Ympäristötieteiden historian voidaan katsoa alkaneen antiikin Kreikassa, missä filosofit pohtivat elinympäristöön liittyviä kysymyksiä. Kreikkalainen luonnonfilosofia syntyi maailman kehityksen rationaalisen selittämisen perinteestä. Ajan myötä tietyt perusajatukset vakiintuivat, ja ne vaikuttivat myöhempiin Euroopassa syntyneisiin ajattelun kehityskulkuihin. Esimerkiksi neljän alkuaineen (maa, ilma, tuli ja vesi) oppi muotoiltiin vastaamaan samankaltaista näkemystä koskien ihmisruumiin koostumusta. Lopulta hyväksyttiin myös maailmankaikkeuden pallomainen rakenne ja ajatus Maasta maailmankaikkeuden keskipisteenä.Bowler 1997, s. 47.
Eräät filosofit pyrkivät kosmogonioillaan selittämään aineellisen maailmankaikkeuden rakenteen. Inspiraatio teorioihin haettiin perinteisistä luomismyyteistä, ja niinpä kosmogoniat olivat pitkälti luomismyyttien rationalisointeja. Vallalla oli myös uskomus, että ihminen eli saman hahmon mukaan kuin maailmankaikkeus, joka oli niin ikään järjestäytynyt tietyn hahmon mukaan. Jotkut kreikkalaiset oppineet, kuten Aristarkhos esittivät radikaaleja vaihtoehtoja ihmiskeskeiselle näkemykselle.
Antiikki Antiikin Kreikan kilpailevat kosmologiat
Thales (n. 636–546 eaa.) esitti, että vesi on alkuaine, ja että kaikki muut esineet ovat muodostuneet siitä. Kreikan mytologian mukaan Poseidon aiheutti maanjäristykset: Thales selitti tämän niin, että Maa kellui vedessä ja aallot heiluttivat Maata. Hänen seuraajansa Anaksimandros esitti, että kaikki materia muodostui perusaineesta, apeironista ("määrittelemättömästä"), ja elävät olennot syntyivät auringon vaikuttaessa kosteuteen.Bowler 1997, s. 48–49.
Parmenides päätteli, että koska kaikkeuden taustalla on yksi aine, aistien havaitsemat muutokset ovat illuusioita. Väistääkseen Parmanideen päätelmän Empedokles (n. 490–430) esitti näkemyksen neljästä alkuaineesta (maa, ilma, tuli ja vesi); myöhemmin Aristoteles omaksui tämän ajatuksen ja lisäsi joukkoon eetterin.
Empedokles määritteli kaksi vastakkaista voimaa, rakkauden ja riidan, ja hän kuvasi myös maailman historiallisen muutoksen syklin. Sen mukaan alussa Maa kykeni tuottamaan eläviä rakenteita luomisvoimiensa avulla. Rakenteet syntyivät pääasiassa sattumalta, kun yksittäiset elimet (jalat, kädet jne.) vaelsivat ympäriinsä ja yhtyivät eläimiksi eri tavoilla. Useimmat, hirviömäisesti epämuodostuneet eläimet kuolivat pian, jolloin jäljelle jääneistä onnistuneista yhdistelmistä tuli nykyisten lajien perustajat. Empedokleen ajatuskulkuja on pidetty modernin evoluutioteorian ennakointina – tosin Empedokles ei olettanut nykyisissäkin eliöissä jatkuvasti toimivaa prosessia, vaan pelkästään Maan nuoruuteen kuuluneen kauden. Hänen korostamaansa kehitystä voi kuitenkin pitää aitona vaihtoehtona näkemykselle maailmankaikkeuden rakenteellisuudesta, kuin myös ajatukselle yliluonnollisten voimien sanelemasta suunnitelmasta. Atomistit kuten Demokritos kehittivät eteenpäin tätä näkemystä maailmankaikkeudesta rakenteettomana järjestelmänä.
