Các cá thể sinh vật trong quần xã tác động qua lại với nhau thông qua hai mối quan hệ chính: sinh sản và dinh dưỡng. Mối quan hệ sinh sản chỉ xuất hiện giữa các cá thể cùng loài vì giữa các cá thể khác loài luôn xuất hiện những trở ngại về sinh sản (cách ly sinh sản) nên chúng không thể giao phối được với nhau hoặc nếu có thì con lai hoặc bị thai lưu hoặc bất thụ. Trong khi mối quan hệ dinh dưỡng xuất hiện giữa các cá thể cùng loài hoặc khác loài.

Về phần mối quan hệ dinh dưỡng cùng loài, xin hãy tham khảo bài Quần thể, trong bài viết này ta chỉ xét đến mối quan hệ dinh dưỡng khác loài. Chính quan hệ này làm phân hóa vai trò của từng loài trong quần xã, từ đấy là cơ sở để hình thành nên các "giai cấp" trong quần xã. Mỗi "tầng lớp" được đặc trưng bởi vai trò (hay nói theo nghĩa khác là mức độ hoạt động) và sinh khối (biomass) mà chúng góp vào quần xã, các "tầng lớp" khác nhau cũng tác động qua lại lẫn nhau để cùng xây dựng một quần xã ổn định hơn.

Loài ưu thế

Đước (Rhizophoracae) là loài ưu thế ở nhiều bãi lầy triều ở vùng nhiệt đới trên thế giới.

Loài ưu thế (Dominant species) có sinh khối lớn (kích thước quần thể lớn), đóng vai trò quan trọng trong quần xã và ảnh hưởng quyết định đến các nhân tố sinh thái của môi trường[14]. Loài ưu thế hoạt động rất mạnh trong quần xã. Trong các quần xã trên cạn, loài thực vật có hạt có số lượng nhiều, kích thước lớn thường là loài ưu thế do chúng tác động rất lớn lên điều kiện môi trường (khí hậu). Ví dụ, ở những bãi lầy triều, cây Đước có tác dụng tạo điều kiện cho các loài sinh vật khác như cua, tôm, các loại cá... có thể cư trú nơi đây, mặt khác cây Đước còn điều hòa khí hậu, ngăn cản tình trạng xói mòn đồng bằng, cố định các bãi bồi ven biển (tác động lên yếu tố thổ nhưỡng).[15]

Loài ưu thế có mức độ hoạt động rất lớn trong quần xã, chúng thay đổi điều kiện môi trường dẫn đến sự tiến hóa quần xã (diễn thế sinh thái). Hay nói cách khác, loài ưu thế quyết định đến chiều hường biến đổi của quần xã trong quá trình diễn thế sinh thái. Ví dụ, vào thế kỉ 19, ở châu Mỹ, hoạt động dinh dưỡng mạnh của bò rừng bison đã tàn phá các khu rừng và tạo điều kiện cho đồng cỏ phát triển, góp phần thu hút nhiều loài chim, thú, sâu bọ, trong ví dụ này, bò rừng bison đóng vai trò là loài ưu thế thì hoạt động của chúng là "kim chỉ nam" cho sự thoái hóa từ rừng thành đồng cỏ.[16]

Vịnh Glacier (Alaska, Hoa Kỳ) là một trong những ví dụ về sự thay đổi loài ưu thế ứng với mỗi giai đoạn phát triển của quần xã.

Loài ưu thế đặc trưng cho từng quần xã, khi quần xã biến đổi thì loài ưu thế cũng thay đổi. Loài ưu thế biến đổi môi trường theo hướng có lợi cho chúng. Tuy nhiên, có một số loài có thể chịu đựng được và chúng có thể tồn tại giữa loài ưu thế đế sinh trưởng và phát triển, những loài này có thể là loài thứ yếu. Dần dần, chúng sinh sản và phát triển vượt bậc hơn loài ưu thế ban đầu. Khi ấy, loài thứ yếu sẽ trở thành loài ưu thế mới, chúng sẽ thay đổi môi trường theo hướng có lợi cho bản thân chúng. Còn loài ưu thế ban đầu sẽ dần dần bị loại bỏ khỏi môi trường do hoạt động biến đổi môi trường của loài ưu thế sau sẽ tạo ra điều kiện bất lợi cho loài ban đầu. Hay nói đơn giản hơn là loài ưu thế "tự đào huyệt chôn mình"[8] và góp phần đưa loài thứ yếu "nối ngôi".

