生態學的研究層次多樣，包括但不限于全球生態系統、區域生態系統、生態系統生態學、群落生態學、種群生態學和分子生態學。全球生態系統，也被稱為生物圈，是指地球上所有受到生命活動影響的區域。它不僅涵蓋了地表上的有機體及微生物，還包括了它們所處的自下而上的環境。生物圈是人類的誕生地和生存空間，其范圍涵蓋了大氣層底部、水圈大部分以及巖石表面。生物圈作為地球上最大的生態系統，是一個復雜的、全球性的開放系統，能夠自我調節。它的形成是生物界與水圈、大氣圈及巖石圈長期相互作用的結果。生物圈存在的基本條件包括獲得充足的太陽能、存在大量液態水以及適宜生命活動的溫度條件。這些條件保證了生物圈內生物物質與非生命物質的持續循環。生物圈的存在依賴于多種關鍵元素，如氧氣、二氧化碳、氮、碳、鉀、鈣、鐵和硫等。這些元素不僅構成了生命物質，也作為中介促進了生物圈內的物質循環。因此，地球上的任何有生命存在的地方，都可以被視為生物圈的一部分。生物的生命活動促進了能量的流動和物質的循環，同時引起了生物自身的變化。生物從環境中獲取必需的能量和物質，必須適應環境的變化。環境的變化又反過來推動生物的適應性，這種互動促進了整個生物界持續不斷的變化。這種動態平衡是生態學研究的核心內容之一，它揭示了生物與其環境之間的相互依存關系。