Em biologia , o termo espécie refere-se a todos os organismos do mesmo tipo que são potencialmente capazes, sob condições naturais, de procriar e produzir descendentes férteis. Os membros de uma espécie que vivem em uma determinada área ao mesmo tempo constituem uma população. Todas as populações que vivem e interagem dentro de uma determinada área geográfica formam uma comunidade biológica (ou biótica). Os organismos vivos de uma comunidade juntamente com o seu ambiente não vivo ou abiótico formam um ecossistema. Em teoria, um ecossistema (e a comunidade biológica que forma seu componente vivo) pode ser tão pequeno quanto algumas larvas de mosquito vivendo em uma poça de chuva ou tão grande quanto pradarias que se estendem por milhares de quilômetros.
Uma comunidade biótica muito grande e geral como a floresta boreal é chamada de bioma .
É frequentemente difícil, no entanto, definir onde uma comunidade ou ecossistema pára e outra começa. Os organismos podem passar parte de suas vidas em uma área e parte em outra. Água , nutrientes , sedimentos e outros fatores abióticos são transportados de lugar em lugar por forças geológicas e organismos migratórios. Embora possa parecer que um lago e a terra seca que o rodeia, por exemplo, são distintamente diferentes em suas condições ambientais e comunidades biológicas, pode haver uma grande troca de materiais e organismos de um para o outro. Os insectos caem no lago e são comidos pelos peixes. Os anfíbios deixam o lago para caçar em terra. O solo sofre erosão da terra e fertiliza a água. A água evaporada da superfície do lago cai de volta à terra como chuva que alimenta a vida das plantas. Cada comunidade biológica requer um influxo mais ou menos constante de energia para manter processos vivos.
As categorias e processos ecológicos importantes caracterizam cada comunidade biológica. A produtividade descreve a quantidade de biomassa produzida pelas plantas verdes à medida que captam a luz solar e criam novos compostos orgânicos. Uma floresta tropical ou um campo de milho do Centro-Oeste pode ter taxas de produtividade muito elevadas, enquanto que os desertos e a região árctica tendem a ser muito improdutivos. Os níveis tróficos descrevem os métodos utilizados pelos membros da comunidade biológica para a obtenção de alimentos. Os produtores primários são plantas verdes que dependem da fotossíntese para a sua alimentação. Os consumidores primários são os herbívoros que se alimentam de plantas. Consumidores secundários são os carnívoros que se alimentam de herbívoros. Os carnívoros de topo são animais grandes e ferozes que ocupam o mais alto nível na cadeia alimentar ou na teia alimentar. Ninguém come os carnívoros de topo excepto os necrófagos (como abutres e hienas) e os decompositores (como fungos e bactérias) que consomem organismos mortos e reciclam o seu corpo de volta para o componente abiótico do ecossistema. Devido à segunda lei da termodinâmica , a maior parte da energia em cada nível trófico não está disponível para os organismos no nível imediatamente superior. Isto significa que cada nível trófico sucessivo geralmente tem muito menos membros do que as presas das quais se alimentam. Enquanto pode haver milhares de produtores primários em uma determinada comunidade, pode haver apenas alguns predadores de topo.
Abundância é uma expressão do número total de organismos em uma comunidade biológica, enquanto a diversidade é uma medida do número de diferentes espécies nessa comunidade. A tundra ártica do Alasca tem vastas nuvens de insetos, enormes bandos de aves migratórias e grandes manadas de algumas espécies de mamíferos durante o breve período de crescimento no verão. Assim, tem uma grande abundância, mas muito pouca diversidade. A floresta tropical, por outro lado, pode ter vários milhares de espécies de árvores diferentes e um número ainda maior de espécies de insetos em apenas alguns hectares, mas pode haver apenas alguns poucos indivíduos representando cada uma dessas espécies naquela área. Assim, a floresta pode ter uma diversidade extremamente elevada, mas uma baixa abundância de qualquer espécie em particular. A complexidade é uma descrição da variedade de processos ecológicos ou do número de nichos ecológicos (formas de ganhar a vida) dentro de uma comunidade biológica. É provável que a floresta tropical seja altamente complexa, enquanto a tundra ártica tem uma complexidade relativamente baixa.
As comunidades biológicas geralmente sofrem uma série de mudanças de desenvolvimento ao longo do tempo conhecidas como sucessão . As primeiras espécies a colonizar uma superfície terrestre recentemente exposta, por exemplo, são conhecidas como pioneiras. Organismos como líquenes, gramíneas e plantas com floração de ervas daninhas, com alta tolerância a condições adversas, tendem a cair nesta categoria. Com o tempo, os pioneiros capturam sedimentos, constroem o solo e retêm a umidade. Eles fornecem abrigo e criam condições que permitem que outras espécies como arbustos e árvores pequenas criem raízes e floresçam. As plantas maiores acumulam o solo mais rapidamente do que as espécies pioneiras. Elas também fornecem sombra, abrigo, maior umidade, proteção contra o sol e o vento e espaço de vida para organismos que não poderiam sobreviver em terreno aberto. Eventualmente, estes processos sucessionais resultam numa comunidade muito diferente da que foi estabelecida inicialmente pelos pioneiros originais, a maioria dos quais é forçada a mudar-se para outras terras recentemente perturbadas. Uma vez pensou-se que cada área teria uma comunidade clímax, como uma floresta de carvalhos ou pradarias, determinada pelo clima, topografia e composição mineral. Com tempo suficiente e livre de distúrbios, acreditava-se que cada comunidade iria inevitavelmente progredir para o seu estado de clímax. Reconhece-se agora, no entanto, que alguns ecossistemas sofrem contínua perturbação. Certos conjuntos biológicos, tais como florestas de coníferas que antes pensávamos serem comunidades estáveis no clímax, agora reconhecemos como associações ocasionais em um mosaico em constante mudança de paisagens regularmente perturbadas e em constante mudança.
Muitas comunidades biológicas são relativamente estáveis durante longos períodos de tempo e são capazes de resistir a muitos tipos de perturbação e mudança. Uma floresta de carvalhos, por exemplo, tende a permanecer uma floresta de carvalhos porque as espécies que a compõem têm mecanismos auto-perpetuadores. Quando uma árvore cai, outras crescem para a substituir. A capacidade de reparar os danos e resistir à mudança é chamada de “resiliência”. Durante muitos anos tem havido um debate contínuo entre ecologistas teóricos e de campo sobre se a complexidade e a diversidade numa comunidade biológica aumentam a resiliência. Os modelos teóricos sugerem que uma população de algumas espécies muito resistentes, como os dentes-de-leão e os bugs de idosos de caixa, pode ser mais resistente à mudança do que uma comunidade mais especializada e mais diversificada, como uma floresta tropical. Evidências empíricas recentes sugerem que em pelo menos algumas comunidades, tais como pradarias, uma maior diversidade confere maior resistência à mudança e uma melhor capacidade de reparar danos após stress ou distúrbios.