Ví dụ về quá trình diễn thế ở vùng đất đá dài khoảng 100 kilomet còn lại sau khi sông băng đi qua vịnh Glacier (Alaska, Hoa Kỳ) vào những năm 1870, ban đầu các loài tiên phong rêu tản, rêu... xâm chiếm lớp băng tích, biến đổi điều kiện môi trường tạo điều kiện cho phát triển cho loài đến sau; thông qua con đường phát tán bằng gió, liễu lá (Chamaenerion angustifolium) phát triển mạnh mẽ và trở thành loài ưu thế nơi đây, lúc này cây bụi Dryas đến đây sinh sống và chịu đựng được điều kiện môi trường dưới sự "thống trị" của liễu lá; khoảng ba thập kỉ sau, cây bụi Dryas chiếm ưu thế trong quần xã và hoạt động của chúng làm giàu nguồn nitơ trong đất, tạo điều kiện cho một số loài thân gỗ sinh sống đặc biệt là cây gỗ bulô (tống quán sủ); khỏang vài thập kỷ sau cây tống quán sủ phát triển mạnh trở thành loài ưu thế trong giai đoạn này, sự phát triển vượt bậc, dày đặc của chúng đã làm cho cây bụi Dryas không thể sinh sống, dần dần bị loại bỏ khỏi miền đất này và đồng thời những cây vân sam du nhập đến đây và mọc xen kẽ cây gỗ bulô; sau đó cây độc cần (hemlock) cùng cây vân sam phát triển nhanh chóng và trở thành kẻ cai trị nơi đây.[7][17] Bảng dưới đây tóm tắt quá trình diễn thế sinh thái ở vịnh Glacier[18]:

Tóm tắt quá trình diễn thế sinh thái ở vịnh Glacier từ khi băng tan đến nay

Thời gian kể từ băng tan	5	40	60	200
Loài ưu thế	Loài tiên phong (rêu, khuẩn lam, địa y)	Thủy dương mai núi (Dryas drummondii)	Tống quán sủ (Alnus sinuata)	Vân sam (Picea sitchensis) và Độc cần tây (Tsuga heterophylla)
Độ sâu của đất (cm)	5.2	7.0	8.8	15.1
Hàm lượng đạm (g/cm2)	3.8	5.3	21.8	53.3
pH đất	7.2	7.3	6.8	3.6
Khối lượng bộ phận rơi rụng (g/m2/năm)	1.5	2.8	277	261

Như vậy, loài ưu thế trong quần xã có thể thay đổi theo từng giai đoạn phát triển của quần xã, đôi khi người ta xem loài ưu thế là đặc trưng cho giai đoạn phát triển của quần xã.

Loài chủ chốt

Sao biển tía (Pisaster ochraceus) là một loài chủ chốt có vai trò bảo vệ quần xã ven biển bằng cách kiểm soát quần thể vẹm California (Mytilus californianus) (from Paine et al., 1969)

Loài chủ chốt (keystone species) là một hoặc vài loài có vai trò kiểm soát và khống chế hoạt động của các loài trong quần xã thông qua mối quan hệ dinh dưỡng, đặc biệt loài chủ chốt thường kiềm chế loài ưu thế (nhằm ngăn chúng phát triển quá mạnh mẽ át chế sự sinh trưởng của các loài khác trong quần xã). Loài chủ chốt thường có sinh khối nhỏ (kích thước quần thể thấp rất nhiều lần so với loài ưu thế) nhưng mức độ hoạt động của chúng tương đương hay đôi khi nhỉnh hơn một chút so với loài ưu thế.

Nếu loại bỏ loài chủ chốt ra khỏi quần xã thì loài ưu thế sẽ phát triển mạnh mẽ và ức chế các loài khác trong quần xã phát triển, dẫn đến làm suy giảm nhiều loài và giảm đa dạng quần xã. Do đó, phương pháp cơ bản nhất để xác định xem một loài nào đấy có phải là loài chủ chốt trong quần xã hay không, các nhà khoa học thường loại bỏ loài đang xét ra khỏi quần xã và nghiên cứu sự thay đổi đa dạng quần xã theo thời gian. Ví dụ, voi ăn những loài cây nhỏ, trong những đồng cỏ, voi giúp tỉa những cành cây nhỏ giúp cho cỏ tiếp xúc được với nhiều ánh sáng hơn để tồn tại và phát triển; nếu loại bỏ voi, trảng cỏ (savan) có thể trở thành khu rừng rậm rạp hoặc thảm cây bụi[19].

