเขา "นิเวศวิทยาสัตว์" เอลตัน ได้กำหนดความสัมพันธ์ด้านนิเวศโดยการใช้แนวคิดของห่วงโซ่อาหาร วัฏจักรอาหาร และขนาดอาหาร และได้อธิบายความสัมพันธ์ด้านตัวเลขระหว่างหลาย ๆ กลุ่มการทำงานที่แตกต่างกันและความอุดมสมบูรณ์ที่เกี่ยวข้องของพวกมัน  'วัฏจักรอาหาร' ของเอลตันถูกแทนที่ด้วย 'เครือข่ายอาหาร' ในข้อความด้านนิเวศที่ตามมา Alfred J. Lotka ได้นำมาซึ่งแนวคิดทางทฤษฎีจำนวนมากที่นำหลักการทางอุณหพลศาสตร์ไปใช้กับนิเวศวิทยา
ในปี 1942 Raymond Lindeman เขียนเรื่องไดนามิกโภชนาการของนิเวศวิทยาที่ตีพิมพ์หลังจากที่ตอนแรกถูกปฏิเสธเพราะการเน้นในทฤษฎีของมัน ไดนามิกโภชนาการได้กลายเป็นรากฐานสำหรับงานจำนวนมากที่จะปฏิบัติตามการใช้พลังงานและการไหลของวัสดุผ่านระบบนิเวศ Robert E. MacArthur ได้ขยายทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ขั้นสูง การคาดการณ์และการทดสอบในระบบนิเวศในปี 1950 ซึ่งสร้างแรงบันดาลใจโรงเรียนเพื่อการฟื้นคืนแห่งหนึ่งของนักนิเวศวิทยาทางคณิตศาสตร์เชิงทฤษฎี นิเวศวิทยายังได้พัฒนาผ่านการมีส่วนร่วมจากประเทศอื่น ๆ รวมทั้ง Vladimir Vernadsky ของรัสเซียและการจัดตั้งแนวคิดด้านชีวมณฑลของเขาในปี 1920s และ Kinji Imanishi ของญี่ปุ่นและแนวความคิดของเขาด้านความกลมกลืนในธรรมชาติและการแบ่งแยกที่อยู่อาศัยในปี 1950s การรับรู้ทางวิทยาศาสตร์ของการมีส่วนร่วมกับนิเวศวิทยาจากวัฒนธรรมที่ไม่พูดภาษาอังกฤษถูกขัดขวางโดยภาษาและอุปสรรคในการแปล
นิเวศวิทยาได้พุ่งขึ้นสู่ความสนใจทางวิทยาศาสตร์และเป็นที่นิยมในช่วงการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมระหว่างปี 1960-1970s มีความผูกพันทางประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ที่แข็งแกร่งระหว่างนิเวศวิทยา การจัดการสิ่งแวดล้อม และการป้องกัน การเน้นย้ำทางประวัติศาสตร์และงานเขียนบทกวีธรรมชาติสำหรับการป้องกันมีอยู่ในถิ่นห่างไกล จากนักนิเวศวิทยาที่โดดเด่นในประวัติศาสตร์ของชีววิทยาเพื่อการอนุรักษ์เช่น Aldo Leopold และ Arthur Tansley ถูกถอดออกให้ห่างไกลจากย่านใจกลางเมืองที่มีความเข้มข้นของมลพิษและความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมตั้งอยู่ Palamar (2008 บันทึกการบดบังโดยนักสิ่งแวดล้อมที่สำคัญของสตรีนักบุกเบิกในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ผู้ที่ต่อสู้เพื่อระบบนิเวศของสุขภาพเมือง (จึงถูกเรียกว่า euthenics) และได้นำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงในกฎหมายสิ่งแวดล้อม ผู้หญิงเช่น Ellen Swallow Richards และ Julia Lathrop และอื่น ๆ เป็นแถวหน้าในการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมที่เป็นที่นิยมมากขึ้นหลังจากปี 1950s
ในปี 1962 หนังสือของนักชีววิทยาทางทะเลและนักนิเวศวิทยา Rachel Carson เรื่อง Silent Spring ได้ช่วยระดมเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมโดยการแจ้งเตือนประชาชนเกี่ยวกับสารกำจัดศัตรูพืชที่เป็นพิษเช่นดีดีทีที่สะสมในสิ่งแวดล้อม คาร์สันได้ใช้วิทยาศาสตร์เชิงนิเวศเพื่อเชื่อมโยงการปลดปล่อยสารพิษในสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และระบบนิเวศ ตั้งแต่นั้นมานักนิเวศวิทยาได้ทำงานเพื่อสร้างสะพานเชื่อมความเข้าใจของพวกเขาด้านการย่อยสลายของระบบนิเวศของโลกกับการเมือง กฎหมาย การฟื้นฟูด้านสิ่งแวดล้อมและการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ
ระดับบูรณาการ ขอบเขต และขนาดขององค์กร
ขอบเขตของนิเวศวิทยาประกอบด้วยแถวที่กว้างขวางของระดับของปฏิสัมพันธ์ขององค์กรซึ่งครอบคลุมปรากฏการณ์ระดับจุลภาค (เช่นเซลล์) จนถึงขนาดของดาวเคราะห์ (เช่นชีวมณฑล (biosphere)) ยกตัวอย่าง ระบบนิเวศหลายระบบประกอบด้วยทรัพยากรแบบอชีวนะและรูปแบบของชีวิตที่มีปฏิสัมพันธ์ (เช่นสิ่งที่มีชีวิตเดี่ยวรวมตัวกันเป็นประชากรที่จะรวมเป็นในชุมชนทางนิเวศวิทยาที่แตกต่างกัน) ระบบนิเวศเป็นแบบไดนามิก พวกมันไม่ค่อยเดินตามเส้นทางต่อเนื่องที่เป็นเชิงเส้น แต่พวกมันมีการเปลี่ยนแปลงเสมอ บางครั้งก็รวดเร็วและบางครั้งก็ช้ามากซะจนกระทั่งอาจใช้เวลานับพัน ๆ ปีสำหรับกระบวนการทางนิเวศวิทยาที่จะนำมาซึ่งขั้นตอนต่อเนื่องบางอย่างของป่าป่าหนึ่ง พื้นที่ของระบบนิเวศอาจแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ขนาดเล็ก ๆ ไปจนถึงขนาดใหญ่ ต้นไม้ต้นเดียวมีผลเพียงเล็กน้อยในการจัดหมวดหมู่ของระบบนิเวศป่าไม้ แต่เกี่ยวข้องเป็นอย่างยิ่งกับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในนั้น หลายรุ่นลูกหลานของประชากรเพลี้ยสามารถอยู่ในช่วงอายุเดียวของใบไม้หนึ่งใบ แต่ละตัวของเพลี้ยเหล่านั้นในอีกทางหนึ่งจะสนับสนุนชุมชนแบคทีเรียที่หลากหลาย ธรรมชาติของการเชื่อมโยงกันในชุมชนนิเวศวิทยาไม่สามารถอธิบายโดยการรู้รายละเอียดของแต่ละสายพันธุ์แบบแยกจากกัน เพราะรูปแบบฉุกเฉินจะไม่มีการเปิดเผยหรือไม่สามารถคาดการได้จนกว่าระบบนิเวศจะได้มีการศึกษาทั้งหมดแบบบูรณาการ อย่างไรก็ตาม บางหลักการทางนิเวศวิทยามีการแสดงจริงของคุณสมบัติแบบสะสมที่ผลรวมขององค์ประกอบทั้งหลายได้อธิบายคุณสมบัติของทั้งหมด เช่นอัตราการเกิดของประชากรที่เท่ากับผลรวมของการเกิดของแต่ละคน(หรือสัตว์หรือพืช)ในช่วงกรอบเวลาที่กำหนด
นิเวศวิทยาแบบลำดับชั้น
ขนาดของการเปลี่ยนแปลงของหลายระบบนิเวศสามารถทำงานเหมือนระบบปิด เช่นการโยกย้ายของเพลี้ยบนต้นไม้ต้นเดียว ในขณะที่ในเวลาเดียวกันระบบยังคงเปิดอันเนื่องมาจากอิทธิพลของขนาดที่กว้างกว่าเช่นบรรยากาศหรือสภาพภูมิอากาศ ดังนั้น นักนิเวศวิทยาจะจำแนกระบบนิเวศตามลำดับชั้นโดยการวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมได้จากหลายหน่วยงานขนาดปลีกย่อย เช่นสมาคมพืช สภาพภูมิอากาศ และชนิดของดิน และบูรณาการข้อมูลนี้เพื่อระบุรูปแบบฉุกเฉินต่าง ๆ ขององค์กรและกระบวนการที่ชัดเจนที่ทำงานในท้องถิ่นจนถึงขนาดระดับภูมิภาค ภูมิทัศน์ และลำดับเหตุการณ์
