现在，科学界公认，生态系统是一个极其复杂多变的系统，它具有多元性（甚至可称之为巨量多元性）、开放性、强非线性等特点，其内部的各要素之间的关系巨量而复杂，一般来说，生态系统的发展演化是不可逆的。理论生态学吸收了复杂系统理论的研究成果，已经超越了早期生态学的经验、描述阶段，在方法论上得到长足的进步。可以预期，对环境生态系统复杂性的研究必将促使新的环境伦理观的诞生。
柴立和（2004）总结了生态系统复杂性的研究方法，并总结了一些生态系统的复杂性的特点。下面是一些要点。
（1）耗散性
系统在远离平衡态条件下，通过与外界进行交换及组分间非线性关系所形成的一种新型有序组织结构，普里戈金称之为耗散结构（Prigogine，1977）。
普里戈金的耗散结构理论指出，系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件，一是系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；二是系统必须是远离平衡状态的，系统中物质、能量流和热力学的关系是非线性的；三是系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用，并且需要不断输入能量来维持。
以耗散结构理论，地球生态系统是个耗散结构，它必须与外界交换物质和能量才能维持。地球上的生命体都是远离平衡状态的不平衡的开放系统，它们通过与外界不断地进行物质和能量交换，经自组织而形成一系列的有序结构。
如此，环境问题中，如全球性大气臭氧层耗损、全球温室气体、全球性细粒子颗粒物等问题都已经严重影响到太阳对地球的能量输送，干扰了正常的辐射过程。在这个层面上，脱离了整体性考虑是没有出路的。人类行为导致的倾向性的能量流的变化可能导致不可预知的后果，如果更多的高能粒子因臭氧的损耗而暴露在地球生命上，会加速基因的变异；大量的温室气体可能导致极端气候现象的频繁出现，使地球生态系统变得不那么温和；大量的细粒子颗粒物干扰热辐射过程则导致辐射过程更加复杂化。纷繁复杂的全球性问题下，人类面临着一个未知的但肯定是更加不温和的未来地球生态。盖亚模型的提出者对地球的未来则完全是悲观的（Lovelock，2009），认为地球母亲已经向人类发出了最后的警告。
（2）协同性
哈肯的协同学主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下，如何通过自己内部协同作用，自发地出现时间、空间和功能上的有序结构（Hagen，1983）。
生态系统中处于层次系统中低层次的动态行为常常表现出尺度小、频率高和速率大为特点的动态行为，它们常常受尺度大、频率小和速率小的高层次系统的控制而能被绝热消去，即高层次结构对低层次结构有制约作用，而低层次系统不断局域化，从而形成一个整体性的层次结构。
这一特点决定了考虑生态环境问题比较合理的方法是从物种角度出发，因为只有物种才具有空间尺度大、时间尺度长以及变化频率小的特点。个体主义的观点无法与生态系统表现的协同性相一致。
（3）自组织性
Bak等人提出自组织临界性概念（Bak et al，1987）。该理论认为，由大量相互作用成分组成的系统会自然地向自组织临界态发展；当系统达到自组织临界态时，即使小的干扰事件也可引起系统发生一系列灾变。
在复杂的生态系统面前，人为的有倾向性的干扰所造成的后果是不可预测的。像一个局部的生态系统引入外来物种，即便是一种小范围的干扰，系统也有可能发生比较的变化，有些则是灾难性的后果。尤其到了生物基因工程时代，基因的人为变异会导致生态系统什么样的未来变化，在复杂的非线性因素的作用下，没有人能够预测。法国研究人员经过实验对比，发现美国孟山都公司的转基因玉米对老鼠内脏有毒副作用（Vendômois et al，2009）。这促使人类应当采取更为保守的而不是激进的对生态系统的改变。
（4）层次性
Pattee和Simon等人从系统论、数学和哲学等角度在20世纪六七十年代提出并发展了层次理论（Ahl & Allen，1996）。层次理论认为，层次结构有垂直结构和水平结构。垂直结构又分巢式结构和非巢式结构。在巢式结构中，每一层次结构都由其下一层次组成，二者之间是包含和被包含的关系。如物质系统和生态系统，自然界中的系统大都为巢式系统。在非巢式结构中，不同层次由不同实体单元组成，层次之间没有包含和被包含的关系。如军队官衔层次系统。在水平结构中，每一层次由不同的子系统和单元组成。
层次理论的核心观点之一是各层次之间的过程速率的差异。一般而言，处于层次系统中高层次的动态行为常常表现出尺度大、频率小、速率小和分辨率（精确性）低的特点，而处于层次系统中低层次的动态行为常常表现出尺度小、频率高、速率大和分辨率（精确性）高的特点。不同层次之间有相互作用的关系，高层次结构对低层次结构有制约作用，而低层次系统又为高层次系统提供机制和功能。由于低层次结构尺度小、频率高和速率大的特点，在分析高层次行为时，低层次信息往往可以以平均值的形式来表示。即生态系统具有包容性（incorporation），低层次、小尺度层级可被高层次、大尺度层级所包含或融合。小尺度上的非平衡性或空间与时间上的异质性可被转化为大尺度上的平衡性和均质性。
人类活动已经对生态系统的这种层次间速率的差异造成严重的影响。在没有人类干预的前提下，一种植物由于变异获得发展优势，该物种的大量繁衍是需要足够长的时间的，而在人类的有目的（主要是经济利益的驱动）培植下，该物种可以在较短的时间内遍布世界各地。这种趋同性倾向使得农业面临潜在的风险。1845年爱尔兰大饥馑说明了这一点。因为爱尔兰人严重地倚赖土豆种植，当一种不知名的病毒导致约3/4的土豆没有收成，导致约110万人因饥荒死亡。农作物的单一化是对生物多样性的违背，是导致当地生态系统灾变的主要原因。
（5）复杂适应性
该理论由Holland提出，核心是适应性造就复杂性，主要描述复杂系统在演化发展的过程中，主体可以通过学习来改变自己的行为，从而达到对环境的相互协调、相互适应（Holland，1995）
作为生态系统中的物种之一的人类的繁荣正是适应了现有的生态系统的结果，问题是我们现在已经发展到这样的高度，以至于让生态系统中的大量其他物种来适应这种人工改变之后的生态系统，那些不适应的物种纷纷走向灭绝。这又反过来需要人类自身经过学习，约束自己的行为，不至于导致人类历史加速走向衰亡。
可以看出，系统复杂性的研究中充满相互矛盾的结论，这也正是系统复杂性的体现，这些相互看起来矛盾的理论正说明，在复杂的系统中同时存在协同性和自组织性。以大尺度、长时间为特征的高层次的行为对于小尺度、短时间为特征的低层次行为有主导作用，同时，小尺度、短时间低层次的行为也可能导致大尺度、长时间高层次行为的巨变。这些观点体现在环境伦理上就是，对待生态系统我们必须采取审慎的态度，而不同层次所遵循不同行为的规律也为道德多元论提供了很好的思路。
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