生态学研究中尺度最广的一个分支学科。它是在人类活动的影响强度和广度已经发展到对全球生态环境和整个生物圈产生深远影响的背景下产生的，是一门宏观与微观、生物学与地学相互交叉、相互渗透的学科。它以探索大气圈、岩石圈、水圈和生物圈组成的复合系统的结构、功能和变化为目标，重点研究全球变化领域中的基本生态学问题以及它们之间的相互关系，为预测全球生态系统变化，以及人类应采取的对策提供理论依据。

全球生态学是从20世纪80年代才逐渐形成并发展起来的。1986年由国际科学联合理事会（ICSU）发起的国际地圈-生物圈计划（IGBP）是全球生态学研究的重要里程碑。这个国际科学研究计划的成功实施可以说是大规模全球生态学研究的开端。1992年，《全球生态学与生物地理学》在英国创刊，使全球生态学领域有了自己的正式刊物。1995年，另一综合反映全球生态学研究成果的刊物《全球变化生物学》创刊，该刊物在创刊后影响力迅速攀升，5年后就成为10大生态学刊物之一。1999年，又一国际刊物《全球变化科学》问世，使全球生态学的正式学术刊物达到3个。在IGBP研究计划执行过程中，陆续出版了30多个系列专题研究报告和4卷全球变化研究的专著，这套专著全面反映了IGBP研究计划取得的重要成果以及对未来研究趋势的展望。

全球生态学涉及面十分广泛，并且发展非常迅速，研究方向主要包括：全球变化驱动力及其关系研究、陆地生态系统与全球变化研究、水体生态系统与全球变化研究、生物地球化学循环。IGBP研究计划简介，主要介绍陆地生态系统与全球变化研究的进展。

20世纪末的研究成果表明，全球变化的主要驱动力有：土地利用和土地覆盖变化、大气化学成分变化、全球气候变化和生物多样性变化。这些驱动力相互影响、互为因果，存在着复杂的反馈关系，因此既可被看作全球变化的原因，也是全球变化的结果，而其根本原因是人类活动（如图）。

全球变化驱动力及其关系示意图

生态系统对全球变化的生理响应是更高层次的全球生态学研究的基础，它既包括对未来气候要素（温度、水分条件）的响应，也包括对未来大气成分变化的响应（二氧化碳浓度升高），而研究深度以后者见长。植物生理过程对二氧化碳浓度升高响应的研究方法是在人工提供的高二氧化碳浓度条件下观测植物的生理反应。主要实验方法有封闭式气候箱方法、开顶式气候箱方法和自由二氧化碳施肥方法。后面的方法更加合理，但需要巨额花费。

长期定位观测是获得全球变化与陆地生态系统相互作用的重要手段。美国1976年酝酿成立的长期生态学研究网络（LTER）是国际上最著名的生态系统定位研究网络，德国的陆地生态系统研究网络（TERN）和英国的环境变化监测网络（ECN）也很有影响。中国也于20世纪80年代开始组建自己的生态系统研究网络（CERN）。

样带研究是全球变化研究的又一重要途径，它对研究全球变化驱动因子梯度分析、观测数据尺度转换方面特别有效。已被IGBP正式接受的样带有14条，在除南极外的世界各大洲均有分布，主要考虑的驱动因素包括：降水梯度、温度梯度和土地利用强度梯度。其中中国东北样带（NECT）是由中国科学家建立的一条以降水梯度为驱动的样带。

仅从地面观测获取的数据对研究全球变化问题远远不够的。卫星遥感是解决全球变化研究空间尺度覆盖面的有效途径。其中，标准化植被指数（NDVI）的季节变化是绘制较高精度全球陆地植被分布图的主要依据。随着科技的进步，不断有更高分辨率（空间分辨率和光谱分辨率）的遥感卫星被研制、发射和应用，将为全球生态学研究提供有力的支持。

植被遥感能解决空间尺度跨度不足的问题，而古生态学是解决研究中时间尺度跨度不足的有效途径。古生态记录可以帮助我们了解地球历史上曾发生的物种迁移、群落演替、生态系统和景观演化，对检验观察实验得出的全球变化响应理论是否有效及预测未来它是否准确非常重要。分析沉积在湖底和沼泽泥炭中的生物体残片、花粉、孢子、碳粒数量，结合同位素年代测定，是推测过去植被分布和火干扰历史的主要方法。树木年轮分析也是古生态学研究的另一主要研究方法。

计算机模型是更好理解陆地生态系统与快速变化环境之间相互作用的重要工具。模型方法是在确定框架下综合现有知识，探索已知或假设机制下生态系统可能表现行为的一种演绎方法，尽管这种方法还存在很大的不确定性，但对预测未来全球变化背景下的陆地生态系统反应及反馈是唯一可行的定量化方法。全球植被模型是一个很好的例子。

尽管全球植被模型种类繁多，但学术界关注最多的是两类模型：基于平衡观的生物地理模型和动态全球植被模型（DGVMs）。在快速变化的环境下植被变化与气候状态很难达到平衡，植被变化的滞后效应非常普遍，物种迁移速率很可能赶不上气候区移动的速率，因此基于平衡观的植被模型预测的是未来植被变化的趋势，而不是真实过程；而动态全球植被模型则克服了以上缺点，因此得到了普遍认可，成为全球植被模型的发展趋势。

相比于陆地生态系统的研究，对水体生态学与全球变化的研究从数量上和深度上都有很大差距，但是对占地球表面积70%以上的水体进行研究是全球变化问题的重要方面。研究进展主要包括：全球气候变化对海洋生态系统生产力的影响、水体生态系统富营养化问题和海洋作为巨大碳库在吸收二氧化碳、缓解大气二氧化碳浓度增加中的作用。

生物地球化学循环是化学元素在生物圈、水圈、大气圈、岩石圈之间的迁移和转化。地球生物化学循环除了分析元素在各圈层间转化的物理、化学过程和通道外，还研究它们的源、汇、通量、数据库和数学模型，在全球变化研究中十分重要。

IGBP是国际科学界组织和实施的影响最大、最成功的跨学科、跨国界的全球生态学研究项目。

IGBP由8个核心计划和3个支撑计划组成。前者有：国际全球大气化学计划（IGAC）、全球海洋通量联合研究计划（JGOFS）、过去的全球变化研究计划（PAGES）、全球变化与陆地生态系统研究计划（GCTE）、水循环的生物学方面（BACH）、海岸带陆海相互作用研究计划（LOICZ）、全球海洋生态系统动力学研究计划（GLOBEC）、土地利用与土地覆盖变化计划（LUCC）。后者是：全球分析、解释和建模（GAIM），全球变化数据库与信息系统（IGBP-DIS），全球变化的研究网络和培训系统（START）。