เพื่อจัดโครงสร้างของการศึกษาด้านนิเวศวิทยาให้อยู่ในกรอบแนวคิดที่จัดการได้ โลกชีวภาพจะถูกจัดวางให้เป็นลำดับชั้นที่ซ้อนกันตั้งแต่ในระดับยีนไปยังเซลล์ไปยังเนื้อเยื่อไปยังอวัยวะไปยังสิ่งมีชีวิตไปยังสายพันธุ์ไปยังประชากรไปยังชุมชนไปยังระบบนิเวศไปยังชีวนิเวศ (biomes) และไปจนถึงระดับชีวมณฑล กรอบงานแบบนี้ก่อตัวเป็นรูปแบบการปกครองแบบหนึ่งที่ครอบคลุมการปกครองอื่น ๆ (Panarchy) และได้แสดงออกเป็นพฤติกรรมแบบไม่เชิงเส้น หมายความว่า "ผลและสาเหตุไม่เป็นสัดส่วนกัน เพื่อที่ว่าการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ที่เกิดกับตัวแปรที่วิกฤตเช่นจำนวนไนโตรเจนที่คงที่สามารถนำไปสู่หลายการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นสัดส่วนกัน หรืออาจเป็นสิ่งที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับคืนได้ในคุณสมบัติของระบบ"
ที่อยู่อาศัย
ที่อยู่อาศัยของสายพันธุ์หนึ่งสามารถอธิบายสภาพแวดล้อมที่สายพันธุ์นั้นเกิดและชนิดของชุมชนที่จะเกิดเป็นผลตามมา เพื่อให้เฉพาะเจาะจงมากยิ่งขึ้น "ที่อยู่อาศัยที่สามารถกำหนดได้ว่าเป็นภูมิภาคในพื้นที่สิ่งแวดล้อมที่จะประกอบด้วยหลายมิติซ้อนกัน แต่ละมิติเป็นตัวแทนของตัวแปรสิ่งแวดล้อมแบบชีวนะหรืออชีวนะ นั่นคือ องค์ประกอบหรือลักษณะของสภาพแวดล้อมใด ๆ ที่เกี่ยวข้องโดยตรง (เช่นอาหารสัตว์ ชีวมวลและคุณภาพ) หรือโดยอ้อม (เช่นระดับความสูง) กับการใช้สถานที่โดยสัตว์" ยกตัวอย่างเช่นที่อยู่อาศัยอาจจะเป็นสภาวะแวดล้อมที่อยู่ในน้ำหรือบนบกที่สามารถแบ่งประเภทต่อไปว่าเป็นระบบนิเวศแบบภูเขาหรือภูมิอากาศแบบอัลไพน์ การเปลี่ยนแปลงที่อยู่อาศัยจะให้หลักฐานที่สำคัญของการแข่งขันในธรรมชาติที่ประชากรหนึ่งจะมีการเปลี่ยนแปลงที่สัมพันธ์กับแหล่งที่อยู่อาศัยที่สมาชิกส่วนใหญ่ของสายพันธุ์อื่นครอบครองอยู่ ตัวอย่างเช่น ประชากรของสายพันธุ์หนึ่งของสัตว์เลื้อยคลานเขตร้อน (Tropidurus hispidus) มีลำตัวแบนเมื่อเทียบกับประชากรหลักที่อาศัยอยู่ในทุ่งหญ้าเปิด ประชากรนี้อาศัยอยู่ในหินโผล่แยกต่างหากที่ซ่อนอยู่ในหุบเขาที่ร่างกายแบนของมันทำให้มันมีความได้เปรียบในการคัดเลือก การเปลี่ยนแปลงที่อยู่อาศัยยังเกิดขึ้นในประวัติศาสตร์การพัฒนาชีวิตของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและในแมลงที่เปลี่ยนจากสัตว์ที่มีที่อยู่อาศัยในน้ำมาเป็นสัตว์ที่อยู่บนบก คำว่าเขตชีวชาติ (biotope) และเขตที่อยู่อาศัยบางครั้งใช้แทนกันได้ แต่เขตชีวชาติหมายถึงสภาพแวดล้อมของชุมชน ในขณะที่เขตที่อยู่อาศัยหมายถึงสภาพแวดล้อมของสายพันธุ์
นอกจากนี้ สายพันธ์บางชนิดเป็น 'วิศวกรระบบนิเวศ' ทำการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมภายในภูมิภาคท้องถิ่น เช่น ตัวบีเวอร์จัดการระดับน้ำโดยการสร้างเขื่อนซึ่งช่วยปรับปรุงที่อยู่อาศัยของพวกมันในภูมิทัศน์
สภาวะที่เหมาะสม (Niche)
รูปแบบทางชีวภูมิศาสตร์และการกระจายของสายพันธ์มีการอธิบายหรือทำนายผ่านความรู้ของลักษณะของสายพันธุ์และความต้องการด้านสภาวะที่เหมาะสม หลายสายพันธ์มีลักษณะ(ทางกรรมพันธ์) (traits) ของฟังชั่นทางพันธุกรรมที่ถูกปรับเปลี่ยนที่ไม่เหมือนใครให้เข้ากับสภาวะทางนิเวศวิทยา ลักษณะทางพันธุกรรมหนึ่ง ๆ จะเป็นสมบัติ (property) หรือลักษณะทางพันธุกรรมที่ปรากฏให้เห็นเช่นส่วนสูงหรือสีผิว (phenotype) ที่วัดได้ของสิ่งมีชีวิตที่อาจมีอิทธิพลต่อการอยู่รอดของมัน ยีนมีบทบาทสำคัญในการมีปฏิสัมพันธ์ของการพัฒนาและการแสดงออกด้านสิ่งแวดล้อมของลักษณะทางพันธุกรรม สายพันธุ์ประจำถิ่นจะวิวัฒนาการลักษณะทางพันธุกรรมที่เหมาะสมกับแรงกดดันตัวเลือกของสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นของพวกมัน ซึ่งมีแนวโน้มยอมรับข้อได้เปรียบในการแข่งขันและกีดกันสายพันธ์ที่ถูกดัดแปลงมาคล้ายกันจากการกระจายทางภูมิศาสตร์ที่ทับซ้อนกัน 'หลักการกีดกันด้านการแข่งขัน' ระบุว่าสองสายพันธ์ไม่สามารถอยู่ร่วมกันไปเรื่อย ๆ โดยการอาศัยอยู่ในทรัพยากรที่จำกัดเดียวกัน; สายพันธ์หนึ่งมักจะเก่งกว่าอีกสายพันธ์หนึ่ง เมื่อสายพันธ์ที่ถูกดัดแปลงมาคล้ายกันมีถิ่นที่อยู่ทับซ้อนกันทางภูมิศาสตร์ การตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเปิดเผยให้เห็นถึงความแตกต่างของระบบนิเวศที่ลึกซึ้งในที่อยู่อาศัยหรือความต้องการอาหารของพวกมัน อย่างไรก็ตาม การศึกษาบางโมเดลและเชิงประจักษ์แนะนำว่าการปั่นป่วน (disturbance) สามารถปรับปรุงวิวัฒนาการร่วมและสภาวะการเข้าอยู่อาศัยที่เหมาะสม (niche) ที่ใช้ร่วมกันของสายพันธุ์ที่คล้ายกันที่เข้าพักอาศัยอยู่ในชุมชนหลากสายพันธ์ที่อุดมสมบูรณ์ ถิ่นที่อยู่อาศัยรวมกับสภาวะที่เหมาะสมเรียกว่า ecotope ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นตัวแปรเต็มรูปแบบด้านสิ่งแวดล้อมและด้านชีวภาพที่มีผลกับทั้งสายพันธุ์
การสร้างสภาวะที่เหมาะสม
สิ่งมีชีวิตอยู่ภายใต้แรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม แต่พวกมันยังปรับเปลี่ยนที่อยู่อาศัยของพวกมันอีกด้วย ข้อเสนอแนะด้านกฎระเบียบระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมของพวกมันสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพทั้งหลายตั้งแต่ระดับท้องถิ่น (เช่นบ่อตัวบีเวอร์) จนถึงระดับโลก ตลอดช่วงเวลาและแม้หลังจากการตาย เช่นท่อนไม้หรือแหล่งสะสมโครงกระดูกซิลิกาที่เริ่มเน่าจากสิ่งมีชีวิตในทะเล กระบวนการและแนวคิดของวิศวกรรมระบบนิเวศที่มีความเกี่ยวข้องกับการก่อสร้างสภาวะที่เหมาะสม แต่วิศวกรรมระบบนิเวศเกี่ยวข้องเท่านั้นกับการปรับเปลี่ยนทางกายภาพของที่อยู่อาศัยในขณะที่การก่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมยังพิจารณาผลกระทบด้านวิวัฒนาการของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพกับสภาพแวดล้อมและฟีดแบ็คสาเหตุในกระบวนการของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ วิศวกรระบบนิเวศจะถูกกำหนดเป็น "สิ่งมีชีวิตที่โดยทางตรงหรือทางอ้อมเป็นตัวกลางในการปรับความพร้อมของทรัพยากรให้กับสายพันธุ์อื่น ๆ โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาวะทางกายภาพในวัสดุแบบชีวนะหรืออชีวนะ ในการทำอย่างนั้น พวกมันปรับเปลี่ยน ดูแลรักษาและสร้างที่อยู่อาศัย"
