При вивченні великих складних екосистем, таких, як озера і ліси, екологи використовують чотири основних підходи:
1) холістичний (Від грец. Holos - цілий), який передбачає вимірювання надходжень та виходу енергії та різних речовин, оцінку сукупних і емерджентним властивостей, а потім у разі потреби - вивчення його складових частин; екосистема розглядається як чорний ящик, тобто як об'єкт, функція якого може бути описана без з'ясування його внутрішнього змісту.
2) мерологіческій (Від грец. Meros - частина), при якому спочатку вивчаються властивості основних частин, а потім ці відомості екстраполюються на систему в цілому. Очевидно, що важливі емерджентним властивості при мерологіческом підході можуть бути упущені. Але, що саме головне, конкретний організм в різних системах може вести себе зовсім по-різному, і ця мінливість, очевидно, пов'язана з тим, як даний організм взаємодіє з іншими компонентами екосистеми. Наприклад, багато комахи в агроекосистеми є небезпечними шкідниками, а у своїх природних місць проживання вони не небезпечні, так як там їх тримають під контролем паразити, конкуренти, хижаки плі хімічні інгібітори.
3) експериментальні методи, тобто порушення тим чи іншим способом структури або функції екосистеми в надії, що реакція системи на таке порушення дозволить перевірити гіпотези, засновані на спостереженнях. Експериментальні методи - основа «стресової», або «пертурбаціонной» екології.
4) методи моделювання. Модель-це абстрактне опис того чи іншого явища реального світу, що дозволяє робити прогнози щодо цього явища. У своїй найпростішій формі модель може бути словесною або графічної (неформалізованих). Проте якщо ми хочемо отримати достатньо надійні кількісні прогнози, то модель повинна бути статистичним і строго математичної (формалізованої).
Моделювання зазвичай починають з побудови схеми, або графічної моделі, часто представляє собою блок-схему. У працює моделі екологічної ситуації є як мінімум чотири інгредієнти або компонента, а саме: 1) джерело енергії або інша зовнішня рушійна сила, 2) властивості, які сістемоаналітікі називають змінними станів, 3) напрямку потоків, зв'язують «дійства між собою і з діючими силами через потоки енергії та речовини; і 4) взаємодії або функції взаємодій там, де взаємодіють між собою сили і властивості, змінюючи, посилюючи або контролюючи переміщення речовин і енергії або створюючи емерджентним властивості.
Характеристика гарною моделі повинна включати три компоненти: 1) аналізоване простір (межі системи), 2) субсістеми (компоненти), які вважаються важливими для загального функціонування, і 3) розглянутий часовий інтервал. Після того як ми правильно визначили екосистему, екологічну ситуацію або проблему і встановили її межі, ми висуваємо доступну для перевірки гіпотезу або серію гіпотез, яку можна прийняти або відкинути хоча б попередньо, чекаючи результатів подальших експериментів або аналізу. Більш докладні відомості про екологічний моделюванні можна знайти в роботах Холу і Дея (1979), а також Медоуза (1982).