Una especie clave es una especie que desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la estructura de una comunidad ecológica y cuyo impacto en la comunidad es mayor de lo que cabría esperar en función de su abundancia relativa o su biomasa total. Sin la especie clave, la comunidad ecológica a la que pertenece se vería muy alterada y muchas otras especies sufrirían un impacto negativo.
En muchos casos, una especie clave es un depredador. La razón es que una pequeña población de depredadores puede influir en la distribución y el número de muchas especies de presas. Los depredadores no sólo afectan a las poblaciones de presas reduciendo su número, sino que también alteran el comportamiento de las especies de presas: dónde se alimentan, cuándo están activas y cómo seleccionan los hábitats, como las madrigueras y las zonas de cría.
Aunque los depredadores son especies clave habituales, no son los únicos miembros de una comunidad ecológica que pueden desempeñar esta función. Los herbívoros también pueden ser especies clave. Por ejemplo, en el Serengeti, los elefantes actúan como especies clave comiendo árboles jóvenes, como la acacia, que crecen en las vastas praderas. Esto mantiene las sabanas libres de árboles y evita que se conviertan gradualmente en un bosque. Además, al gestionar la vegetación dominante en la comunidad, los elefantes se aseguran de que los pastos prosperen. A su vez, una gran variedad de otros animales se benefician, como los ñus, las cebras y los antílopes. Sin los pastos, las poblaciones de ratones y musarañas se reducirían.
El concepto de especie clave fue introducido por primera vez por el profesor de la Universidad de Washington, Robert T. Paine, en 1969. Paine estudió una comunidad de organismos que habitaban la zona intermareal de la costa del Pacífico de Washington. Descubrió que una especie, la estrella de mar carnívora Pisaster ochraceous, desempeñaba un papel clave en el mantenimiento del equilibrio de todas las demás especies de la comunidad. Paine observó que si se eliminaba la Pisaster ochraceous de la comunidad, las poblaciones de dos especies de mejillones de la comunidad crecían sin control. Sin un depredador que controlara su número, los mejillones pronto se apoderaron de la comunidad y desplazaron a otras especies, reduciendo en gran medida la diversidad de la comunidad.
Cuando se elimina una especie clave de una comunidad ecológica, se produce una reacción en cadena en muchas partes de la comunidad. Algunas especies se vuelven más numerosas, mientras que otras sufren un descenso de su población. La estructura vegetal de la comunidad puede verse alterada por el aumento o la disminución del ramoneo y el pastoreo de determinadas especies.
Las especies paraguas son similares a las especies clave. Las especies paraguas son especies que protegen de algún modo a otras muchas especies. Por ejemplo, una especie paraguas puede necesitar una gran cantidad de hábitat. Si la especie paraguas se mantiene sana y protegida, esa protección también protege a una serie de especies más pequeñas.
Las especies clave, debido a su gran influencia en la diversidad de especies y la estructura de la comunidad, se han convertido en un objetivo popular para los esfuerzos de conservación. El razonamiento es sólido: proteger una especie clave y, al hacerlo, estabilizar toda una comunidad. Pero la teoría de las especies clave sigue siendo una teoría joven y los conceptos subyacentes aún se están desarrollando. Por ejemplo, el término se aplicaba originalmente a una especie depredadora (Pisaster ochraceous), pero ahora el término «clave» se ha ampliado para incluir especies de presa, plantas e incluso recursos del hábitat.