แนวคิดด้านวิศวกรรมระบบนิเวศได้กระตุ้นความชื่นชมใหม่สำหรับอิทธิพลที่สิ่งมีชีวิตมีในระบบนิเวศและในกระบวนการวิวัฒนาการ คำว่า "การก่อสร้างสภาวะที่เหมาะสม" มักจะถูกนำมาใช้ในการอ้างอิงกับกลไกการฟีดแบ็คที่มีการชื่นชมต่ำเกินไปของการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่สื่อให้เห็นถึงแรงบนสภาวะที่เหมาะสมแบบอชีวนะ ตัวอย่างหนึ่งของการคัดเลือกโดยธรรมชาติผ่านทางวิศวกรรมระบบนิเวศเกิดขึ้นในรังของแมลงสังคม เช่นมด ผึ้ง ตัวต่อ และปลวก มีภาวะธำรงดุล (homeostasis) (โฮมีโอสเตซิส, การที่ร่างกายสามารถรักษาภาวะในร่างกายให้คงที่ เช่น อุณหภูมิ ความดันเลือด ความสมดุลของน้ำและเกลือแร่ เป็นต้น โดยไม่ให้เปลี่ยนแปลงไปตามสภาวะแวดล้อม เช่น ควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ควบคุมสมดุลของน้ำและเกลือแร่ ความเป็นกรดเป็นด่าง ความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ภายใน [พจนานุกรมศัพท์ สสวท.] หรือ ภาวะไม่ธำรงดุล (homeorhesis) ฉุกเฉินในโครงสร้างของรังที่ควบคุม เก็บรักษาและปกป้องสรีรวิทยาของอาณานิคมทั้งหมด ตัวอย่างเช่นปลวกจะปั้นมูลดินเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในให้คงที่ผ่านการออกแบบปล่องไฟปรับอากาศ โครงสร้างของตัวรังเองอาจอยู่ภายใต้แรงของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ นอกจากนี้รังยังสามารถอยู่รอดได้หลาย ๆ รุ่นต่อมาเพื่อให้ลูกหลานได้สืบทอดทั้งวัสดุทางพันธุกรรมและสภาวะที่เหมาะสมเดิมที่ถูกสร้างขึ้นก่อนเวลาของพวกมัน
ชีวมณฑล
ขนาดที่ใหญ่ที่สุดขององค์กรในเชิงนิเวศคือชีวมณฑล ซึ่งเป็นผลรวมของระบบนิเวศในโลก ความสัมพันธ์เชิงนิเวศน์จะควบคุมการไหลของพลังงาน สารอาหาร และสภาพภูมิอากาศตลอดทางขึ้นไปจนถึงขนาดของโลก ตัวอย่างเช่น ประวัติศาสตร์แบบไดนามิกของ CO2 ในบรรยากาศของโลกและองค์ประกอบ O2 ได้รับผลกระทบจากการไหลแบบ biogenic ของก๊าซที่มาจากการหายใจและการสังเคราะห์แสง ที่มีระดับของก๊าซที่ผันผวนอยู่ตลอดเวลาเมื่อเทียบกับนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการของพืชและสัตว์ ทฤษฎีทางนิเวศวิทยายังถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายปรากฏการณ์การกำกับดูแลที่เกิดขึ้นด้วยตัวเองในระดับของโลก ตัวอย่างเช่นสมมติฐานของ Gaia เป็นตัวอย่างของความเป็นองค์รวมที่ถูกนำไปใช้ในทางทฤษฎีนิเวศวิทยา สมมติฐานของ Gaia ระบุว่ามีฟีดแบ็คลูปเกิดขึ้นจากการเผาผลาญอาหารของสิ่งมีชีวิตที่ช่วยรักษาอุณหภูมิแกนของโลกและสภาพบรรยากาศภายในช่วงแคบ ๆ ของความอดทนที่ควบคุมด้วยตัวเอง
นิเวศวิทยาประชากร
นิเวศวิทยาประชากรจะศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของประชากรของสายพันธุ์และวิธีการที่ประชากรเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมที่กว้างขึ้น ประชากรจะประกอบด้วยหลายตัวตนชนิดเดียวกันที่มีชีวิตอยู่ มีปฏิสัมพันธ์กัน และอพยพสู่สภาวะที่เหมาะสมและที่อยู่อาศัยเดียวกัน
กฎหลักของนิเวศวิทยาประชากรเป็น'รูปแบบการเจริญเติบโตของมัลธัส' ซึ่งระบุว่า "ประชากรหนึ่งจะเติบโต (หรือลดลง) อย่างฮวบฮาบตราบเท่าที่สภาพแวดล้อมที่ทุกคนในประชากรนั้นประสบอยู่คงที่" โมเดลอย่างง่ายของประชากรมักจะเริ่มต้นด้วยสี่ตัวแปร: การตาย การเกิด การอพยพเข้าและการผู้อพยพออก
โดยที่ "N" เป็นจำนวนของตัวตนในประชากร "B" คือจำนวนการเกิด "D" เป็นจำนวนการตาย "b" และ "d" เป็นอัตราต่อหัวของการเกิดและการตายตามลำดับ และ "r" เป็นอัตราต่อหัวของการเปลี่ยนแปลงประชากร สูตรนี้ระบุว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงในขนาดประชากร (dN/dT) จะเท่ากับ การเกิดลบด้วยการตาย (B – D) โดยใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองเหล่านี้ หลักการของการเติบโตของประชากรของ Malthus ต่อมาก็ถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่เรียกว่า'สมการโลจิสติก':
โดยที่ "N" คือจำนวนของตัวตนที่วัดโดยความหนาแน่นมวลชีวภาพ a เป็นอัตราสูงสุดต่อหัวของการเปลี่ยนแปลง และ "K" เป็นปริมาณสูงสุดของประชากรที่จะมีได้ (carrying capacity) สูตรนี้ระบุว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงในขนาดประชากร (dN/dT) จะเท่ากับการเจริญเติบโต (aN) ที่ถูกจำกัด ด้วยปริมาณสูงสุดของประชากรที่จะมีได้ (1 – N/K)
นิเวศวิทยาประชากรสร้างอยู่บนแบบจำลองเบื้องต้นเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจมากขึ้นในกระบวนการทางด้านประชากรศาสตร์ในการศึกษาเกี่ยวกับประชากรที่แท้จริง ประเภทที่ใช้กันทั่วไปของข้อมูลจะรวมถึงประวัติชีวิต, ความสามารถมีบุตร และการรอดชีวิต เหล่านี้จะได้รับการวิเคราะห์โดยใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์เช่นพีชคณิตเมทริกซ์ ข้อมูลจะถูกใช้สำหรับการจัดการประชากรสัตว์ป่าและการจัดทำโควต้าการเก็บเกี่ยว ในหลายกรณีที่โมเดลพื้นฐานมีไม่เพียงพอ นักนิเวศวิทยาอาจนำหลายวิธีการทางสถิติที่แตกต่างกันมาใช้เช่น'เกณฑ์ข้อมูลแบบ Akaike' หรือใช้โมเดลที่สามารถกลายเป็นความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์เนื่องจาก "สมมติฐานการแข่งขันหลายอย่างมีการเผชิญหน้าพร้อมกับข้อมูล"
Metapopulations และการย้ายถิ่น
