Устойчивость биогеоценозов определяется также закономерностями их структуры и в первую очередь тем, что составляющие биогеоценоз организмы не простая совокупность различных видов, а совокупность их популяций. Популяция — качественно определенная группировка вида, способная поддерживать свою численность в определенных размерах при изменяющихся условиях среды. Популяция — форма существования вида и следующий уровень жизни биосферы, лежащий между уровнем особи и биогеоценоза. Популяция — биологическая система и действует как единое целое, способное к саморегулированию в соответствии с изменениями. Эти приспособительные возможности определяются ее структурой и тонкими взаимоотношениями особей.
При резком повышении смертности в популяции происходят изменения физиологии всех ее членов. При резком повышении смертности в популяции происходят изменения физиологии всех ее членов, направленные к единой цели: повысить жизнеспособность оставшихся особей, их устойчивость к неблагоприятным факторам для того, чтобы быстро восстановить численность популяции при благоприятных условиях. В таких популяциях перестраивается структура вида: возрастает относительное число самок, которые рождают также преимущественно самок, и т. д. Напротив, при возникшем перенаселении резко падает плодовитость, возрастает смертность, раньше наступает старение особей. В результате таких изменении в популяции и создается плотность населения вида, соответствующая данным условиям среды.
В экспериментах, поставленных в последние годы, было показано, что физиологические особенности исследованных животных точно соответствовали плотностям их популяции. Природа сигналов к перестройке структуры и организации популяций разнообразна, но лучше всего изучены химические сигналы. Так, если из клетки, где было искусственно создано перенаселение зверьков, подавали воздух в клетку с нормальной плотностью содержания животных, то физиология животных в последней изменялась соответственно зверькам перенаселенной клетки. Химическая сигнализация действовала точно и безотказно.
На личинках насекомых, моллюсках, рыбах и личинках амфибий установлено, что продукты обмена веществ животных — метаболиты — и есть те агенты, которые регулируют скорость развития, важнейшие реакции и многие другие физиологические процессы организмов. Выдающийся советский эколог академик С. С. Шварц и его сотрудники показали высокую специфичность метаболитов головастиков лягушек разных видов и популяций.