Η οικολογία είναι κλάδος της βιολογίας που επικεντρώνεται στην εξέταση των ζωντανών οργανισμών στο φυσικό περιβάλλον. Οι οικολόγοι εξετάζουν πώς αλληλεπιδρούν οι οργανισμοί με το περιβάλλον και μεταξύ τους και μελετούν τα πολύπλοκα και διασυνδεδεμένα συστήματα που επηρεάζουν τη ζωή στη Γη. Η οικολογία είναι επίσης μερικές φορές γνωστή ως περιβαλλοντική βιολογία, και υπάρχει ένας αριθμός υποκλάδων σε αυτόν τον κλάδο των επιστημών που ασχολούνται με συγκεκριμένα θέματα ενδιαφέροντος, όπως η σχέση μεταξύ ανθρώπων και φυσικού περιβάλλοντος.
Οι ερευνητές στην οικολογία μπορούν να μελετήσουν άτομα, πληθυσμούς, κοινότητες και οικοσυστήματα. Σε κάθε επίπεδο, υπάρχουν περισσότερα πράγματα για να μάθετε. Το φυσικό περιβάλλον είναι συνήθως σε μεγάλο βαθμό διασυνδεδεμένο. Οι ερευνητές μπορούν να επικεντρωθούν σε έναν ενιαίο πληθυσμό φυτών ή ζώων, για παράδειγμα, και να βρουν πολλή τροφή για μελέτη, από το πώς αυτός ο πληθυσμός διαμορφώνει το φυσικό περιβάλλον μέχρι τον τρόπο αλληλεπίδρασης άλλων οργανισμών με αυτό. Για παράδειγμα, οι πληθυσμοί μηρυκαστικών μπορούν να δημιουργήσουν μονοπάτια και τρύπες ποτίσματος, διαμορφώνοντας τη γη, και μπορούν επίσης να επηρεάσουν τους πληθυσμούς των φυτών τρώγοντας ορισμένα είδη φυτών, αφήνοντας άλλα μόνα τους και εκκρίνοντας σπόρους που τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να εξαπλωθούν.
Τον 20ο αιώνα, οι οικολόγοι άρχισαν να ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για τις ανθρώπινες δραστηριότητες που είχαν επιβλαβείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, αναγνωρίζοντας ότι οι άνθρωποι μπορούσαν να έχουν τεράστια και όχι πάντα ευεργετική επίδραση στη φύση. Για παράδειγμα, η απόρριψη ρύπων σε ένα ποτάμι μπορεί να προκαλέσει ποικίλες αλλαγές στη φύση, όπως η πλακόστρωση ενός υγροτόπου μπορεί να εξαλείψει έναν βιότοπο και να ασκήσει πίεση στα ζώα και τα φυτά που έχουν συνηθίσει να ζουν εκεί.
Οι οικολόγοι ενδιαφέρονται συχνά να εξετάσουν ολόκληρα οικοσυστήματα και να μελετήσουν όλους τους οργανισμούς που ζουν σε αυτά και τους επηρεάζουν. Κάθε οικοσύστημα φιλοξενεί μοναδικά είδη φυτών και ζώων που έχουν προσαρμοστεί στο περιβάλλον και το ένα στο άλλο, και η μελέτη αυτού μπορεί να δώσει στους επιστήμονες πληροφορίες για την ιστορία αυτού του οικοσυστήματος και τις εξελικτικές ρίζες των ζώων που ζουν εκεί. Η οικολογία μπορεί επίσης να μελετηθεί σε αστικά περιβάλλοντα.
Η μελέτη της οικολογίας δεν περιορίζεται στο χερσαίο περιβάλλον. Τα θαλάσσια περιβάλλοντα, οι λίμνες και τα ρέματα μπορούν επίσης να προσφέρουν μεγάλη τροφή για σκέψη και έμπνευση για μελέτη. Ιδιαίτερα το θαλάσσιο περιβάλλον δεν είναι πολύ καλά κατανοητό, με τους ερευνητές να ανακαλύπτουν συνεχώς ότι υπάρχουν περισσότερα να μάθουν για τον ωκεανό, τα πλάσματα που ζουν εκεί και τη γεωγραφία και τη γεωλογία του. Για παράδειγμα, για αιώνες οι άνθρωποι υπέθεταν ότι ο πυθμένας του ωκεανού ήταν ανενεργός και σκοτεινός, αλλά τον 20ο αιώνα, οι ερευνητές ανακάλυψαν περιοχές βιολογικής δραστηριότητας γύρω από υδροθερμικές οπές, με οργανισμούς που είχαν προσαρμοστεί στο σκοτεινό, υψηλής πίεσης και χαμηλού οξυγόνου περιβάλλον η βαθιά θάλασσα.