แนวคิดของ metapopulations ถูกกำหนดในปี 1969 ว่าเป็น "ประชากรย่อยของประชากรใหญ่ซึ่งสูญพันธุ์ไปในระดับท้องถิ่นและกลับมาตั้งชุมชนใหม่" นิเวศวิทยาแบบ Metapopulation เป็นอีกหนึ่งวิธีการทางสถิติอีกวิธีการหนึ่งที่มักจะถูกใช้ในการวิจัยเพื่อการอนุรักษ์ โมเดลแบบ Metapopulation ช่วยทำความซับซ้อนของภูมิทัศน์ให้ง่ายขึ้นโดยทำให้เป็นตัวเชื่อม (patch) ของระดับของคุณภาพที่แตกต่างกัน และหลาย metapopulations จะมีการเชื่อมโยงเข้าหากันโดยพฤติกรรมการอพยพย้ายถิ่นของสิ่งมีชีวิต การย้ายถิ่นของสัตว์มีความหมายแตกต่างจากการเคลื่อนย้ายชนิดอื่น ๆ เพราะมันเกี่ยวข้องกับการจากไปตามฤดูกาลจากที่อยู่อาศัยและการกลับมาของแต่ละตัวตน การย้ายถิ่นยังเป็นปรากฏการณ์ระดับประชากรอย่างหนึ่งเช่นเดียวกับเส้นทางการอพยพที่ตามด้วยพืชอย่างที่พวกมันครอบครองสภาพแวดล้อมหลังยุคน้ำแข็งทางภาคเหนือ นักนิเวศวิทยาพืชใช้บันทึกละอองเกสรดอกไม้ที่สะสมและแบ่งเป็นชั้น ๆ ในพื้นที่ชุ่มน้ำเพื่อสร้างขึ้นใหม่ของระยะเวลาของการโยกย้ายและการกระจายของพืชที่สัมพันธ์กับภูมิอากาศทางประวัติศาสตร์ร่วมสมัย เส้นทางการอพยพเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการขยายตัวของการกระจายของประชากร (range) เมื่อประชากรพืชขยายจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่ง มีการจัดแบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็นกลุ่มต่าง ๆ ขนาดใหญ่กว่าของการเคลื่อนย้าย เช่นการเดินทาง, การจับเหยื่อ พฤติกรรมเชิงดินแดน การชะงักงันและการกระจายของประชากร การกระจายมักจะแตกต่างจากการย้ายถิ่นเพราะมันเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายในทางเดียวอย่างถาวรของแต่ละตัวตนจากประชากรถิ่นกำเนิดของพวกมันเข้าไปในอีกประชากรหนึ่ง
ในความหมายของ metapopulation ผู้อพยพถูกจัดว่าเป็นผู้อพยพออก (เมื่อพวกมันออกจากภูมิภาค) หรือผู้อพยพเข้า (เมื่อพวกมันเข้าสู่ภูมิภาค) และสถานที่ถูกจัดว่าแหล่งออก (source) หรือแหล่งเข้า (sink) สถานที่ (site) เป็นคำทั่วไปที่หมายถึงสถานที่ที่นักนิเวศวิทยาทำการสุ่มประชากร ตัวอย่างเช่นบ่อน้ำหรือกำหนดพื้นที่การสุ่มอยู่ในป่า ตัวเชื่อมแหล่งออก (source patch) เป็นสถานที่ผลิตที่สร้างอุปทานตามฤดูกาลของหนุ่มสาวที่จะอพยพไปยังสถานที่เชื่อมต่ออื่น ๆ ตัวเชื่อมแหล่งเข้า (sinkpatch) เป็นสถานที่ที่ไม่ก่อให้เกิดผลผลิตเพียงแต่รับผู้อพยพเข้าเท่านั้น นั่นก็คิอประชากรในสถานที่นั้นจะหายไปเว้นแต่ว่ามีความช่วยเหลือตัวเชื่อมแหล่งจ่ายที่อยู่ติดกันหรือสภาพแวดล้อมที่กลายเป็นที่พอใจมากขึ้น โมเดลของ Metapopulation ตรวจสอบไดนามิคส์ของการเชื่อมโยงตลอดเวลาเพื่อตอบคำถามที่อาจมีเกี่ยวกับนิเวศวิทยาเชิงพื้นที่และเชิงประชากร นิเวศวิทยาของ metapopulations เป็นกระบวนการแบบไดนามิกอย่างหนึ่งของการสูญพันธ์และการล่าอาณานิคม ตัวเชื่อมขนาดเล็กที่มีคุณภาพต่ำ (เช่นแหล่งรับ) จะมีการบำรุงรักษาหรือการช่วยเหลือจากการไหลเข้าของผู้อพยพใหม่ตามฤดูกาล โครงสร้าง metapopulation แบบไดนามิกมีการวิวัฒนาการปีต่อปีที่บางตัวเชื่อมเป็นแหล่งเข้าในปีที่แห้งแล้งและเป็นแหล่งออกที่เมื่อเงื่อนไขเป็นที่พอใจมากขึ้น นักนิเวศวิทยาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ผสมกับการศึกษาภาคสนามเพื่ออธิบายโครงสร้างของ metapopulation
นิเวศวิทยาชุมชน
นิเวศวิทยาชุมชนเป็นการศึกษาของการมีปฏิสัมพันธ์ในหมู่สายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์เดียวกัน การวิจัยในระบบนิเวศของชุมชนอาจจะวัดการผลิตหลักในพื้นที่ชุ่มน้ำที่สัมพันธ์กับอัตราการสลายตัวและการบริโภค เหล่านี้ต้องใช้ความเข้าใจด้านการเชื่อมต่อของชุมชนระหว่างพืชด้วยกัน (เช่นตัวผลิตหลัก) และตัวย่อยสลาย (เช่นเชื้อราและแบคทีเรีย) หรือการวิเคราะห์ไดนามิคระหว่างผู้ล่าและเหยื่อที่มีผลกับชีวมวลครึ่งบกครึ่งน้ำ เครือข่ายอาหารและระดับโภชนาการเป็นโมเดลที่เป็นแนวคิดสองอย่างที่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการอธิบายความเชื่อมโยงท่ามกลางหลากสายพันธุ์
นิเวศวิทยาระบบนิเวศ
ระบบนิเวศที่เป็นที่อยู่อาศัยภายในชีวนิเวศ (biomes) ที่ก่อตัวเป็นระบบการตอบสนองแบบบูรณาการทั้งหมดและแบบไดนามิกที่มีทั้งความซับซ้อนทางกายภาพและทางชีวภาพ แนวคิดพื้นฐานที่สามารถสืบย้อนไปยังปี 1864 ในงานตีพิมพ์ของ George Perkins Marsh ("มนุษย์และธรรมชาติ") ภายในระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตถูกเชื่อมโยงกับองค์ประกอบทางกายภาพและทางชีวภาพของสภาพแวดล้อมของพวกมันเข้ากับสิ่งที่พวกมันถูกปรับแต่งขึ้นมา ระบบนิเวศเป็นระบบการปรับแต่งที่ซับซ้อนที่ซึ่งปฏิสัมพันธ์ของกระบวนการชีวิตก่อตัวเป็นรูปแบบที่มีการจัดระเบียบตัวเองตลอดช่วงเวลาและพื้นที่ที่แตกต่าง ระบบนิเวศมีการแบ่งประเภทกว้าง ๆ เป็น บก น้ำจืด บรรยากาศหรือทะเล ความแตกต่างจะเกิดจากธรรมชาติของสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่ไม่เหมือนใครปั้นแต่งความหลากหลายทางชีวภาพในแต่ละประเภท ส่วนเพิ่มเติมที่ผ่านมาเร็ว ๆ นี้กับนิเวศวิทยาระบบนิเวศเป็นระบบนิเวศเทคนิค (technoecosystems) ซึ่งได้รับผลกระทบหรือเป็นผลจากกิจกรรมของมนุษย์
เครือข่ายอาหาร
เครือข่ายอาหารเป็นเครือข่ายในระบบนิเวศตามแบบฉบับ พืชจะจับพลังงานแสงอาทิตย์และใช้มันในการสังเคราะห์น้ำตาลธรรมดาในระหว่างการสังเคราะห์แสง ขณะที่พืชเจริญเติบโต พวกมันสะสมสารอาหารและถูกกินโดยสัตว์กินพืชแบบและเล็ม และพลังงานจะถูกโอนผ่านห่วงโซ่ของสิ่งมีชีวิตจากการบริโภค เส้นทางการกินอาหารเชิงเส้นง่าย ๆ จะย้ายจากสายพันธุ์อาหารขั้นพื้นฐานไปยังผู้กินอาหารระดับสูงสุดเรียกว่าห่วงโซ่อาหาร รูปแบบการเชื่อมต่อกันขนาดใหญ่ของห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศชุมชนจะสร้างเครือข่ายอาหารที่ซับซ้อน เครือข่ายอาหารจะเป็นประเภทของแผนที่แนวคิดหรืออุปกรณ์แก้ปัญหาที่ใช้ในการแสดงและการศึกษาทางเดินของพลังงานและการไหลของวัสดุ
เครือข่ายอาหารมักจะถูกจำกัดในโลกแห่งความจริง การวัดเชิงประจักษ์สมบูรณ์โดยทั่วไปถูกจำกัดสำหรับที่อยู่อาศัยเฉพาะอันใดอันหนึ่ง เช่นถ้ำหรือบ่อน้ำ และหลักการทั้งหลายที่รวบรวมได้จากการศึกษาโลกขนาดเล็กของเครือข่ายอาหารจะถูกประเมินไปใช้กับระบบขนาดที่ใหญ่กว่า ความสัมพันธ์ของการให้อาหารต้องการการตรวจสอบอย่างกว้างขวางในเนื้อหาทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิต ที่อาจเป็นเรื่องยากที่จะถอดรหัส หรือไอโซโทปเสถียรสามารถใช้ในการติดตามการไหลของสารอาหารและพลังงานผ่านทางเครือข่ายอาหาร แม้จะมีข้อจำกัดเหล่านี้ เครือข่ายอาหารยังคงเป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการทำความเข้าใจระบบนิเวศชุมชน.
