“关键种”源于生态学研究观察到的一种现象，最初是由美国华盛顿大学的R.T.佩因^[注]于1966年在《食物网复杂性与物种多样性》（Food web complexity and species diversity）一文中进行了描述。其研究发现赭色海星（Pisaster ochraceus）作为潮间带的关键捕食者，它的消失会对该区域的生态系统造成影响，包括改变物种多样性、物种丰度，以及其他物种的栖息环境和群落的营养级。当将赭色海星从该群落移除时，该区域的生物多样性迅速降低，物种从原有的15种降至8种。随后，佩因在1969年发表的《营养级复杂性和群落稳定性的注释》（A Note on Trophic Complexity and Community Stability）一文中首次将“关键种”术语应用于海洋生物群落，并将关键种定义为一类能够“将被捕食者的种群密度保持在资源限制水平以下，阻止被捕食物种因竞争而消失”的捕食者。并提出关键种的缺失会导致生态系统其他物种以及生态功能和过程的变化，比其他物种缺失所造成的影响更大。随着大量相关研究的开展，生态学家将关键种定义范围不断扩大。原来的关键种主要指食物链中的顶端捕食者，现在则逐渐扩展为包括草食动物、猎物、植物、土壤动物和微生物在内的各个营养级水平的生物。此后，生态学家进一步总结出了关键种的普遍性特征：①关键种的微小变化将导致其所在的群落乃至生态系统的结构发生较大变化；②关键种对生态系统功能的贡献比例要大于其他物种。

关键种概念源于水生生态学研究，后续相关研究通过实验陆续验证了水生生态系统中的关键捕食者，如海星、海獭、海岸鸟类、鱼类、大型甲壳动物和软体动物等。陆生生态学关键种的研究开展相对滞后，在陆生生态学的研究中，通过实验也证明了热带森林的美洲狮、美洲虎等食肉动物是关键种。由于关键种没有严格的定义，其概念又被应用到生态功能上有关键作用的一些其他物种上，如生态系统中植物花粉传播的关键种、病原体、衣原体等也被考虑为局部的关键种，其的含义逐渐开始泛化，从最初的关键捕食者、关键植食动物等捕食者的含义，扩展到包括关键病原体、关键寄生物、关键互惠共生种、关键生境改造者等许多类型的一个宽泛的概念。

经过长时间的探索，关键种的确定方法已经从早期的现象描述和简单的控制模拟实验，发展到定量化和综合分析阶段。具体包括：①控制模拟实验法。通过研究移除群落中的一种生物，观察群落的演替方向以及群落组成的动态变化，比较和描述来探讨生物群落或者生态系统中哪些物种是关键种。1966年佩因首次描述关键种现象的研究就是使用了这种方法。②等同优势种法。此方法认为群落中的优势种就是关键种。优势种常常在群落中不仅具有较大的生境范围、利用较多的资源、具有较高的生产力，而且具有较大的能量容量，也就是具有个体的数量多，生物量大等特点。如果除去群落中的优势种，必然导致群落发生重大的变化。例如，乔木就是温带森林生态系统中的关键种，因为它们营造或支持了森林群落。③竞争优势阻碍法。这是一种用普适性思想来判定关键种的方法。根据演替系列中物种的相对竞争力及探讨阻止这些竞争力强的物种成为优势种的原因，然后确定每个演替阶段的关键种。这种思想的核心是探明长命物种在群落中没有占优势的原因，造成这个原因的物种可能就是关键种。④物种相互作用相对重要性。此方法源于1994年J.E.坦纳^[注]和T.P.休斯^[注]的研究，通过计算每种物种相互作用对群落组成和演替速率相对重要性的方法，他们将珊瑚礁群落中每个物种对群落动态变化的影响进行定量化，根据转移矩阵的敏感性分析，从而确定群落中的关键种。这种方法需要长期的实验观测，以及复杂的数据转化和运算过程。⑤群落重要性指数法。此方法源于1996年M.E.鲍尔^[注]等人的研究，他们提出采用群落重要性指数（community importance index）来衡量一个物种在一个群落或生态系统中的重要性，进而定量地确定关键种。⑥关键性指数法。此方法源于1999年F.约尔丹^[注]等人的研究，他们提出通过计算建立在食物网的基础上的关键性指数（key index）来比较同一食物网内物种之间的相对重要性，进而定量地确定关键种。⑦功能重要性指数法。此方法源于1997年S.H.赫尔伯特^[注]等人的研究，他们提出了一个物种的功能重要性指数（functional importance index）作为测度方法，功能重要性指数的确定是建立在物种去除实验基础上的，也是一种确定关键种的量化方法。

物种在生态系统功能过程中并不是同等重要的。随着生物多样性保护越来越被关注，如何有效地降低生物多样性丧失速率成为生态学家和保护学家们迫切想要解决的问题。关键种概念的提出对生态群落食物网中物种间相互作用强度和食物链理论的研究起到了巨大的推动作用，同时关键种理论从系统调控的水平揭示了生态群落结构和功能稳定与物种多样性之间的稳态机制。其研究对于生物多样性保护和群落结构稳定性等方面的研究都有重大的理论和实际意义，因此也成为国际生态学领域的研究热点之一。