Фактической основой суждений Синской по данной проблеме служили материалы обширных наблюдений за растительными популяциями, собранные ею и ее сотрудниками в экспедициях 1934—1939 гг.
Способом работы служил анализ географических серий местных популяций, прослеживание направленных изменений состава популяций вида в вертикальном и широтно-меридиональном направлениях. Кроме того, в сравнительном плане исследовалась экологическая изменчивость популяций. При этом учитывались изменения не только отдельных признаков, но и их комплекса: архитектоника куста, время цветения, форма листа, соцветия и т. д. Выделявшиеся в местных популяциях формы проверялись в питомниках: выяснялась наследственная обусловленность их признаков, проводились скрещивания этих форм и испытания в условиях оранжереи.
Участниками экспедиций изучались особенности и состав популяций многих видов из семейств бобовых и злаковых. Исследования показали, что экотип — это сложная полиморфная система, что, несмотря на «единство типа», он чрезвычайно изменчив внутри себя (Синская, 1948, с. 52). Изменчивость экотипа выражена тем слабее, чем менее благоприятны условия, в которых он сформировался, чем ближе эти условия к крайнему пределу возможного распространения. Наиболее изменчивые экотипы встречаются в современных центрах видообразования.
Степень полиморфизма экотипа определяется изменчивостью составляющих его популяций. Популяции, где полиморфизм представлен разнообразием изореагентов, т. е. мелкими формами, которые, помимо признаков экотипа, характеризуются еще наследственно обусловленными признаками, не имеющими в данном местообитании приспособительного значения (степень опушения и рассеченности листа, форма и интенсивность окраски лепестков и т. п.), составляют, по Синской, первый тип структуры популяций — популяции с «неэкологической структурой» или с «разлитым полиморфизмом» (1939, с. 445; 1948, с. 57). Такие популяции, как правило, существуют в среде, которая, хотя и подвержена частым колебаниям, но в целом благоприятна для вида.
Второй тип — популяции с четко выраженными структурными элементами. При изменении условий на месте произрастания или же при расселении в несколько более суровые условия наряду с широкой амплитудой изменчивости по отдельным признакам (изореагенты) в популяции оформляются и становятся различимыми отдельные элементы, представляющие собой простейшие формы группового приспособления вида. Популяции подобного типа были названы Синской «экотипическими популяциями с экологической структурой» (1939, с. 456), а элементарная единица их структуры — «экоэлементом» (1938, с. 4).