เครือข่ายอาหารแสดงหลักการของการเกิดระบบนิเวศผ่านทางธรรมชาติของความสัมพันธ์ด้านโภชนาการ นั่นคือบางสายพันธ์มีการเชื่อมโยงหลายอย่างของการหาอาหารที่อ่อนแอ (เช่นคนหรือสัตว์ที่กินทั้งพืชและสัตว์เป็นอาหาร (omnivores) ในขณะที่บางสายพันธ์มีความเชี่ยวชาญมากขึ้นด้วยการเชื่อมโยงไมกี่อย่างของการหาอาหารที่แข็งแกร่งกว่า (เช่นนักล่าหลัก) การศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงประจักษ์จะระบุรูปแบบฉุกเฉินแบบไม่สุ่มของการเชื่อมโยงที่อ่อนแอหลายอย่างและที่แข็งแกร่งไม่กี่อย่างที่อธิบายถึงวิธีการของชุมชนแบบนิเวศยังคงมีเสถียรภาพตลอดช่วงเวลาได้อย่างไร เครือข่ายอาหารจะประกอบด้วยกลุ่มย่อยที่สมาชิกในชุมชนหนึ่งมีการเชื่อมโยงโดยการมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง และปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอจะเกิดขึ้นระหว่างกลุ่มย่อยเหล่านี้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความมั่นคงทางเครือข่ายอาหาร เส้นสายหรือความสัมพันธ์จะถูกวาดขึ้นทีละขั้นตอนจนกระทั่งเครือข่ายของชีวิตจะถูกแสดงออกมา
ระดับชั้นของโภชนาการ
ระดับชั้นของโภชนาการ (trophic level) (มาจากภาษากรีก "troph" τροφή trophē หมายถึง "อาหาร" หรือ "การให้อาหาร") เป็น "กลุ่มหนึ่งของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับส่วนใหญ่ของพลังงานของมันจากระดับที่อยู่ติดกันใกล้กับแหล่งอชีวนะ" โยงใยของเครือข่ายอาหารส่วนใหญ่จะเชื่อมต่อความสัมพันธ์กับอาหารหรือ trophism ในหมู่สายพันธ์ทั้งหลาย ความหลากหลายทางชีวภาพภายในระบบนิเวศสามารถจัดรูปขึ้นเป็นปิรามิดโภชนาการ ในที่ซึ่งมิติในแนวตั้งแสดงถึงความสัมพันธ์ของอาหารที่เป็นต่อไปจะถูกลบออกจากฐานของห่วงโซ่อาหารขึ้นไปสู่นักล่าบนสุดและมิติในแนวนอนหมายถึงความอุดมสมบูรณ์หรือชีวมวลในแต่ละระดับ เมื่อความอุดมสมบูรณ์หรือมวลชีวภาพสัมพันธ์ของแต่ละสายพันธุ์ถูกจัดเรียงให้เป็นระดับชั้นของโภชนาการตามลำดับ พวกมันจะจัดเรียงโดยธรรมชาติให้เป็น 'ปิรามิดของจำนวน'
สายพันธุ์ทั้งหลายมีการแบ่งประเภทกว้าง ๆ เป็น autotrophs (หรือผู้ผลิตหลัก) heterotrophs (หรือผู้บริโภค) และ detritivores (หรือผู้ย่อยสลาย) autotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่ผลิตอาหารให้ตัวของมันเอง (การผลิตมากกว่าการหายใจ) โดยการสังเคราะห์แสงหรือสงเคราะห์เคมี (photosynthesis or chemosynthesis) Heterotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่จะต้องกินผู้อื่นเพื่อเสริมสร้างและพลังงาน (หายใจเกินกว่าการผลิต) Heterotrophs สามารถแบ่งย่อยออกไปเป็นกลุ่มการทำงานที่แตกต่างกันได้แก่ผู้บริโภคปฐมภูมิ (สัตว์กินพืชอย่างเดียว (herbivore)) ผู้บริโภคทุติยภูมิ (นักล่ากินเนื้อเป็นอาหารที่กินเฉพาะสัตว์กินพืช (carnivorous)) และผู้บริโภคในตติยภูมิ (นักล่าที่กินทั้ง herbivore และ carnivorous) สัตว์ที่กินทั้งพืชและสัตว์เป็นอาหาร (omnivore) ไม่เข้ากันได้ดีกับประเภทการทำงานข้างบนเพราะพวกมันกินเนื้อเยื่อของทั้งพืชและสัตว์ มีคำแนะนำว่า omnivores มีอิทธิพลด้านการทำงานมากกว่าพวกนักล่าเพราะว่าเมื่อเทียบกับสัตว์กินพืชพวกมันจะค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพในการแทะเล็มพืช
ระดับชั้นโภชนาการเป็นส่วนหนึ่งของมุมมองของระบบนิเวศแบบองค์รวมหรือซับซ้อน ในแต่ละระดับชั้นจะประกอบด้วยสายพันธุ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกันรวมกลุ่มกันเพราะพวกมันแชร์ฟังก์ชันของระบบนิเวศที่ใช้ร่วมกันและให้มุมมองของระบบแบบเห็นได้ด้วยตาเปล่า (macroscopic view of the system) ในขณะที่ความคิดของระดับโภชนาการให้ข้อมูลเชิงลึกของการไหลของพลังงานและการควบคุมจากบนลงล่างภายในเครือข่ายอาหาร มันถูกปั่นป่วนจริงโดยความชุกของ omnivores ในระบบนิเวศ สิ่งนี้ได้นำนักนิเวศวิทยาบางคนไปเพื่อ "ย้ำว่าความคิดที่ว่าสายพันธุ์ต่าง ๆ จะรวมกันอย่างชัดเจนเป็นกลุ่ม ๆ ระดับโภชนาการที่เป็นเอกพันธ์เป็นแค่นิยาย"  อย่างไรก็ตามการศึกษาล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าระดับโภชนาการที่แท้จริงมีอยู่จริง แต่ "เหนือระดับชั้นโภชนาการของสัตว์กินพืช เครือข่ายอาหารถูกแยกเป็นลักษณะที่ดีขึ้นเป็นเครือข่ายที่เกี่ยวพันกันของ omnivores
สายพันธุ์เสาหลัก
สายพันธุ์เสาหลักเป็นสายพันธ์หนึ่งที่เชื่อมโยงกับสายพันธุ์อื่น ๆ จำนวนมากแต่ไม่เป็นสัดส่วนกันในเครือข่ายอาหาร สายพันธุ์เสาหลักมีระดับของชีวมวลที่ต่ำกว่ามากในพีระมิดโภชนาการเมื่อเทียบกับความสำคัญของบทบาทของพวกมัน ความสำคัญของสายพันธุ์เสาหลักมีต่อเครือข่ายอาหารก็คือมันจะรักษาองค์กรและโครงสร้างของชุมชนทั้งหมดให้คงอยู่ การสูญเสียของสายพันธ์เสาหลักหนึ่งจะส่งผลกระทบในวงกว้างต่อเนื่องที่สามารถเปลี่ยนพลวัตด้านโภชนาการรวมทั้งการโยงใยของเครื่อข่ายอาหารอื่น ๆ และอาจทำให้เกิดการสูญพันธ์ของสายพันธุ์อื่น ๆ
นากทะเล (Enhydra lutris) จะถูกอ้างถึงกันทั่วไปว่าเป็นตัวอย่างของสายพันธุ์เสาหลักเพราะพวกมันจำกัดความหนาแน่นของเม่นทะเลที่กินสาหร่ายทะเล ถ้านากทะเลถูกลบออกจากระบบ เม่นทะเลจะแทะเล็มจนแปลงสาหร่ายทะเลหายไปและนี่จะมีผลอย่างมากต่อโครงสร้างของชุมชน อย่างไรก็ตาม การล่าของนากทะเลถูกพิจารณาว่าได้นำโดยอ้อมไปสู่การสูญพันธ์ของวัวทะเลของ Steller (Hydrodamalis gigas) ในขณะที่แนวคิดสายพันธุ์เสาหลักได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางเพื่อเป็นเครื่องมือในการอนุรักษ์ มันได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ว่ามันถูกกำหนดไว้ไม่ดีจากมุมมองการดำเนินงาน มันเป็นเรื่องยากที่จะตรวจสอบด้วยการทดลองว่าสายพันธุ์อะไรที่อาจจะมีบทบาทเป็นเสาหลักในแต่ละระบบนิเวศ นอกจากนั้น ทฤษฎีเครือข่ายอาหารแนะนำว่าสายพันธุ์เสาหลักอาจจะไม่เป็นสายพันธ์ธรรมดา ดังนั้นมันจึงไม่เป็นที่ชัดเจนว่ารูปแบบสายพันธุ์เสาหลักจะสามารถถูกนำมาใช้โดยทั่วไปได้อย่างไร
