На популяционно-видовом уровне изучают факторы, влияющие на численность популяций, проблемы сохранения исчезающих видов, динамики генетического состава популяций, действие факторов микроэволюции и т.д.
На биоценотическом уровне изучают комплекс совместно живущих и связанных между собой видов, образующих целостность, называемую биоценозом.
На биогеоценотическом (экосистемном) уровне изучают разные по видовому составу организмы в их взаимосвязи с условиями жизни.
На биосферном уровне изучают глобальные проблемы жизни в пределах нашей планеты.
Представление об уровнях организации живой материи наглядно отражает системный подход в изучении живой природы.
Как совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов живые системы обладают свойствами целостности, которые нельзя свести к сумме свойств ее элементов; относительной устойчивостью, а также способностью к адаптации по отношению к внешней среде, развитию, самовоспроизведению и эволюции.
Эмерджентные (от англ. emergence — возникновение, проявление нового), новые уникальные характеристики системы возникают в результате взаимодействия ее компонентов. В 1969 г. Л.Вер-таланфи выдвинул теорию систем, согласно которой целое представляет собой нечто большее, чем сумму составляющих элементов, поскольку его главное свойство — взаимодействие, протекающее между его различными элементами. Концепция экосистемы связана именно с принципом Берталанфи.
Экология изучает как биотический компонент систем (организмы, популяции, сообщества), так и абиотическую физическую среду с ее веществом и энергией. На каждом уровне организации живые организмы испытывают неодинаковое воздействие среды и сами активно воздействуют на нее. Среда обитания и организмы образуют биогеоценозы (экосистемы), совокупность которых составляет биосферу.