În biologie , termenul de specie se referă la toate organismele de același tip care sunt potențial capabile, în condiții naturale, să se reproducă și să producă urmași fertili. Membrii unei specii care trăiesc în același timp într-o anumită zonă constituie o populație. Toate populațiile care trăiesc și interacționează într-o anumită zonă geografică alcătuiesc o comunitate biologică (sau biotică). Organismele vii dintr-o comunitate împreună cu mediul lor biologic sau abiotic formează un ecosistem. În teorie, un ecosistem (și comunitatea biologică care formează componenta sa vie) poate fi la fel de mic ca și câteva larve de țânțari care trăiesc într-o baltă de ploaie sau la fel de mare ca o prerie care se întinde pe mii de kilometri.
O comunitate biotică foarte mare și generală, cum ar fi pădurea boreală, se numește biom.
Este adesea dificil, totuși, să se definească unde se oprește o comunitate sau un ecosistem și unde începe altul. Organismele își pot petrece o parte din viață într-o zonă și o parte în alta. Apa , nutrienții , sedimentele și alți factori abiotici sunt transportați dintr-un loc în altul de forțele geologice și de organismele care migrează. Deși ar putea părea că un lac și terenul uscat care îl înconjoară, de exemplu, sunt distinct diferite din punct de vedere al condițiilor de mediu și al comunităților biologice, poate exista un mare schimb de materiale și organisme de la unul la altul. Insectele cad în lac și sunt mâncate de pești . Amfibienii părăsesc lacul pentru a vâna pe țărm. Solul se erodează de pe uscat și fertilizează apa. Apa evaporată de la suprafața lacului cade înapoi pe uscat sub formă de ploaie care hrănește viața plantelor. Fiecare comunitate biologică are nevoie de un aflux mai mult sau mai puțin constant de energie pentru a menține procesele de viață.
Câteva categorii și procese ecologice importante caracterizează fiecare comunitate biologică. Productivitatea descrie cantitatea de biomasă produsă de plantele verzi pe măsură ce captează lumina solară și creează noi compuși organici. O pădure tropicală sau un câmp de porumb din Midwest pot avea rate foarte mari de productivitate, în timp ce deșerturile și arctictundra tind să fie foarte neproductive. Nivelurile trofice descriu metodele utilizate de membrii comunității biologice pentru obținerea hranei. Producătorii primari sunt plantele verzi care depind de fotosinteză pentru a se hrăni. Consumatorii primari sunt erbivorele care se hrănesc cu plante. Consumatorii secundari sunt carnivorele care se hrănesc cu ierbivorele. Carnivorele superioare sunt animale mari și feroce care ocupă cel mai înalt nivel al lanțului trofic sau al rețelei trofice. Nimeni nu mănâncă carnivorele superioare, cu excepția gunoierilor (cum ar fi vulturii și hienele) și a descompunătorilor (cum ar fi ciupercile și bacteriile ) care consumă organismele moarte și reciclează corpurile acestora înapoi în componenta abiotică a ecosistemului. Din cauza celei de-a doua legi a termodinamicii , majoritatea energiei din fiecare nivel trofic nu este disponibilă pentru organismele de la nivelul imediat superior. Acest lucru înseamnă că fiecare nivel trofic succesiv are, în general, mult mai puțini membri decât prada cu care se hrănesc. În timp ce ar putea exista mii de producători primari într-o anumită comunitate, ar putea exista doar câțiva prădători de vârf.
Abundanța este o expresie a numărului total de organisme dintr-o comunitate biologică, în timp ce diversitatea este o măsură a numărului de specii diferite din acea comunitate. Tundra arctică din Alaska are nori uriași de insecte, stoluri uriașe de păsări migratoare , și turme mari de câteva specii de mamifere în timpul scurtului sezon de creștere de vară. Astfel, are o abundență mare, dar foarte puțină diversitate. Pădurea tropicală, pe de altă parte, ar putea avea câteva mii de specii diferite de arbori și un număr și mai mare de specii de insecte pe doar câteva hectare, dar s-ar putea să existe doar câțiva indivizi reprezentând fiecare dintre aceste specii în acea zonă. Astfel, pădurea ar putea avea o diversitate extrem de mare, dar o abundență scăzută a unei anumite specii. Complexitatea este o descriere a varietății proceselor ecologice sau a numărului de nișe ecologice (modalități de a trăi) din cadrul unei comunități biologice. Este probabil ca pădurea tropicală să fie extrem de complexă, în timp ce tundra arctică are o complexitate relativ scăzută.
Comunitățile biologice suferă, în general, o serie de schimbări de dezvoltare în timp, cunoscute sub numele de succesiune . Primele specii care colonizează o suprafață de teren nou expusă, de exemplu, sunt cunoscute sub numele de pionieri. Organisme precum lichenii , ierburile și plantele cu flori buruienoase cu o toleranță ridicată la condiții dure tind să se încadreze în această categorie. În timp, pionierii captează sedimentele, construiesc solul și rețin umiditatea. Aceștia oferă adăpost și creează condiții care permit altor specii, cum ar fi arbuștii și copacii mici, să prindă rădăcini și să înflorească. Plantele mai mari acumulează sol mai repede decât speciile pioniere. Acestea oferă, de asemenea, umbră, adăpost, umiditate mai mare , protecție împotriva soarelui și a vântului și spațiu vital pentru organismele care nu ar putea supraviețui pe teren deschis. În cele din urmă, aceste procese de succesiune au ca rezultat o comunitate foarte diferită de cea stabilită inițial de pionierii inițiali, dintre care majoritatea sunt forțați să se mute pe alte terenuri nou perturbate. Cândva se credea că fiecare zonă ar avea o comunitate climatică, cum ar fi o pădure de stejar sau o pajiște de preerie, determinată de climă, topografie și compoziția minerală. Se credea că, dacă se acordă suficient timp și nu este perturbată, fiecare comunitate va progresa în mod inevitabil spre starea sa climax. Cu toate acestea, în prezent este recunoscut faptul că unele ecosisteme se confruntă cu perturbări continue. Anumite ansambluri biologice, cum ar fi pădurile de conifere, pe care odată le credeam comunități stabile de climax, le recunoaștem acum ca fiind asociații întâmplătoare într-un mozaic mereu schimbător de peisaje perturbate în mod regulat și în continuă schimbare.
Multe comunități biologice sunt relativ stabile pe perioade lungi de timp și sunt capabile să reziste la multe tipuri de perturbări și schimbări. O pădure de stejari, de exemplu, tinde să rămână o pădure de stejari pentru că speciile care o compun au mecanisme de autoperpetuare. Atunci când un copac cade, alții cresc pentru a-l înlocui. Capacitatea de a repara daunele și de a rezista la schimbări este denumită „reziliență”. Timp de mulți ani a existat o dezbatere continuă între ecologiștii teoreticieni și cei de pe teren cu privire la faptul dacă complexitatea și diversitatea unei comunități biologice sporesc reziliența. Modelele teoretice sugerează că o populație formată din câteva specii de buruieni foarte rezistente, cum ar fi păpădiile și gândacii de buxus, ar putea fi mai rezistentă la schimbări decât o comunitate mai specializată și mai diversă, cum ar fi o pădure tropicală. Dovezile empirice recente sugerează că, cel puțin în unele comunități, cum ar fi preeriile, o diversitate mai mare conferă într-adevăr o rezistență mai mare la schimbare și o capacitate mai bună de reparare a daunelor după stres sau perturbări.
.