ความซับซ้อนของระบบนิเวศ
ความซับซ้อนมีการเข้าใจว่าเป็นความพยายามในคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่จำเป็นในการปะติดปะต่อชิ้นส่วนปฏิสัมพันธ์มากมายเกินความจุของหน่วยความจำซ้ำของจิตใจมนุษย์ รูปแบบทั่วโลกของความหลากหลายทางชีวภาพมีความซับซ้อน ความซับซ้อนทางชีวภาพนี้เกิดขึ้นจากอิทธิพลซึ่งกันและกันในหมู่กระบวนการทางนิเวศวิทยาที่ใช้งานและสร้างอิทธิพลต่อรูปแบบในระดับที่แตกต่างกันที่เกลี่ยเข้าหากัน เช่นพื้นที่ในช่วงการเปลี่ยนแปลงหรือ ecotones ที่กระจายภูมิทัศน์ ความซับซ้อนเกิดจากอิทธิพลซึ่งกันและกันในหมู่ระดับขององค์กรทางชีวภาพเมื่อพลังงานและสสารถูกรวมเข้าเป็นหน่วยที่ใหญ่กว่าที่ซ้อนทับลงบนชิ้นส่วนขนาดเล็กกว่า "สิ่งที่เป็นส่วนรวมทั้งหมด (wholes) ในระดับหนึ่งจะกลายเป็นหลาย ๆ ชิ้นส่วนของอีกระดับหนึ่งที่สูงกว่า" รูปแบบขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องอธิบายปรากฏการณ์ของขนาดที่ใหญ่กว่า เพียงแต่แสดงเอาไว้ในสำนวน (ประกาศเกียรติคุณโดยอริสโตเติล) 'ผลรวมใหญ่กว่าชิ้นส่วน'
"ความซับซ้อนในระบบนิเวศเป็นอย่างน้อยหกชนิดที่แตกต่าง: พื้นที่ ชั่วคราว โครงสร้าง กระบวนการ พฤติกรรม และรูปทรงเรขาคณิต" จากหลักการเหล่านี้ นักนิเวศวิทยาได้ระบุปรากฏการณ์การอุบัติ (emergence) และการจัดระเบียบตัวเอง (self-organizing) ที่ทำงานในระดับที่แตกต่างกันทางด้านสิ่งแวดล้อมของอิทธิพล ช่วงตั้งแต่ระดับโมเลกุลจนถึงระดับโลก และสิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีคำอธิบายที่แตกต่างกันในแต่ละระดับบูรณาการ  ความซับซ้อนของระบบนิเวศจะเกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นแบบไดนามิกของระบบนิเวศที่เปลี่ยนไปยังสภาวะนิ่งที่ขยับหลายชั้น (multiple shifting steady-states) ที่กำกับโดยความผันผวนแบบสุ่มของประวัติศาสตร์  การศึกษาระบบนิเวศระยะยาวได้ให้บันทึกการติดตามที่สำคัญที่จะเข้าใจได้ดีขึ้นในความซับซ้อนและความยืดหยุ่นของระบบนิเวศตลอดขนาดพื้นที่ชั่วคราวที่ยาวกว่าและกว้างกว่า การศึกษาเหล่านี้จะถูกจัดการโดย'เครือข่ายนิเวศวิทยาระยะยาวนานาชาติ' (LTER) การทดลองที่ยาวที่สุดในการดำรงอยู่เป็น Park Grass Experiment ซึ่งเริ่มต้นในปี 1856 อีกตัวอย่างหนึ่งคือ'การศึกษาห้วยฮับบาร์ด'ที่ได้ดำเนินการมาตั้งแต่ปี 1960
ความเป็นองค์รวม
ความเป็นองค์รวมยังคงเป็นส่วนสำคัญของพื้นฐานทางทฤษฎีในการศึกษาระบบนิเวศร่วมสมัย ความเป็นองค์รวมบอกถึงองค์กรทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตที่จัดการตัวเองเป็นชั้น ๆ ของระบบอุบัติการณ์ทั้งมวลที่ทำงานตามคุณสมบัติที่ไม่สามารถลดลงได้ (nonreducible) ซึ่งหมายความว่ารูปแบบที่สูงกว่าของระบบการทำงานทั้งมวล เช่นระบบนิเวศหนึ่ง ไม่สามารถมีการคาดการณ์หรือทำความเข้าใจโดยการนำชิ้นส่วนต่าง ๆ มารวมกันอย่างเรียบง่าย "คุณสมบัติใหม่จะเกิดขึ้นเพราะส่วนประกอบต่าง ๆ มีปฏิสัมพันธ์กัน ไม่ได้เป็นเพราะธรรมชาติพื้นฐานของส่วนประกอบเหล่านั้นถูกเปลี่ยนแปลง"
การศึกษาระบบนิเวศมีความจำเป็นต้องเป็นแบบองค์รวมที่ตรงข้ามกับแบบ reductionistic  การเป็นองค์รวมมีสามความหมายหรือการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ที่ระบุด้วยระบบนิเวศ. 1) ความซับซ้อนของกลไกของระบบนิเวศ 2) รายละเอียดในทางปฏิบัติของรูปแบบในความหมายของ reductionist เชิงปริมาณที่ความสัมพันธ์กลางอาจมีการระบุแต่ไม่มีอะไรเป็นที่เข้าใจได้เกี่ยวกับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุโดยปราศจากการอ้างอิงถึงระบบทั้งมวล ซึ่งนำไปสู่ 3) ลำดับชั้น metaphysics ที่ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุของระบบขนาดที่ใหญ่กว่ามีความเข้าใจโดยปราศจากการอ้างอิงไปยังส่วนที่มีขนาดเล็กกว่า การเป็นองค์รวมทางวิทยาศาสตร์แตกต่างจากเวทมนตร์ (mysticism)ที่ได้จัดสรรคำศัพท์เดียวกัน ตัวอย่างหนึ่งของการเป็นองค์รวมแบบ metaphysics จะถูกระบุในแนวโน้มของความหนาด้านนอกที่เพิ่มขึ้นในเปลือกของสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน เหตุผลในการเพิ่มความหนาสามารถเข้าใจได้ผ่านการอ้างอิงถึงหลักการของการคัดเลือกโดยธรรมชาติผ่านการเป็นนักล่าโดยไม่จำเป็นต้องอ้างอิงหรือเข้าใจคุณสมบัติชีวโมเลกุลของเปลือกหอยภายนอก
ความสัมพันธ์กับวิวัฒนาการ
นิเวศวิทยาและวิวัฒนาการถือว่าเป็นพื่น้องกันของสาขาวิชาวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ประวัติชีวิต การพัฒนา การปรับตัว ประชากร และมรดก เป็นตัวอย่างของแนวคิดที่ร้อยเข้าด้วยกันให้เป็นทฤษฎีทางนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ ลักษณะทางสัณฐานวิทยา ทางพฤติกรรมและทางพันธุกรรมเป็นตัวอย่างที่สามารถสร้างเป็นแผนที่ของต้นไม้แห่งวิวัฒนาการเพื่อศึกษาพัฒนาการเชิงประวัติศาสตร์ของสายพันธ์ในส่วนที่เกี่ยวกับการทำงานและบทบาทของพวกมันในสถานการณ์ของระบบนิเวศที่แตกต่างกัน ในกรอบงานนี้ เครื่องมือการวิเคราะห์ของนักนิเวศวิทยาและนักวิวัฒนาการมีการทับซ้อนกันเมื่อพวกเขาจัดองค์กร จำแนกและตรวจสอบชีวิตผ่านหลักการระบบทั่วไปเช่น phylogenetics หรือระบบของอนุกรมวิธานแบบ Linnaean(Linnaean system of taxonomy) สองสาขานี้มักจะปรากฏอยู่ด้วยกัน เช่นในชื่อเรื่องของวารสาร "แนวโน้มในนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ" ไม่มีขอบเขตที่คมชัดที่แบ่งแยกนิเวศวิทยาออกจากวิวัฒนาการและพวกมันแตกต่างกันมากขึ้นในพื้นที่ของพวกมันมุ่งเน้นการประยุกต์ใช้ ทั้งสองสาขาวิชาได้ค้นพบและอธิบายการอุบัติขึ้นและคุณสมบัติและกระบวนการที่ไม่เหมือนใครในการดำเนินงานทั่วขนาดพื้นที่หรือชั่วคราวที่แตกต่างกันขององค์กร ในขณะที่เขตแดนระหว่างนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการยังไม่ชัดเจน นิเวศวิทยาจะศึกษาปัจจัยแบบอชีวนะและชีวนะที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการวิวัฒนาการ  และวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วอาจจะเกิดขึ้นในระยะเวลาทางนิเวศวิทยาที่สั้นที่สุดเท่ากับคนรุ่นหนึ่ง
นิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรม
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดสามารถแสดงพฤติกรรมของตัวเอง แม้กระทั่งพืชยังแสดงพฤติกรรมที่ซับซ้อนรวมถึงหน่วยความจำและการสื่อสาร นิเวศวิทยาพฤติกรรมเป็นการศึกษาพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมของมันและผลกระทบทางนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการของมัน Ethology คือการศึกษาของการเคลื่อนไหวหรือพฤติกรรมในสัตว์ที่สังเกตได้ ซึ่งอาจรวมถึงการตรวจสอบของสเปิร์มที่เคลื่อนที่ได้ของพืช แพลงก์ตอนพืชที่เคลื่อนที่ได้ แพลงก์ตอนสัตว์ที่กำลังว่ายน้ำไปหาไข่ตัวเมีย การเพาะปลูกเชื้อราโดยตัวด้วง การเต้นรำเพื่อผสมพันธุ์ของซาลาแมนเดอร์ หรือการชุมนุมทางสังคมของอะมีบา
การปรับตัวเป็นแนวคิดกลางรวมกันในนิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรม พฤติกรรมสามารถบันทึกเป็นลักษณะพันธุกรรมและถูกถ่ายทอดไปยังลูกหลานในลักษณะเดียวกันกับที่ตาและสีผมสามารถทำได้ พฤติกรรมสามารถวิวัฒน์โดยใช้วิธีการคัดเลือกโดยธรรมชาติแบบลักษณะพันธุกรรมการปรับตัวที่ส่งต่อความสามารถในการทำงานที่เพิ่มความเหมาะสมในการสืบสายพันธุ์
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างนักล่าและเหยื่อเป็นแนวคิดเบื้องต้นให้กับการศึกษาด้านเครือข่ายอาหารเช่นเดียวกับนิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรม สายพันธ์ที่เป็นเหยื่อสามารถแสดงการปรับพฤติกรรมในชนิดที่แตกต่างกันกับนักล่า เช่นการหลีกเลี่ยง การหนีหรือการป้องกัน สายพันธ์เหยื่อหลายชนิดจะต้องเผชิญกับนักล่าที่หลากหลายที่มีระดับของอันตรายที่แตกต่างกัน เพื่อที่จะปรับตัวเองให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกมันและเผชิญกับภัยคุกคามของนักล่า สิ่งมีชีวิตที่จะต้องปรับสมดุลด้านงบประมาณพลังงานของพวกมันขณะที่พวกมันจะเข้าลงทุนในแง่มุมที่แตกต่างกันของประวัติศาสตร์ชีวิตของพวกมัน เช่นการเจริญเติบโต การหาอาหาร การผสมพันธุ์ การเข้าสังคม หรือการดัดแปลงที่อยู่อาศัยของพวกมัน สมมติฐานที่ปรากฏในนิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรมโดยทั่วไปจะมีพื้นฐานจากหลักการการปรับตัวของการอนุรักษ์, การใช้ประโยชน์ให้เหมาะสมหรือมีประสิทธิภาพ  ตัวอย่างเช่น "สมมติฐานการหลีกเลี่ยงนักล่าที่ไวต่อภัยคุกคามจะคาดการณ์ว่าเหยื่อควรประเมินระดับของภัยคุกคามที่เกิดจากนักล่าที่แตกต่างกันและจับคู่ให้ตรงกับพฤติกรรมของพวกนักล่าตามระดับของความเสี่ยงในขณะนั้น" หรือ "ระยะหนี (escape distance หรือ flight initiation distance) ที่เหมาะสมจะเกิดขึ้นเมื่อความแข็งแกร่งของร่างกายหลังจากประสบกับนักล่าที่คาดไว้จะส่งสู่ระดับสูงสุด ซึ่งขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งแรกเริ่มของเหยื่อ ประโยชน์ที่จะได้รับโดยการไม่หนี ค่าใช้จ่ายในการหลบหนีในแง่ของพลังงาน และการสูญเสียความแข็งแกร่งที่คาดไว้เนื่องจากความเสี่ยงจากการล่า"
การแสดงและการวางท่าทางเพศที่ประณีตจะพบในนิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรมของสัตว์ เช่น"นกแห่งสวรรค์"ร้องเพลงและแสดงเครื่องประดับที่ประณีตระหว่างการเกี้ยวพาราสี การแสดงเหล่านี้ตอบสนองวัตถุประสงค์สองอย่างได้แก่การส่งสัญญาณของตัวตนที่มีสุขภาพดีหรือมีการปรับตัวที่ดีและการมียีนที่พึงประสงค์ การแสดงจะถูกขับเคลื่อนด้วยการเลือกทางเพศสัมพันธ์เพื่อเป็นการโฆษณาถึงคุณภาพของลักษณะทางกรรมพันธ์ให้กับเหล่าคู่ครอง
นิเวศวิทยากระบวนการการรับรู้
นิเวศวิทยากระบวนการการรับรู้ (Cognitive ecology) รวบรวมทฤษฎีและข้อสังเกตจากนิเวศวิทยาเชิงวิวัฒนาการและประสาทชีววิทยา วิทยาศาสตร์กระบวนการการรับรู้ขั้นต้น เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบที่การปฏิสัมพันธ์ของสัตว์กับถิ่นที่อยู่อาศัยของพวกมันที่มีกับระบบการรับรู้ของพวกมันและวิธีการที่ระบบเหล่านั้นจะจำกัดพฤติกรรมภายในกรอบนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ "อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้วิทยาศาสตร์กระบวนการการรับรู้ยังไม่ได้ให้ความสนใจเพียงพอที่จะเป็นจริงพื้นฐานที่ว่าลักษณะพันธุกรรมกระบวนการรับรู้ได้วิวัฒน์ภายใต้สภาวะตามธรรมชาติที่เจาะจง ด้วยการพิจารณาของความกดดันตัวเลือกเกี่ยวกับการรับรู้ นิเวศวิทยากระบวนการการรับรู้สามารถนำไปอุดหนุนการเชื่อมโยงทางปัญญาเข้ากับการศึกษาสหสาขาวิชาชีพของกระบวนการการรับรู้" ขณะที่การศึกษาที่เกี่ยวข้องกับ 'การเชื่อมต่อ' หรือการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม นิเวศวิทยากระบวนการการรับรู้ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ enactivism ซึ่งเป็นสาขาทางวิชาการหนึ่งที่มีพื้นฐานจากมุมมองที่ว่า "... เราต้องดูสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมเหมือนกับว่ามันถูกผูกไว้ด้วยกันในรายละเอียดและตัวเลือกซึ่งกันและกัน ... "
นิเวศวิทยาทางสังคม
สังคมระบบนิเวศ [แก้ไข]
พฤติกรรมของนิเวศวิทยาทางสังคมจะมีความโดดเด่นในแมลงสังคมเช่นผึ้ง พวกสืบพันธ์ด้วยสปอร์ (slime moulds) แมงมุมสังคม สังคมมนุษย์และหนูตุ่นไร้หนัง ในที่ซึ่ง'ระบบสังคมแบบพึ่งพาอาศัย' (eusocialism) มีการพัฒนา พฤติกรรมทางสังคมจะรวมถึงพฤติกรรมที่เป็นประโยชน์ซึ่งกันและกันในหมู่ญาติและเพื่อนร่วมรัง  และวิวัฒน์จากญาติและการเลือกกลุ่ม การเลือกญาติจะอธิบายความบริสุทธิ์ใจผ่านทางความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมโดยพฤติกรรมที่เห็นแก่ผู้อื่นที่กำลังนำไปสู่การเสียชีวิตได้รับรางวัลโดยการอยู่รอดของสำเนาทางพันธุกรรมกระจายในหมู่ญาติที่รอดชีวิต แมลงสังคมที่มีทั้งมด ผึ้งและตัวต่อถูกนำมารศึกษามากที่สุดสำหรับความสัมพันธ์ประเภทนี้เพราะผึ้งตัวผู้เป็นสิ่งที่มีชีวิตที่เกิดจากเซลล์เดียวกัน (clone) จึงแชร์พันธุกรรมเหมือนกันกับตัวผู้ทุกตัวในอาณานิคม ในทางตรงกันข้าม นักเลือกกลุ่มพบหลายตัวอย่างของความบริสุทธิ์ใจในหมู่ญาติที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมและอธิบายเรื่องนี้ผ่านการคัดเลือกที่กระทำต่อกลุ่มโดยเลือกที่มันจะกลายเป็นข้อได้เปรียบสำหรับกลุ่มถ้าสมาชิกของพวกมันแสดงพฤติกรรมไม่เห็นแก่ได้กับอีกสมาชิกหนึ่ง กลุ่มที่มีสมาชิกส่วนใหญ่ไม่เห็นแก่ตัวเองจะชนะสมาชิกส่วนใหญ่ที่เห็นแก่ตัว
