I biologien henviser udtrykket art til alle organismer af samme art, som under naturlige forhold potentielt er i stand til at formere sig og producere frugtbart afkom. De medlemmer af en art, der lever i et givet område på samme tid, udgør en population. Alle de populationer, der lever og interagerer inden for et bestemt geografisk område, udgør et biologisk (eller biotisk) samfund. De levende organismer i et samfund udgør sammen med deres ikke-levende eller abiotiske omgivelser et økosystem . I teorien kan et økosystem (og det biologiske samfund, der udgør dets levende bestanddel) være så lille som nogle få myggelarver, der lever i en regnpyt, eller så stort som en prærie, der strækker sig over tusindvis af kilometer.
Et meget stort, generelt biotisk samfund som f.eks. den boreale skov kaldes et biome.
Det er dog ofte vanskeligt at definere, hvor et samfund eller økosystem stopper og et andet begynder. Organismer kan tilbringe en del af deres liv i et område og en del i et andet. Vand , næringsstoffer , sediment og andre abiotiske faktorer transporteres fra sted til sted af geologiske kræfter og vandrende organismer. Selv om det kan virke som om, at f.eks. en sø og det tørre land omkring den er meget forskellige med hensyn til miljøforhold og biologiske samfund, kan der ske en stor udveksling af materialer og organismer fra det ene til det andet sted. Insekter falder ned i søen og bliver spist af fisk . Padder forlader søen for at jage på kysten. Jord eroderer fra land og gøder vandet. Vand, der fordamper fra søens overflade, falder tilbage på landjorden som regn, der giver næring til plantelivet. Ethvert biologisk samfund kræver en mere eller mindre konstant tilførsel af energi for at opretholde de levende processer.
Flere vigtige økologiske kategorier og processer karakteriserer ethvert biologisk samfund. Produktivitet beskriver mængden af biomasse, der produceres af grønne planter, når de fanger sollys og skaber nye organiske forbindelser. En tropisk regnskov eller en majsmark i Midtvesten kan have meget høje produktivitetsrater, mens ørkener og arktiskundra har tendens til at være meget uproduktive. Trofiske niveauer beskriver de metoder, som medlemmerne af et biologisk samfund anvender til at skaffe sig føde. Primærproducenter er grønne planter, der er afhængige af fotosyntese for at få deres næring. Primærforbrugere er de planteædere, der spiser planter. Sekundære forbrugere er kødædende dyr, der spiser planteædende dyr. Topkødædere er store, voldsomme dyr, der befinder sig på det højeste niveau i fødekæden eller fødekædenettet. Ingen spiser de øverste kødædere undtagen ådselsædere (som gribbe og hyæner) og nedbrydere (som svampe og bakterier), der spiser døde organismer og genbruger deres kroppe tilbage til den abiotiske del af økosystemet. På grund af termodynamikkens anden lov er størstedelen af energien i hvert trofisk niveau ikke tilgængelig for organismer på det næste højere niveau. Det betyder, at hvert efterfølgende trofiske niveau generelt har langt færre medlemmer end de byttedyr, som de lever af. Mens der kan være tusindvis af primærproducenter i et bestemt samfund, er der måske kun nogle få toprovdyr.
Antallighed er et udtryk for det samlede antal organismer i et biologisk samfund, mens diversitet er et mål for antallet af forskellige arter i dette samfund. På den arktiske tundra i Alaska findes enorme skyer af insekter, enorme flokke af trækfugle , og store flokke af nogle få arter af pattedyr i løbet af den korte vækstsæson om sommeren. Der er således stor overflod, men meget lidt mangfoldighed. Den tropiske regnskov kan på den anden side have flere tusinde forskellige træarter og et endnu større antal insektarter på kun få hektar, men der er måske kun nogle få individer, der repræsenterer hver af disse arter i det pågældende område. Skoven kan således have en ekstremt høj diversitet, men en lav forekomst af en bestemt art. Kompleksitet er en beskrivelse af mangfoldigheden af økologiske processer eller antallet af økologiske nicher (måder at leve på) i et biologisk samfund. Den tropiske regnskov er sandsynligvis meget kompleks, mens den arktiske tundra har en relativt lav kompleksitet.
Biologiske samfund gennemgår generelt en række udviklingsmæssige ændringer over tid, der kaldes succession . De første arter, der koloniserer en nyligt eksponeret jordoverflade, er f.eks. kendt som pionerer. Organismer som f.eks. laver , græsser og ukrudtsblomstrende planter med en høj tolerance over for barske forhold har tendens til at falde i denne kategori. Med tiden opfanger pionererne sedimenter, opbygger jorden og holder på fugten. De giver ly og skaber betingelser, der gør det muligt for andre arter som buske og små træer at slå rod og blomstre. Større planter ophober jord hurtigere end pionerarter. De giver også skygge, læ, højere luftfugtighed, beskyttelse mod sol og vind og plads til organismer, som ikke kan overleve på åben jord. Til sidst resulterer disse successionsprocesser i et samfund, der er meget forskelligt fra det samfund, der først blev etableret af de oprindelige pionerer, hvoraf de fleste er tvunget til at flytte videre til andre nyligt forstyrrede områder. Man troede engang, at hvert område ville have et klimaksamfund som f.eks. en egeskov eller et præriegræsland, der var bestemt af klima, topografi og mineralsammensætning. Man troede, at ethvert samfund uundgåeligt ville udvikle sig til sin klimakstilstand, hvis det fik tilstrækkelig tid og var fri for forstyrrelser. Det er imidlertid nu anerkendt, at nogle økosystemer udsættes for vedvarende forstyrrelser. Visse biologiske sammensætninger som f.eks. nåleskove, som vi engang troede var stabile klimaksfællesskaber, anerkender vi nu som tilfældige sammenslutninger i en konstant skiftende mosaik af jævnligt forstyrrede og konstant skiftende landskaber.
Mange biologiske samfund er relativt stabile over lange perioder og er i stand til at modstå mange former for forstyrrelser og forandringer. En egeskov har f.eks. en tendens til at forblive en egeskov, fordi de arter, som den består af, har selvforstærkende mekanismer. Når et træ falder ned, vokser der andre til for at erstatte det. Evnen til at reparere skader og modstå forandringer betegnes “modstandsdygtighed”. I mange år har der været en løbende debat mellem teoretiske og praktiske økologer om, hvorvidt kompleksitet og diversitet i et biologisk samfund øger modstandsdygtigheden. Teoretiske modeller antyder, at en population bestående af nogle få meget hårdføre ukrudtsarter som f.eks. mælkebøtter og buksbøtter kan være mere modstandsdygtig over for forandringer end et mere højt specialiseret og mere mangfoldigt samfund som f.eks. en tropisk skov. Nylige empiriske beviser tyder på, at i det mindste i nogle samfund, som f.eks. prærieområder, giver større diversitet større modstandsdygtighed over for forandringer og en bedre evne til at reparere skader efter stress eller forstyrrelser.