Epikuroksen (342–271 eaa.) kehittämä atomismi valoi perustan sille ateistiselle filosofialle, joka oli merkittävä vaihtoehto yleisimmin hyväksytylle maailmankuvalle. Epikurolainen ajattelu säilyi pitkälti Lucretiuksen ansiosta, sillä tämä sisällytti sen teokseensa Maailmankaikkeudesta. Lucretius seurasi Epikurosta kuvatessaan varhaisimpien eläimien syntyneen Maan spontaanin luomisen kaudella. Lucretius spekuloi kuitenkin, että aikaisemmin eläimet saattoivat syntyä suoraan maasta:
pienoiskuva|vasen|Platon (vasemmalla) and Aristoteles (oikealla), yksityiskohta Rafaelin Ateenan koulu -freskosta. Platon osoittaa kohti taivasta, mikä esittää hänen käsitystään ideoista, Aristoteleen ele esittää hänen uskoaan tietoon empiiristen havaintojen ja kokemusten kautta. Aristoteles pitelee teostaan Nikomakhoksen etiikka.
Platon ja Aristoteles Platon (429-347 eaa.) väitti, että filosofian keskeinen tavoite oli johtaa mieli puhtaiden ideoiden maailmaan, joka oli aineellisen, aistein havaittavan maailman ulkopuolella. Platonin yleistä filosofiaa onkin usein pidetty vihamielisenä luonnontieteelliselle tutkimukselle. Hänen ideaalimaailman käsitteestään tuli ns. essentialistisen lajikuvan perusta: siinä eläin- tai kasvilajin luonne määräytyy sen ideaalihahmosta.Bowler 1997, s. 54–56.
Aristoteles halusi kehittää filosofian, joka pureutui voimakkaammin tietoon aineellisesta maailmasta. Hän omaksui mm. näkemyksen maapallon klimoista (vyöhykkeistä), jotka voitiin määrittää niiden saaman auringonvalon perusteella. Aristoteles piti maapallon perusrakennetta muuttumattomana, mutta ymmärsi kuitenkin, että luonnon prosessit muokkaavat jatkuvasti maanpintaa.
Aristoteles käytännössä perusti tieteellisen luonnonhistorian teoksellaan Eläinoppi. Teos sisältää paljon eri lajeja koskevaa tietoa, ja suuri osa tiedoista kerättiin alkuperäisistä havainnoista ja leikkelemällä. Osa Aristoteleen keksinnöistä vahvistettiin vasta 1800-luvulla. Hän ei kuitenkaan pystynyt irrottautumaan ajan voimakkaasti ihmiskeskeisestä ajattelusta, vaan piti edelleen ihmiskuntaa luonnon huipulla. Myöhemmin Aristoteleen oppilas Theofrastos vei eteenpäin mm. kasvien ja mineraalien tutkimusta.Bowler 1997, s. 59–61.
Myöhempi antiikki pienoiskuva|maailmankartta Strabonin mukaan Aleksanteri Suuren valloitukset paljastivat paljon uutta maailmaa koskevaa tietoa. Samoin Rooman valtakunta tuotti paljon informaatiota, joka oli liitettävä Aristoteleen alkuunpanemaan ohjelmaan. Eratosthenes mittasi jokseenkin paikkansapitävästi maapallon ympärysmitan, ja Strabon kuvasi suuren osan silloin tunnetusta maailmasta. Strabonin 17-osainen teos Maantieto (Geografia) on antiikin maapalloa ja luonnonvaroja koskevan tiedon huipentuma, mutta Strabon ei kuitenkaan kyennyt esittämään uusia selityksiä ilmiöille. Tämä viittaa siihen, että paljastunutta uutta tietoa oli vaikea käsitellä tehokkaasti.Bowler 1997, s. 62–63.
