En biología, el término especie se refiere a todos los organismos del mismo tipo que son potencialmente capaces, en condiciones naturales, de reproducirse y producir descendencia fértil. Los miembros de una especie que viven en un área determinada al mismo tiempo constituyen una población. Todas las poblaciones que viven e interactúan en un área geográfica determinada constituyen una comunidad biológica (o biótica). Los organismos vivos de una comunidad, junto con su entorno no vivo o abiótico, constituyen un ecosistema. En teoría, un ecosistema (y la comunidad biológica que forma su componente vivo) puede ser tan pequeño como unas pocas larvas de mosquito que viven en un charco de lluvia o tan grande como una pradera que se extiende a lo largo de miles de kilómetros.
Una comunidad biótica muy grande y general, como el bosque boreal, se denomina bioma.
Sin embargo, a menudo es difícil definir dónde termina una comunidad o ecosistema y dónde empieza otro. Los organismos pueden pasar parte de su vida en una zona y parte en otra. El agua, los nutrientes, los sedimentos y otros factores abióticos son transportados de un lugar a otro por las fuerzas geológicas y los organismos migratorios. Aunque pueda parecer que un lago y la tierra seca que lo rodea, por ejemplo, son claramente diferentes en sus condiciones ambientales y comunidades biológicas, puede haber un gran intercambio de materiales y organismos de uno a otro. Los insectos caen en el lago y son comidos por los peces. Los anfibios abandonan el lago para cazar en la orilla. El suelo se erosiona de la tierra y fertiliza el agua. El agua evaporada de la superficie del lago vuelve a caer sobre la tierra en forma de lluvia que nutre la vida vegetal. Toda comunidad biológica requiere una afluencia más o menos constante de energía para mantener los procesos vivos.
Varias categorías y procesos ecológicos importantes caracterizan a toda comunidad biológica. La productividad describe la cantidad de biomasa producida por las plantas verdes al capturar la luz solar y crear nuevos compuestos orgánicos. Una selva tropical o un campo de maíz del Medio Oeste pueden tener tasas de productividad muy altas, mientras que los desiertos y la arctictundra tienden a ser muy improductivos. Los niveles tróficos describen los métodos utilizados por los miembros de la comunidad biológica para obtener alimentos. Los productores primarios son las plantas verdes que dependen de la fotosíntesis para alimentarse. Los consumidores primarios son los herbívoros que se alimentan de las plantas. Los consumidores secundarios son los carnívoros que se alimentan de los herbívoros. Los carnívoros superiores son animales grandes y feroces que ocupan el nivel más alto de la cadena o red alimentaria. Nadie se come a los carnívoros superiores, excepto los carroñeros (como los buitres y las hienas) y los descomponedores (como los hongos y las bacterias) que consumen organismos muertos y reciclan sus cuerpos de nuevo en el componente abiótico del ecosistema. Debido a la segunda ley de la termodinámica, la mayor parte de la energía de cada nivel trófico no está disponible para los organismos del nivel inmediatamente superior. Esto significa que cada nivel trófico sucesivo suele tener muchos menos miembros que las presas de las que se alimentan. Mientras que puede haber miles de productores primarios en una comunidad particular, puede haber sólo unos pocos depredadores superiores.
La abundancia es una expresión del número total de organismos en una comunidad biológica, mientras que la diversidad es una medida del número de especies diferentes en esa comunidad. La tundra ártica de Alaska tiene vastas nubes de insectos, enormes bandadas de aves migratorias y grandes manadas de unas pocas especies de mamíferos durante la breve temporada de crecimiento del verano. Por tanto, tiene una gran abundancia pero muy poca diversidad. La selva tropical, en cambio, puede tener varios miles de especies de árboles diferentes y un número aún mayor de especies de insectos en sólo unas pocas hectáreas, pero puede haber sólo unos pocos individuos que representen cada una de esas especies en esa zona. Por lo tanto, el bosque podría tener una diversidad extremadamente alta pero una baja abundancia de alguna especie en particular. La complejidad es una descripción de la variedad de procesos ecológicos o del número de nichos ecológicos (formas de ganarse la vida) dentro de una comunidad biológica. Es probable que la selva tropical sea muy compleja, mientras que la tundra ártica tiene una complejidad relativamente baja.
Las comunidades biológicas suelen sufrir una serie de cambios de desarrollo a lo largo del tiempo conocidos como sucesión . Las primeras especies que colonizan una superficie terrestre recién expuesta, por ejemplo, se conocen como pioneras. Organismos como los líquenes, las hierbas y las plantas con flores que toleran las condiciones más duras suelen entrar en esta categoría. Con el tiempo, los pioneros atrapan los sedimentos, construyen el suelo y retienen la humedad. Proporcionan refugio y crean condiciones que permiten que otras especies, como arbustos y árboles pequeños, echen raíces y florezcan. Las plantas más grandes acumulan suelo más rápidamente que las especies pioneras. También proporcionan sombra, refugio, mayor humedad, protección contra el sol y el viento, y espacio vital para organismos que no podrían sobrevivir en terreno abierto. Con el tiempo, estos procesos de sucesión dan lugar a una comunidad muy diferente a la establecida por los pioneros originales, la mayoría de los cuales se ven obligados a trasladarse a otros terrenos recién alterados. Antes se pensaba que cada zona tendría una comunidad clímax, como un bosque de robles o una pradera, determinada por el clima, la topografía y la composición mineral. Se creía que, si se daba el tiempo suficiente y se evitaban las perturbaciones, todas las comunidades progresarían inevitablemente hacia su estado de clímax. Sin embargo, en la actualidad se reconoce que algunos ecosistemas sufren continuas perturbaciones. Ciertos conjuntos biológicos, como los bosques de coníferas, que antes creíamos que eran comunidades clímax estables, ahora los reconocemos como asociaciones fortuitas en un mosaico siempre cambiante de paisajes regularmente perturbados y en constante cambio.
Muchas comunidades biológicas son relativamente estables durante largos periodos de tiempo y son capaces de soportar muchos tipos de perturbaciones y cambios. Un bosque de robles, por ejemplo, tiende a seguir siendo un bosque de robles porque las especies que lo componen tienen mecanismos de autoperpetuación. Cuando un árbol cae, otros crecen para reemplazarlo. La capacidad de reparar los daños y resistir el cambio se denomina «resiliencia». Durante muchos años ha habido un debate continuo entre ecólogos teóricos y de campo sobre si la complejidad y la diversidad de una comunidad biológica aumentan la resiliencia. Los modelos teóricos sugieren que una población de unas pocas especies de maleza muy resistentes, como los dientes de león y los bichos del saúco, podría ser más resistente al cambio que una comunidad más especializada y diversa, como un bosque tropical. Pruebas empíricas recientes sugieren que, al menos en algunas comunidades, como las praderas, una mayor diversidad confiere una mayor resistencia al cambio y una mejor capacidad para reparar los daños tras el estrés o las perturbaciones.