I biologin avser termen art alla organismer av samma slag som under naturliga förhållanden potentiellt kan fortplanta sig och producera fertila avkommor. De medlemmar av en art som lever i ett visst område vid samma tidpunkt utgör en population. Alla populationer som lever och samverkar inom ett visst geografiskt område utgör ett biologiskt (eller biotiskt) samhälle. De levande organismerna i ett samhälle utgör tillsammans med sin icke-levande eller abiotiska miljö ett ekosystem . I teorin kan ett ekosystem (och det biologiska samhälle som utgör dess levande komponent) vara så litet som några mygglarver som lever i en regnpöl eller så stort som en prärie som sträcker sig över tusentals kilometer.
Ett mycket stort, generellt biotiskt samhälle, till exempel borealskogen, kallas för ett biom.
Det är dock ofta svårt att definiera var ett samhälle eller ekosystem slutar och ett annat börjar. Organismer kan tillbringa en del av sitt liv i ett område och en del i ett annat. Vatten , näringsämnen , sediment och andra abiotiska faktorer transporteras från plats till plats av geologiska krafter och vandrande organismer. Även om det kan tyckas att t.ex. en sjö och det torra land som omger den är helt olika i fråga om miljöförhållanden och biologiska samhällen, kan det ske ett omfattande utbyte av material och organismer från den ena till den andra. Insekter faller ner i sjön och äts av fiskar . Groddjur lämnar sjön för att jaga på land. Jord eroderar från marken och göder vattnet. Vatten som avdunstar från sjöytan faller tillbaka på land som regn som ger näring åt växtlivet. Varje biologiskt samhälle kräver ett mer eller mindre konstant inflöde av energi för att upprätthålla de levande processerna.
Flera viktiga ekologiska kategorier och processer kännetecknar varje biologiskt samhälle. Produktivitet beskriver mängden biomassa som produceras av gröna växter när de fångar solljus och skapar nya organiska föreningar. En tropisk regnskog eller ett majsfält i Mellanvästern kan ha mycket hög produktivitet, medan öknar och arktiktundra tenderar att vara mycket improduktiva. Trofiska nivåer beskriver de metoder som används av medlemmarna i det biologiska samhället för att skaffa mat. Primärproducenter är gröna växter som är beroende av fotosyntes för sin näring. Primärkonsumenter är växtätare som äter växter. Sekundärkonsumenter är köttätare som äter växtätare. De största rovdjuren är stora, våldsamma djur som befinner sig på den högsta nivån i näringskedjan eller födoväven. Ingen äter de främsta köttätarna utom asätare (som gamar och hyenor) och nedbrytare (som svampar och bakterier) som äter döda organismer och återanvänder deras kroppar till den abiotiska delen av ekosystemet. På grund av termodynamikens andra lag är majoriteten av energin i varje trofinivå otillgänglig för organismerna i nästa högre nivå. Detta innebär att varje successiv trofinivå i allmänhet har mycket färre medlemmar än det byte som de livnär sig på. Medan det kan finnas tusentals primärproducenter i ett visst samhälle kan det bara finnas ett fåtal toppredatorer.
Förekomst är ett uttryck för det totala antalet organismer i ett biologiskt samhälle, medan mångfald är ett mått på antalet olika arter i det samhället. På den arktiska tundran i Alaska finns enorma moln av insekter, enorma flockar av flyttfåglar och stora hjordar av ett fåtal däggdjursarter under den korta växtsäsongen på sommaren. Den har alltså ett stort överflöd men mycket liten mångfald. I den tropiska regnskogen, å andra sidan, kan det finnas flera tusen olika trädarter och ett ännu större antal insektsarter på bara några få hektar, men det finns kanske bara ett fåtal individer som representerar var och en av dessa arter i det området. Skogen kan alltså ha extremt hög mångfald men låg förekomst av någon särskild art. Komplexitet är en beskrivning av mångfalden av ekologiska processer eller antalet ekologiska nischer (sätt att försörja sig) inom ett biologiskt samhälle. Den tropiska regnskogen är sannolikt mycket komplex, medan den arktiska tundran har relativt låg komplexitet.
Biologiska samhällen genomgår i allmänhet en serie utvecklingsförändringar över tiden som kallas succession . De första arterna som koloniserar en nyexponerad markyta kallas till exempel pionjärer. Organismer som lavar , gräs och ogräsblommande blomväxter med hög tolerans för hårda förhållanden tenderar att falla i denna kategori. Med tiden fångar pionjärerna upp sediment, bygger upp jorden och håller kvar fukten. De ger skydd och skapar förhållanden som gör det möjligt för andra arter som buskar och små träd att slå rot och blomstra. Större växter ackumulerar jord snabbare än pionjärarter. De ger också skugga, skydd, högre luftfuktighet, skydd mot sol och vind och livsutrymme för organismer som inte kan överleva på öppen mark. Så småningom resulterar dessa successionsprocesser i ett samhälle som skiljer sig mycket från det samhälle som först etablerades av de ursprungliga pionjärerna, av vilka de flesta tvingas flytta vidare till annan nyligen störd mark. En gång trodde man att varje område skulle ha ett högsta samhälle, t.ex. en ekskog eller en präriegräsmark, som bestämdes av klimatet, topografin och mineralsammansättningen. Man trodde att alla samhällen oundvikligen skulle utvecklas till sitt topptillstånd om de fick tillräckligt med tid och inte stördes av störningar. Nu erkänner man dock att vissa ekosystem utsätts för ständiga störningar. Vissa biologiska sammansättningar, t.ex. barrskogar, som vi en gång trodde var stabila klimaxsamhällen, erkänner vi nu som slumpmässiga sammanslutningar i en ständigt föränderlig mosaik av regelbundet störda och ständigt föränderliga landskap.
Många biologiska samhällen är relativt stabila under långa tidsperioder och kan motstå många typer av störningar och förändringar. En ekskog tenderar till exempel att förbli en ekskog eftersom de arter som den består av har självgående mekanismer. När ett träd faller växer andra träd och ersätter det. Förmågan att reparera skador och stå emot förändringar kallas ”motståndskraft”. Under många år har det funnits en pågående debatt mellan teoretiska ekologer och fältekologer om huruvida komplexitet och mångfald i ett biologiskt samhälle ökar motståndskraften. Teoretiska modeller tyder på att en population med ett fåtal mycket tåliga, ogräsrika arter, t.ex. maskrosor och buxbomsländor, kan vara mer motståndskraftig mot förändringar än ett mer specialiserat och mångsidigare samhälle, t.ex. en tropisk skog. Nya empiriska bevis tyder på att åtminstone i vissa samhällen, t.ex. prärier, ger högre mångfald större motståndskraft mot förändringar och en bättre förmåga att reparera skador efter stress eller störningar.