Thông thường mối quan hệ của loài chủ chốt với các loài khác là vật dữ (loài chủ chốt) - con mồi (loài khác). Ví dụ, rái cá biển kìm hãm tác động âm của loài nhím biển lên rừng tảo bẹ - vốn là ổ sinh thái của nhiều loài sinh vật biển. Trước đây do hoạt động săn bắt rái cá biển ở bờ tây Bắc Mỹ nhằm khai thác lông da diễn ra quá rầm rộ, nên kích thước quần thể rái cá giảm mạnh dưới 1000 cá thể ở bắc Thái Bình Dương. Điều này dẫn đến hậu quả là quần thể nhím biển không bị kiểm soát và tăng nhanh chóng. Chúng phá hoại rừng tảo bẹ và hệ quả làm biến mất những loài phụ thuộc vào rừng tảo bẹ. Hậu quả là quần xã rừng tảo bẹ bị suy thoái trầm trọng. Để khắc phục tình trạng trên, các nhà khoa học tái nhập cư rái cá về những quần xã rừng tảo bẹ bị suy thoái, kết quả làm quần xã này phục hồi trở lại[20][21][22]

Sự phục hồi của những rặng liễu ven sông tại Blacktail Creek, vườn quốc gia Yellowstone trước (2002) và sau (2015) khi bổ sung sói xám vào khu vực này.

Loài chủ chốt thông thường là động vật đầu bảng. Nhờ hoạt động ăn thịt của nhóm loài không những độ đa dạng quần xã duy trì ổn định mà đôi khi được tăng lên, do đó quần xã trở nên ổn định, bền vững hơn. Ví dụ, sự loại bỏ sói xám (Canis lupus) khỏi vườn quốc gia Yellowstone đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái nơi đây. Sói xám kìm hãm số lượng động vật ăn thực vật (như bò rừng bison, hươu đuôi trắng, linh dương sừng nhánh...) do đó làm giảm mức độ tàn phá của chúng với hệ thực vật nơi đây đặc biệt là ven sông, từ đó gián tiếp bảo vệ nguồn thức ăn của loài hải ly. Khi sói xám biến mất, kích thước quần thể loài động vật ăn cỏ tăng không kiểm soát, chúng phá hoại nguồn cỏ và dẫn đến làm giảm số lượng cá thể hải ly. Quần thể hải ly giảm sút ảnh hưởng trầm trọng đến hoạt động xây dựng, duy trì đập nước (vốn có vai trò giảm tốc độ dòng nước, giữ đất), quần xã bị khủng hoảng trầm trọng. Lúc bổ sung sói trở lại, số lượng động vật ăn thực vật bị kiểm soát trở lại và quần xã được phục hồi nhanh chóng chỉ trong vài năm[23]

Đập hải ly ở lạch Mill, rừng quốc gia Inyo, Serra Nevada, tiểu bang California (Hoa Kỳ)

Loài cơ sở

Loài cơ sở hay còn gọi là loài nền tảng (foundation) hay kỹ sư hệ sinh thái (ecosystem engineer) ảnh hưởng đến quần xã không phải thông qua quan hệ dinh dưỡng của nó mà bằng những hoạt động làm cải tạo môi trường tự nhiên. Hoạt động thay đổi cảnh quan có thể xuất phát từ tập tính hoặc do thu nhận sinh khối lớn từ môi trường. Các loài nền tảng thường là thực vật vì tạo nên thảm thực vật là môi trường sống và nguồn thức ăn cho các loài động vật. Ở động vật, ví dụ tiêu biểu cho loài cơ sở đó chính là loài hải ly. Hải ly thường sử dụng các khúc gỗ, củi khô hay những hòn đá để xây dựng nên những đập tự nhiên chắn ngang sông, suối hay lạch nước, tạo nên những vùng nước đầy với mục đích là bảo vệ chúng khỏi kẻ săn mồi.

Không những vậy, những chiếc đập hải ly còn giúp ổn định tốc độ dòng nước (hạn chế phần nào thiệt hại của lũ lụt), làm sạch dòng nước (do một số vi khuẩn trú ngụ trên đập sử dụng nguồn nitrate, phosphate của dòng chảy qua công trình) từ đó hạn chế hiện tượng phú dưỡng, phục hồi các hệ sinh thái ngập nước, tăng lượng nước ngầm dự trữ cho khu vực (giảm thiểu tác động tiêu cực của hạn hán). Mặt khác, do giúp tăng lượng nước ngập nên đập tạo ra môi trường lí tưởng cho hoạt động sinh trưởng và sinh sản của ếch cũng như một vài động vật khác.

Trúc sào là loài đặc trưng ở quần xã rừng trúc Sagano, Kyoto (Nhật Bản).