Kasvitiede kukoisti myöhemmän antiikin aikana edelleen sen lääkehoitoon liittyvän yhteyden ansiosta. Dioskurideen teos Lääkeaineista (De materia medica) oli esikuvana vastaaville teoksille satojen vuosien ajan. Hän kannatti kuvien käyttöä kasvien tunnistamisen apuna ja perusti aina keskiajan herbalisteihin jatkuneen koulukunnan. Plinius vanhempi pyrki Naturalis historiallaan säilyttämään aikaisemmin tunnetun tiedon. Plinius kopioi paljon tietoa Theofrastokselta ja muilta tuon ajan auktoriteeteilta, ja hänen työnsä on tulkittu osoittaneen antiikin tieteen pysähtymistä. Tiede pysähtyi osittain myös sen vuoksi, että tutkittavaa aineistoa pidettiin liian valtavana.
Myöhäisantiikissa palattiin uusplatonismin myötä pohtimaan yhtä totuutta myös luonnontutkimuksessa. Uusplatonistien ajatukset siirtyivät lopulta kristinuskon myötä Eurooppaan ja muokkasivat keskiajan ajattelijoiden luontokäsityksiä.
Keskiaika pienoiskuva|vasen|Marco Polo Kublai-kaanin hovissa. Marco Polon matkakirjan Il milione kuvitusta. Vaikka keskiajan myötä merkittävä osa antiikin tiedosta hävisi eikä varhainen kristillinen kirkko rohkaissut luonnon tutkimista tutkimuksen vuoksi, keskiaika ei ollut täysin pysähtynyttä aikaa Euroopan muuta maailmaa koskevan tiedon suhteen. Marco Polon matka Kiinaan oli keskiajan tutkimusmatkoista vain tunnetuin, ja kauppiaiden ja merimiesten pyrkimyksiä tutkia maailmaa on joidenkin nykyisten oppineiden mielestä aliarvioitu. Kauppamiehet eivät kuitenkaan välttämättä olleet vuorovaikutuksessa oppineen maailman kanssa: esimerkiksi Marco Polo ei tuntenut aikansa maantieteellisiä teorioita.Bowler 1997, s. 64–65.
Keskiajalla luonnontutkimus oli miltei määritelmällisesti alistettu Jumalan palvelemiselle ja varhaiset kirkkoisät suhtautuivat varauksella antiikin oppeihin, jotka saattoivat kohdistaa kansan ajatukset pois pelastuksesta. Augustinuksen suosima uusplatonismi vaikutti varhaisen kirkon asenteeseen luonnontutkimusta kohtaan. Varsinkin Platonin Timaiosta käytettiin kehittämään teemaa aineellisesta maailmasta luojan suunnitteleman ideaalisen arkkityypin kopiona. Filosofian tarkoitus oli viedä ajattelua lähemmäksi Jumalaa, ja luonnontutkimus oli arvokasta vain sikäli kun se edisti tämän tavoitteen toteutumista.
Bestiaarit ja herbaalit pienoiskuva|Pantteri, Bernin Physiologus, 800-luku Muun muassa Pliniuksen Naturalis historia oli merkittävä tietolähde luonnosta kiinnostuneille, ja sitä voitiin kaikkine taruineen käyttää moraalisten opetusten etsintään. Physiologus sisälsi runsaasti tarinoita eläinten käyttäytymisestä, ja tarinat selittivät eläinten moraalisen arvon. Tästä syntyivät bestiaarit eli eläinkirjat, joita ilmestyi etenkin varhaisella keskiajalla. Teoksissa liitettiin moraalinen opetus jopa realistisiin piirteisiin.
Tuoreemmat tutkimukset bestiaareista antavat ymmärtää, että bestiaarit vaikuttivat luonnonhistorian kehitykseen enemmän kuin aiemmin kuviteltiin. Esimerkiksi Alexander Neckhamilainen (1157-1217) omaksui De naturis rerum -teoksessaan aikaisempaa kriittisemmän kannan tarinoihin, jotka olivat peräisin Pliniukselta ja muista antiikin lähteistä. Samoin myöhemmän keskiajan kirjoittajat havainnoivat eläimiä edeltäjiään tarkemmin.Bowler 1997, s. 66.
