生态学正在受到环境问题的挑战。这种挑战来自当环境问题继续出现并累积时，经典生态学无法去解决。Schimel呼吁，应用生态学的研究者和实践者们应该去面对这种挑战。应用生态学重视研究人类活动引起的直接和应答迅速的生态学后果，但更重视研究那些易为人们所忽视的长期生态学后果。这就要求应用生态学家按照所研究问题的不同时间和空间尺度，采用不同的研究方法和技术手段，去认识和研究人类与地球生物圈之间的关系，并寻求和谐发展的对策。那么，哪些是应用生态学在当前和今后应给予优先重视的研究领域?综合近几年国际应用生态学的研究，在今后若干年内，围绕以下领域，可能会出现广泛而活跃的研究热潮以及一些新的特点。
生态系统与生物圈的可持续利用
这一领域的研究对象可以是某种生物产业如农业、林业、畜牧业、渔业，也可以是人类社会经济活动的特定空间如城市、乡村、矿山、自然保护区等。
生态系统服务与生态设计
日益拥挤的地球需要加强生态科学的研究，这些研究应该将人类活动作为地球生态系统的一个组成部分。今后50～100年，世界人口将达到80～110亿。维持人口增长导致的不断需求将是人类面临的巨大挑战。当今人类社会对许多十分关键资源的消耗速率超过了这些资源的供应能力；城市化引发的生态学问题越来越突出；未来的环境将更多地由人类影响和管理的生态系统组成，在这个系统中人类所依赖的生态系统服务将越来越难以维持。应用生态学研究必须正视人类需求与生态系统需求间的紧张关系。因此，生态学研究应当从研究未受到干扰的生态系统转到将由人类影响和管理的生态系统（承认人类在绝大多数生态系统中的作用），并将更多的生态学研究应集中到生态服务和生态恢复与生态设计中，这样将有助于维持地球上生命的质量和多样性。维持生态系统服务需要更好地了解生态系统的格局和过程。科学研究需要回答一些关键的问题，如哪些生态系统服务是不可替代的或者即使是可替代但十分昂贵或具有不良后果的？什么样的生境需要保护以确保它们提供关键的生态系统服务？哪些因素会削弱生态系统服务、但可以人为调节这种影响？当保护行动计划不可能实施时，生态学家能够提供什么其它的选择?生态系统服务如何依赖于时空的变化?如何设计环境问题的生态学解决方案?生态城市规划设计的原则和评价标准是什么?如何有目的地调节生态系统使之提供人类所必需的生态服务?这些问题都是今后应用生态学需要解决的。
转基因生物的生态学评价
生物技术产业将成为21世纪重要的支柱产业之一。转基因生物技术是利用分子生物学手段将某些生物的基因转移到其他的生物物种中去，使其出现原物种不具有的性状、功能，或者使某种生物丧失其某些原有特性的方法和手段。利用这种技术生产出来的生物就被称为转基因生物或遗传改良生物（Genetically Modified Organisms，GMOs）。通过生物遗传信息的转移，使新的转基因生物不断成为动植物的新品系、新品种，及其加工后的新食品、新饲料、新农药、新兽药、新肥料等，其生产和贸易也在不断扩大。但是，近年来，作为现代生物技术核心内容，转基因重组技术以及转基因生物或产品，由于其安全性有许多不确定的因素，对人类健康、生态环境的潜在危害越来越引起人们的重视，在世界范围内引起了广泛的争论。因此，在扩大转基因产品生产的同时，加强对其安全性研究与管理尤为必要。
生物入侵生态学
自20世纪70年代以来，随着全球经济一体化的加快、旅游业的迅速发展，以及全球气候变化的影响，生物入侵问题日渐突出，逐渐成为一个危害自然生态环境、生物多样性及自然资源可持续性的国际问题。了解生物入侵的现状、过程以及后果，研究有害生物入侵的机理、管理和防控方法，探讨入侵生物学和入侵生态学的科学问题和控制外来生物的相互入侵的新技术，评估动植物种群预测未来生物入侵的能力以及针对生物入侵引发的环境和经济问题，并开发有效的对策将是本领域的重要研究内容。
流行病生态学
近年来，许多流行病(如疯牛病、口蹄疫、禽流感和SARS等)的爆发流行，造成了严重的直接经济损失，威胁着人民的生命财产安全，这个主题正在逐渐显露出来。流行病具有很强的传染性和复杂的生命周期，而且与自然和干扰生态学的联系也非常复杂。气候变化可能开始在它们的传播中起了很大的作用。除了研究当前病害传播事件的背景、流行病学的统计与模拟、发生发展、传染途径、预测预报外，还有必要考虑疾病生态学在评价生物武器风险中的潜在作用。而现在，人们希望获得的这些知识仍然有很多处于理论和预想中。因此，Schimel强烈鼓励在这一领域开展广泛深入的研究，并希望《Ecological Applications》杂志能够成为发表流行病生态学方面研究成果的一个主要渠道。
生态预报
生态预报是一门跨学科的综合性研究，它能帮助科学管理者制定研究、监测、模拟和评价的优先领域，是资源与环境管理、决策中的重要依据。生态预报对于资源、环境的决策和管理将扮演越来越重要的角色。由于计算机科学和定量分析的进步、生态学理论的发展以及新技术的应用增加了我们预测生态系统变化的能力。当人类社会步入21世纪后，环境与持续发展问题仍然没有得到解决，新的世纪人类社会更加面临许多不确定性，气候和化学循环的急速变化，支撑地区经济的自然资源的枯竭，外来种的激增，疾病的传播，空气、水和土壤的恶化，对人类文明构成了史无先例的威胁。食物、纤维和淡水的持续供应以及人类健康的维护都要依靠我们对于不确定性未来的预报和准备能力。因此，生态预报将是今后生态学研究的一个重要努力方向，需要多学科、多部门的密切合作。
生态过程及其调控
生态过程泛指受环境因素控制的生物过程和受生物参与、影响的环境过程。地球表面所发生的许多生态学现象，无不受影响于相关的生态学过程。理论上，几乎所有生态过程在不同程度上都是可调控的，人类如能深入认识许多重要生态过程的发生、发展规律以及了解影响这些过程的生物因素和环境因素，就有可能找到调控这些过程的途径和技术，从而实现科学地管理生态系统乃至整个生物圈的目的。生态过程研究需要借助各种实验技术和观测手段，而长期、大规模的生态学实验、重要生态环境要素的持续观测、跨区域实验观测的联网比较以及遥感、图像、信息技术等的综合应用，则是未来生态过程研究深入发展的必由之路。在生态调控方面，空间调控将成为应用生态学的一个重要内容。应用生态学通常需要回答做什么、哪里做、什么时候做等问题，如森林采伐量的确定、自然保护区的建立、水的调配等等。这些问题的本质是空间的优化调控。
