Ekologia jest studium "domu" (greckie οικος = 'dom') roślin i zwierząt, środowiska, które je otacza. Obok skał, gleby, atmosfery, prądów wodnych składa się ono z innych organizmów, roślin i zwierząt, mających mniejszy lub większy wzajemny wpływ na siebie. Ekologia jako nauka odpowiada na przykład na takie pytania: "Co by się stało z zagajnikiem dębów, gdyby w okolicy zrobiło się bardziej sucho?" albo: "Czy w okolicy byłoby więcej trzmieli, gdyby ptaki owadożerne zdziesiątkowała choroba?" Tak często martwimy się dziś o skutki globalnego ocieplenia. Wielu ludzi próbuje przewidzieć, co stanie się ze światem, z jego zwierzętami i roślinami, gdy średnie temperatury na globie podniosą się choćby o jeden stopień…

Mianem biosfery określamy świat żywych istot na całej kuli ziemskiej. Nie tylko na jej powierzchni, także wysoko w atmosferze i głęboko w glebie znajdziemy mnóstwo żywych organizmów. Biosfera sięga dna oceanów i głębi jaskiń. Jak można się domyślić, biosfera jest nadzwyczaj skomplikowana. Badacze dla celów praktycznych dzielą ją na mniejsze fragmenty, czyli ekosystemy.

Ekosystem jest mniej lub więcej niezależną całostką w biosferze. Przykładem ekosystemu jest las, jezioro, preria i ocean. Pewne organizmy lub ich diaspory, np. nasiona, zarodniki lub ziarna pyłku, mogą czasami przemieszczać pomiędzy różnymi ekosystemami. Większość roślin i zwierząt jednak pozostaje związana ze środowiskiem, w którym narodziły się i urosły. Dla wygody i przejrzystości w ekosystemie wyodrębniamy dwie części: jedną jest nieożywione siedlisko (habitat), a więc woda, gleba, dostęp do substancji chemicznych, wiatr, prądy oceaniczne, temperatura, kwasowość gleby itd. Drugą część stanowią wszystkie żywe organizmy i bezpośrednie skutki ich działalności. Jest to podział umowny. Każda z części (nieożywiona, biotop, i ożywiona, biocenoza) ściśle zależy od drugiej. Na przykład właściwości gleby w lesie zależą zarówno od leżącej pod nią skały, jak i od organizmów żywych, które przetwarzają ściółkę, drzew i krzewów, z których spadają tworzące ją liście i martwe gałęzie.

Habitat, czyli siedlisko, to miejsce, gdzie fizycznie bytuje dany organizm. Zazwyczaj dla danego habitatu charakterystyczny jest określony skład zwierząt i rośliny. To, jakie zwierzęta i jakie rośliny mogą żyć w konkretnym miejscu, zależy od różnorakich właściwości tego miejsca: od tego, na jakiej szerokości geograficznej jest położone, czy jest siedliskiem lądowym, podwodnym, nadwodnym czy błotnym, pustynnym czy siedliskiem wilgotnych skał nad rzeką. Habitaty lądowe różnią się od siebie liczbą opadów w roku i ich obfitością, tym, czy temperatury oscylują w okolicach 40 czy -20°C itd., itd. Czynniki decydujące o właściwościach należą zatem do klimatycznych, geologicznych, edaficznych (właściwości gleb) albo hydrologicznych. To, jak żyje się konkretnym roślinom i zwierzętom we danym miejscu zależy też oczywiście od pozostałych roślin i zwierząt, które tam występują. Wielkie okazy dębów dostarczają miejsca do gniazdowania i schronienia ptakom, gryzoniom i nietoperzom, wpływają też na mikroklimat i w ten sposób mają istotne znaczenie dla bardzo wielu innych roślin, zwierząt i człowieka. Z drugiej jednak strony zabieraj światło mniejszym roślinkom, które przez to w ich pobliżu nie mogą zbytnio bujać w górę. Biocenoza jest to ogół wszystkich roślin i zwierząt w danym ekosystemie (i oczywiście też bakterii, grzybów czy pierwotniaków). Zwierzęta wpływają jedne na drugie przez wzajemną konkurencję, drapieżnictwo, pasienie się, dawanie schronienia i in. Tak zatem jeśli chcemy zrozumieć te interakcje, musimy obserwować równocześnie populacje każdego gatunku, by wiedzieć, w jakiej jest kondycji, czy wzrasta, czy może maleje. Wszystkie zwierzęta i rośliny w biocenozie dzielimy dalej na populacje poszczególnych gatunków. I tak mówimy o populacji dębu szypułkowego w lesie, krewetek w oceanie albo bakterii Escherichia coli w jelicie człowieka. Wielkość jakiejkolwiek populacji uzależniona jest od czynników klimatycznych, edaficznych i biotycznych.

Poprzez czynniki biotyczne rozumiemy każdego rodzaju wpływ, jaki mogą wywrzeć zwierzęta i rośliny na siebie nawzajem i na siedlisko, w którym się znajdują. Tak więc w dębowym lesie rosnące tam dęby wpływają na charakter gleby, wybierając z niej potrzebne im składniki odżywcze, wodę i tlen. Zapobiegając nadmiernym wahaniom temperatury i dostarczając innym zwierzętom wilgoci pochodzącej z parowania wody z liści stają się czynnikiem kształtującym klimat. Stanowią same źródło pokarmu dla ssaków (żołędzie) i insektów (liście, kora i korzenie) oraz zwierząt, które żywią się insektami i ptakami. Gęstwa drzew zapewnia schronienie i możliwość odpoczynku zwierzętom w ciągu dnia i w nocy. Z korzeniami drzew współżyje ogromna populacja grzybów i mikroorganizmów (np. bakterie, sinice). Większość mikroorganizmów są to reducenci, przywracające pierwiastki chemiczne do obiegu. Rozkładają one martwe szczątki organiczne.

Klimat wywiera bardzo głęboki wpływ na wszystkie rodzaje roślin i zwierząt. Strefa równikowa Ziemi pokryta jest kompleksami lasów deszczowych. Wielkie połacie terenu na północy pokrywa tajga. W okolicach Warszawy i Paryża spotkamy lasy złożone z dębu, grabu, sosny i brzozy. W południowo-wschodniej Polsce nie spotkamy lasów bukowych, dostatecznej dla nich wilgoci dostarczą jednak tereny Pomorza, Niemiec i zachodniej Europy, ale nawet w Bieszczadach buki rosną dobrze powyżej ok. 600 m. n. p. m., bo jest tam dużo deszczu. Nawet w Afryce znajdziemy gatunki przystosowane do klimatu lodowcowego. Można je spotkać na szczycie Kilimandżaro. Cała Polska pokryta była niegdyś lodowatą, arktyczną tundrą. Kwiaty, które w niej kwitły, zachowały się dzisiaj na szczytach Tatr. Można powiedzieć, że kiedy lodowiec wycofał się przed 10 000 lat na północ, do Skandynawii, lodowcowe kwiaty, karłowate wierzby, brzozy i zimnolubne porosty "uciekły" wysoko w góry przed klimatem, który na nizinach stał się zbyt ciepły.