Synantropizacja i synurbizacja ptaków Od połowy lat 60. profesor Tomiałojć badał przystosowywanie się ptaków do życia w osadach ludzkich, przygotowując jedną z pierwszych w świecie ilościowych charakterystyk gradientu zespołów ptasich od naturalnego lasu do centrum miasta, na przykładzie rejonu Legnicy (rozprawa doktorska). Następnie, analizował przyczyny obfitego występowania pewnych gatunków w sąsiedztwie człowieka, na przykładzie gołębia grzywacza (praca habilitacyjna). Dodatkowo, profesor sformułował ogólne prawidłowości w przebiegu urbanizowania się ptaków Europy (1976, 1985) odtworzył geograficzny przebieg procesu synurbanizowania się modelowego gatunku ptaka – gołębia grzywacza (1976).
Badania niezaburzonego zespołu ptaków w pierwotnym lesie Białowieskiego Parku Narodowego Profesor Ludwik Tomiałojć wraz z zespołem w latach 1974–1975 rozpoczął, trwające do dziś badania ekologii rozrodu ptaków lęgowych w Białowieskim Parku Narodowym. To jeden z czterech w świecie tak długofalowych programów badawczych skoncentrowanych na leśnych ptakach. Obecnie jest kontynuowany przez zespół z Uniwersytetu Wrocławskiego (prof. Tomasz Wesołowski, dr hab. Grzegorz Neubauer) oraz Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach (dr hab.