Herbaaleissa eli yrttien kuvauksissa kasvit esitettiin lääkäreille käytännöllisesti. Niissä kasvit kuvattiin yleensä aakkosjärjestyksessä ja kuvia käytettiin paljon. 1100-luvun jälkeen naturalistiseen kuvaukseen alettiin kiinnittää huomiota: tästä hyvä esimerkki on Rufinuksen herbaali 1200-luvulta.
Oppineisuuden nousu Aristoteleen ja muiden antiikin filosofien kääntäminen latinaksi innosti luonnontutkimusta 1100-luvulla, ja uusi oppineisuus alkoi levitä myös Pohjois-Eurooppaan Välimeren alueen kääntämiskeskuksista. Aristoteleeseen suhtauduttiin aluksi epäluuloisesti, mutta ajan mittaan mm. hänen ikuisen maailmankaikkeuden teoriansa onnistuttiin sovittamaan yhteen Raamatun luomiskertomuksen kanssa. Albert Suuri (n. 1200-1280) ja etenkin Tuomas Akvinolainen (1225–1274) vaikuttivat merkittävästi kehitykseen, jonka myötä aristoteelisuus muuttui myöhäisen keskiajan johtavaksi filosofiaksi. Heidän linjaustensa myötä ihmisjärki saattoi tutkia luontoa vapaasti, kunhan tulokset kuvasivat aineellisen maailman jumalallista alkuperää.Bowler 1997, s. 67–69.
Albert Suuri kirjoitti paljon mineralogiasta, kasvitieteestä ja eläintieteestä; hänen tekstinsä perustuivat olemassa olevaan kirjallisuuteen, ja hän pyrki liittämään aikansa tiedon aristoteeliseen viitekehykseen. Albert Suuren teos Mineraaleista ja metalleista (De mineralibus et rebus metallicis) loi aikaisempia kuvauksia yhtenäisemmän mineraalitieteen. Kirja käsittelee ensisijaisesti mineraalien ja metallien ominaisuuksia, mutta niiden muodostuminen käsitellään vain sivuseikkana. Albert Suuren kirjoitukset osoittavat, että luonnontutkimus oli taas nousemassa arvokkaaksi toiminnaksi, ja eläimiä ja kasveja tutkineilla alkoi olla yhä suurempi tarve levittää tietoa julkaisemalla kirjoja.
pienoiskuva|Fredrik II ja haukka, kuvitusta Haukkametsästyksen taito -teoksessa. Saksalais-roomalaisen keisarikunnan keisarin Fredrik II:n teos Haukkametsästyksen taito (De arte venandi cum avibus) vaikutti voimakkaasti eläintieteen kehitykseen. Kirjassa käsitellään runsaasti lintujen anatomiaa ja käyttäytymistä, ja se on hyvin kuvitettu. Fredrik II uskalsi myös arvostella Aristotelesta kohdissa, joissa hän katsoi Aristoteleen poikenneen totuudesta.
Vaikka varhaiset kirkkoisät olivat vähätelleet luonnontutkimusta, filosofit, taiteilijat ja käytännön miehet olivat keskiajan kuluessa yhä kiinnostuneempia luonnon havainnoinnista. Samoin he olivat yhä halukkaampia luopumaan antiikin jälkeensä jättämistä mielikuvituksellisista taruista. Vaikka Aristoteleen ajatukset korvaavaa maailmankuvaa ei vielä kehitettykään, luonnosta kiinnostuneet olivat kuitenkin valmiit arvioimaan muinaisia tietoja omien kokemustensa pohjalta.Bowler 1997, s. 70–71.
Renessanssi Uuden ajan pohjustuksena