Дослідження популяцій – центральна частина екології. Популяція – це група організмів одного виду, що мешкають у певній місцевості в певний проміжок часу. Оскільки більшість популяцій не має чітко окреслених меж, то екологам доводиться позначати їх виходячи з практичних завдань.
Головним показником, на підставі якого проводяться порівняння різних місцевостей, є обсяг (щільність популяції). Але даний показник не повідомляє багато важливої інформації. Розподіл особин на місцевості (скупченнями або розкидано) теж може виявитися досить важливим, оскільки від цього залежить вірогідність взаємодій між ними.
Розмір популяцій визначається такими основними факторами: народжуваністю, смертністю і міграціями. Екологи зазвичай зосереджують увагу на перших двох показниках, тому що їх досить легко виміряти, але приплив і відтік особин також досить важливий (особливо в метапопуляціях), тому до процесів міграції зараз ставляться більш серйозно.
Для отримання повної інформації про співтовариство недостатньо просто підрахувати кількість особин. Наприклад, всі популяції характеризуються деякою віковою структурою (молоді особини; дорослі зрілі особини, які досягли стадії розмноження; старі особини, минули стадію розмноження) і складаються з генетично неоднорідних індивідів. Для ілюстрації візьмемо крайній приклад: майбутнє популяції, що складається з особин, миновавших стадію розмноження, дуже відрізняється від майбутнього популяції, що складається із зрілих особин. Важливо також і співвідношення статей, особливо у популяцій видів, що знаходяться під загрозою вимирання. Останні 18 особин Кака (єдиний у світі нелітаючий папуга, провідний нічний спосіб життя), що живуть в Новій Зеландії, цілком могли б мати певний шанс на відродження, якби всі вони не опинилися самцями.
Вивчення популяцій може виявитися дуже корисним для вирішення багатьох практичних завдань: наприклад, для контролю чисельності шкідників, відновлення чисельності диких тварин, раціонального використання природних ресурсів, тварин і рослин (наприклад, вилову риби), збереження рідкісних видів.