วิวัฒนาการร่วม
ปฏิสัมพันธ์เชิงนิเวศน์สามารถจำแนกกว้าง ๆ ออกเป็นเจ้าของบ้าน (host) และผู้อาศัย (associate) โฮสต์เป็นตัวตนที่ให้ที่พักพิงแก่ผู้อาศัย ความสัมพันธ์ภายในสายพันธ์ใด ๆ ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันหรือซึ่งกันและกันจะเรียกว่า mutualisms ตัวอย่างของ mutualism ได้แก่ มดที่เลี้ยงเชื้อราที่ใช้ขบวนการการพึ่งพาอาศัยกัน (symbiosis) แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในกระเพาะของแมลงและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ต่อมะเดื่อและการผสมเกสรของมอดมันสำปะหลังที่ซับซ้อน ไลเคนที่มีเชื้อราและสาหร่ายสังเคราะห์แสง และปะการังที่มีสาหร่ายสังเคราะห์แสง ถ้ามีการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างโฮสต์และผู้อาศัย ความสัมพันธ์นั้นจะเรียกว่า symbiosis ตัวอย่างเช่น ประมาณ 60% ของพืชทุกชนิดจะมีความสัมพันธ์แบบ symbiosis กับเชื้อรา arbuscular mycorrhizal fungi ที่อาศัยอยู่ในรากของพวกมันก่อให้เกิดเครือข่ายการแลกเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตสำหรับสารอาหารที่เป็นแร่ธาตุ
ชีวภูมิศาสตร์
ชีวภูมิศาสตร์ (การควบรวมกันของชีววิทยาและภูมิศาสตร์) คือการศึกษาเชิงเปรียบเทียบของการกระจายทางภูมิศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการที่สอดคล้องกันของลักษณะทางพันธุกรรมของพวกมันในพื้นที่และเวลา วารสารชีวภูมิศาสตร์ ได้ก่อตั้งขึ้นในปี 1974 ชีวภูมิศาสตร์และนิเวศวิทยามีการแชร์รากทางวิชาการจำนวนมากของพวกมัน ตัวอย่างเช่น'ทฤษฎีของเกาะชีวภูมิศาสตร์'ที่พิมพ์โดยนักคณิตศาสตร์ Robert MacArthur และนักนิเวศวิทยา Edward O. Wilson ในปี 1967 ถือเป็นหนึ่งในพื้นฐานของทฤษฎีนิเวศ
ชีวภูมิศาสตร์มีประวัติศาสตร์อันยาวนานในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับการกระจายทางพืนที่ของพืชและสัตว์ นิเวศวิทยาและวิวัฒนาการให้บริบทเชิงอธิบายสำหรับการศึกษาด้านชีวภูมิศาสตร์ รูปแบบทางชีวภูมิศาสตร์เป็นผลมาจากกระบวนการทางนิเวศวิทยาที่มีอิทธิพลต่อการกระจายในช่วงระยะต่าง ๆ เช่นการอพยพของสัตว์และการแพร่พันธ์ และจากกระบวนการทางประวัติศาสตร์ที่แยกประชากรหรือสายพันธุ์ลงในพื้นที่ที่แตกต่างกัน กระบวนการทางชีวภูมิศาสตร์ที่มีผลในการแยกตามธรรมชาติของสายพันธุ์ช่วยอธิบายอย่างมากของการกระจายของชีวชาติที่ทันสมัยของโลก การแยกสายโลหิตในสายพันธ์หนึ่ง ๆ ถูกเรียกว่า vicariance biogeography และมันเป็นสาขาย่อยสาขาหนึ่งของชีวภูมิศาสตร์ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานจริงในสาขาชีวภูมิศาสตร์ที่เกี่ยวกับระบบและกระบวนการทางนิเวศ ตัวอย่างเช่นช่วงและการกระจายตัวของความหลากหลายทางชีวภาพและสายพันธุ์บุกรุก (invasive species) ที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นปัญหาร้ายแรงอย่างหนึ่งและต่อพื้นที่ใช้งานของการวิจัยในบริบทของภาวะโลกร้อน
r/K ทฤษฎีการเลือก
ในโมเดลของการเลือกแบบ r/K ตัวแปรแรก r เป็นอัตราที่แท้จริงของการเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติของขนาดของประชากรและตัวแปรที่สอง K เป็นขีดความสามารถในการรองรับประชากร สายพันธุ์ที่แตกต่างกันมีวิวัฒนาการด้านกลยุทธ์ของประวัติศาสตร์ชีวิตที่แตกต่างกันซึ่งกระจายไปตามความต่อเนื่องระหว่างแรงการเลือกทั้งสองนี้ สายพันธุ์ที่ถูกเลือกแบบ r เป็นสายพันธ์หนึ่งที่มีอัตราการเกิดสูง การลงทุนของพ่อแม่อยู่ในระดับต่ำ และอัตราของการเสียชีวิตก่อนโตเต็มที่ที่สูง วิวัฒนาการจะพอใจกับความสามารถมีบุตรในอัตราที่สูงของสายพันธุ์ที่ถูกเลือกแบบ r แมลงและสายพันธ์บุกรุกหลายชนิดจะแสดงออกถึงลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกเลือกแบบ r  ในทางตรงกันข้ามสายพันธุ์ที่ถูกเลือกแบบ "K" มีอัตราการเกิดในระดับต่ำ การลงทุนของพ่อแม่ให้กับลูกในวัยหนุ่มสาวในระดับสูง และอัตราการตายในบุคคลที่เป็นผู้ใหญ่ในระดับต่ำ มนุษย์และช้างเป็นตัวอย่างของการแสดงลักษณะสายพันธุ์ที่ถูกเลือกแบบ "K" รวมถึงการมีอายุยืนยาวและมีประสิทธิภาพในการแปลงทรัพยากรให้มากขึ้นสำหรับลูกหลานไม่มากนัก
นิเวศวิทยามนุษย์
นิเวศวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ทางชีวภาพมากเท่า ๆ กับวิทยาศาสตร์ของมนุษย์ นิเวศวิทยามนุษย์เป็นการสืบสวนแบบสหวิทยาการเข้าไปในนิเวศวิทยาของสายพันธุ์ของเรา "นิเวศวิทยามนุษย์อาจถูกกำหนดเป็น (1) จากมุมมองทางชีว-นิเวศเพื่อการศึกษามนุษย์ในฐานะที่เป็นผู้ที่มีอำนาจครอบงำทางนิเวศของชุมชนและระบบของทั้งพืชและสัตว์ (2) จากมุมมองทางชีว-นิเวศในแบบที่เป็นเพียงแค่ผลกระทบจากสัตว์ที่มีต่อสัตว์อื่นและการที่สัตว์ได้รับผลกระทบเนื่องจากสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพวกมัน.. และ (3) เพียงแค่ความเป็นมนุษย์ ที่มีสักอย่างที่แตกต่างจากชีวิตสัตว์โดยทั่วไป การมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมทั้งทางกายภาพและที่ผ่านการปรับปรุงในวิธีการที่โดดเด่นและสร้างสรรค์ นิเวศวิทยามนุษย์แบบสหวิทยาการที่แท้จริงจะบ่งบอกตัวเองได้มากที่สุดในทั้งสามแบบข้างต้น"  คำว่านิเวศวิทยามนุษย์ได้รับการแนะนำอย่างเป็นทางการในปี 1921 แต่นักสังคมวิทยา นักภูมิศาสตร์ นักจิตวิทยาและสาขาอื่น ๆ ให้ความสนใจในความสัมพันธ์ของมนุษย์กับระบบธรรมชาติในหลายศตวรรษก่อนหน้านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงปลายศตวรรษที่ 19