Bereits 1990 beschloss das damalige Direktorium, ökologisch wertvolle Strukturelemente auf dem 17 ha großen Institutsgelände zu erhalten und durch eine möglichst breite Palette unterschiedlicher Standorte Voraussetzungen für die Entwicklung von Biotopformen mit vielfältigen Lebensgemeinschaften zu schaffen. Das Konzept befindet sich in stetiger Weiterentwicklung.
Der ökologische Kernbereich des Institutsgeländes ist ein Mischbestand aus alten Gehölzen mit hohem Totholzanteil, Ruinen des preußischen Befestigungswalls und offen gehaltenem Innenbereich. Dieser geschützte Landschaftsbestandteil umfasst auch die von Ackerland umgebene Hofanlage des zum Institut gehörenden Gutes Vogelsang mit dem alten Baumbestand. Die Schutzgebiete gehen in die Außenanlagen des Instituts über, welche durch unterschiedliche Biotoptypen, einen Lehrgarten mit Kulturpflanzen und Obstwiesen naturnah gestaltet wurden. Über die linienhaften Strukturelemente Ackerrandstreifen und Hecken sind die Biotope miteinander zu einem Biotopverbundsystem vernetzt.
Versickerungsmulden, die nach Entfernung der Lössauflage Anschluss an den natürlichen kiesigen Untergrund haben, dienen dazu, das Niederschlagswasser direkt dem Grundwasser wieder zuzuführen. Statt versiegelter Oberflächen wurde auf Feuerwehrzufahrten und Wegeflächen auf befestigtem Untergrund Schotterrasen angelegt, um Wasserversickerung und eine extensive Begrünung zu ermöglichen. Ökologisch wertvolle Trockenbiotope entstanden, indem aus Sand, Kies und Lehm in Spiralform begehbare Hügel aufgeschüttet, verdichtet und standorttypische regionale Kräuter ausgesät wurden. Zahlreiche Wildbienenarten und Schmetterlinge sind hier inzwischen anzutreffen.
Eine Dachbegrünung auf dem neuen Großraum-Laborgebäude trägt zur Regulierung des Mikroklimas bei und fördert die Insektenvielfalt. Die Niederschläge von den Dachflächen der Institutsgebäude werden in zwei Teichen aufgefangen und speisen durch Teichrandüberlauf das Grundwasser. Neben dem Hörsaalgebäude wurde auf einer Fläche von 800 qm durch Anlage sumpfig lehmiger, ständig wasserdurchtränkter Böden ein Röhrichtstandort entwickelt. Ein weiteres Feuchtbiotop, ein 500 qm großer Teich mit vielfältiger Uferrandbepflanzung, bietet eine eindrucksvolle Kulisse auf der Südseite vor der Kantinenterrasse. Die Ufervegetation geht in Wildkräuterwiesen über. Diese Wildkräuterwiesen bedürfen keiner Düngung, nur gelegentlicher Mahd, wobei das Mähgut zur weiteren Aushagerung des Bodens entfernt wird.
Die gezielte Stellung von Gehölzen strukturiert die Freifläche. Mehrere Dutzend Solitärgehölze und strauchartige Gehölzgruppen, darunter viele Wildrosenarten, geben dem Gelände einen parkähnlichen Charakter. Eine 70 m lange Allee aus Hochstämmen alter Apfelsorten sowie zwei 3 000 qm große Streuobstwiesen mit jeweils 40 verschiedenen Sorten (Apfel, Birne, Zwetschge, Kirsche) befinden sich nun in der Ertragsphase. Zwei Färsen der robusten alten Rinderrasse Galloway halten den Bewuchs um Gut Vogelsang kurz. Sie bilden zusammen mit dem Grünland ein eigenes Ökosystem mit neuen Nahrungsnischen und Lebensräumen für Insekten und die Vogelwelt.
Die ökologische Aufwertung des Geländes soll für die Mitarbeiter und Besucher des Instituts erlebbar werden. Dazu leistet als außerschulischer Lernort für Umweltbildung die WissenschaftsScheune mit angegliedertem Lehrgarten einen wichtigen Beitrag. Im Rahmen des Strukturförderprogramms „Regionale“ konnte das naturnah gestaltete Areal am MPIPZ inzwischen zum zentralen Bereich des „Landschaftsparks Belvedere“, einem Verbundprojekt des Landes Nordrhein-Westfalen, der Stadt Köln und des Instituts, weiterentwickelt werden.