Các loài khác

• Loài đặc trưng của quần xã có thể là loài đặc hữu (quần thể loài chỉ có ở quần xã này mà không có ở quần xã khác). Ví dụ, cá cóc Tam Đảo là loài đặc trưng của quần xã vùng núi Tam Đảo. Ngoài ra, loài đặc trưng còn là loài có số lượng nhiều hơn hẳn và có vai trò quan trọng so với các loài khác trong quần xã (trong trường hợp này chúng có thể loài ưu thế). Ví dụ, ở rừng trúc Sagano (hay còn biết đến với tên rừng Arashiyama), loài trúc sào là loài có số lượng áp đảo cũng như có vai trò quan trọng so với các loài khác.
• Loài thứ yếu là loài có mức độ hoạt động và sinh khối thấp hơn so với loài ưu thế. Một số loài thứ yếu có khả năng chịu đựng và phát triển trong điều kiện môi trường đang chịu sự chi phối của loài ưu thế đến một lúc chúng thay thế vai trò của loài đi trước rồi trở thành loài ưu thế mới.Cỏ đen (Juncus gerardi) là một loài hỗ trợ ở đầm lầy ngập mặn New England (Hoa Kỳ)
• Loài ngẫu nhiên (hay còn gọi là loài lạc lõng) là loài có tần số xuất hiện và độ phong phú trong quần xã rất thấp, ví dụ như vùng biển miền Trung Việt Nam thỉnh thoảng vẫn bắt gặp một số con hải cẩu đi lạc và tạm trú, đây là sự cố ngẫu nhiên vì các loài trong hệ động vật Việt Nam không có loài hải cẩu.
• Loài hỗ trợ có vai trò làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của các loài khác trong quần xã. Ví dụ, cỏ đen (Juncus gerardi) là một loài hỗ trợ cho đầm lầy ngập mặn ở tiểu bang New England. J. gerardi có vai trò ngăn cản quá trình xâm nhập mặn bằng cách che phủ bề mặt đất, chống bốc hơi nước và đảm bảo đất đầm lầy không bị yếm khí (thiếu khí oxy) bằng cách dẫn truyền dưỡng khí qua mô rễ xuống lớp đất sâu (từ đó ngăn cản một số quá trình gây hại cho đất như phản nitrat hóa (gây mất nguồn đạm trong đất)...)[24]. Một số nhà khoa học đã tiến hành loại bỏ Juncus ra khỏi một số ô thí nghiệm thì thấy số lượng loài giảm đi một nửa so với lô đối chứng[25]. Do làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của loài khác thông qua phương pháp cải tạo môi trường tự nhiên, loài J. gerardi còn được xem là loài cơ sở đối với hệ sinh thái này.
• Loài du nhập (Introduced species) hay còn gọi là loài ngoại lai là những loài vốn không phải là loài bản địa (không có sẵn trong quần xã) nhưng nhập cư vào quần xã mới do hoạt động của con người hoặc do sự di chuyển ngẫu nhiên của chúng. Ví dụ, cà rốt (carotte), bông cải trắng, su hào...là có thể được xem là loài du nhập ở Việt Nam do chúng được thực dân Pháp mang từ Pháp sang Việt Nam vào cuối thế kỉ 19, đầu thế kỉ 20. Phần lớn loài du nhập không có hại đối với quần xã. Mặc dù vậy, một số loài ngoại lai khi đến vùng đất mới không chịu sự kiểm soát của bất kì vật dữ nào nên đã bành trường và gây hại cho quần xã ấy, lúc này chúng trở thành loài xâm lấn.

• Loài xâm lấn (Invasive species) là những loài du nhập vào quần xã nhưng do không chịu sự kiểm soát bởi bất kì loài nào nên chúng sinh sản nhanh chóng (tiềm năng sinh học cao), cạnh tranh thắng thế với các loài bản địa và khiến đa dạng quần xã suy giảm. Ví dụ, thỏ châu Âu được du nhập vào Australia vào khoảng thế kỉ 18 và phát triển mạnh ở đây. Với số lượng lớn, chúng phá hoại mùa màng và đe dọa đến nền nông nghiệp nước này. Chính phủ Australia phải sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để làm giảm kích thước quần thể thỏ như xây dựng các hàng rào (ví dụ hàng rào dọc miền tây Australia), hay lây nhiễm virus myxoma lên thỏ, sử dụng chất độc (natri floacetat, pindone...), nhưng phần lớn những biện pháp này chỉ khống chế được số lượng thỏ trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó quần thể lại được phục hồi mạnh mẽ.

Địa y cỏ phổi (Lobaria pulmonaria) là một loài chỉ thị về chất lượng không khí vì chúng rất mẫn cảm với ô nhiễm không khí

• Loài chỉ thị (indicator species) là những loài có vai trò thể hiện được chất lượng (định lượng) môi trường xung quanh nó. Thông qua loài chỉ thị, ta có thể đoán được tình trạng môi trường và sớm có biện pháp can thiệp. Ví dụ, cánh lông (bộ Trichoptera) được sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho chất lượng nước.