Indikatorarten sind Pflanzen und Tiere, die durch ihr Vorhandensein, ihre Häufigkeit, ihr Fehlen oder ihre chemische Zusammensetzung einen bestimmten Aspekt des Charakters oder der Qualität einer Umgebung aufzeigen.
An Orten, an denen metallreiche Mineralien an der Bodenoberfläche vorkommen, können beispielsweise Indikatorarten von Pflanzen untersucht werden, um die Muster der natürlich vorkommenden Verschmutzung zu verstehen, und sie können sogar ein Hilfsmittel bei der Suche nach potenziellen Erzkörpern sein. Oft akkumulieren die Indikatorpflanzen große Konzentrationen von Metallen in ihrem Gewebe. Nickelkonzentrationen von bis zu 10 % wurden im Gewebe von Indikatorpflanzen aus der Familie der Senfpflanzen (Alyssum bertolanii und A. murale) in Russland gefunden, und eine Konzentration von bis zu 25 % kommt im blau gefärbten Milchsaft von Sebertia acuminata von der Pazifikinsel Neukaledonien vor. In ähnlicher Weise war das mit der Minze verwandte Becium homblei wichtig für die Entdeckung von Kupfervorkommen in Teilen Afrikas, wo es nur in Böden vorkommt, die mehr als 0,16 oz/lb (1.000 mg/kg) Kupfer enthalten, da es mehr als 7% Kupfer im Boden tolerieren kann. Sogenannte Kupfermoose wurden von Prospektoren als botanische Indikatoren für Oberflächenmineralisierungen dieses Metalls in Skandinavien, Alaska, Russland und anderswo verwendet.
Pflanzen werden auch als Indikatoren für Serpentinmineralien verwendet, ein natürlich vorkommender Bodenbestandteil, der in großen Konzentrationen das Substrat für das Wachstum der meisten Pflanzen giftig machen kann. Die Toxizität serpentinbeeinflusster Böden wird meist durch ein Ungleichgewicht in der Verfügbarkeit von Kalzium und Magnesium verursacht, zusammen mit dem Auftreten großer Konzentrationen von giftigem Nickel, Chrom und Kobalt und geringen Konzentrationen von Kalium, Phosphor und Stickstoff. Serpentinböden sind in Teilen Kaliforniens verbreitet, wo sie eine charakteristische Flora mit einer Reihe von Indikatorarten entwickelt haben, von denen viele endemisch für diesen Lebensraumtyp sind (d. h. sie kommen nirgendwo sonst vor). Eine Gattung aus der Familie der Senfgewächse, Streptanthus, hat 16 Arten, die an Serpentinenstandorten in Kalifornien endemisch sind. Drei Arten haben ein besonders enges Verbreitungsgebiet: Streptanthus batrachopus, S. brachiatus und S. niger, kommen nur an wenigen Standorten vor. Streptanthus glandulosus, S. hesperidis und S. polygaloides haben ein größeres Verbreitungsgebiet, sind aber ebenfalls auf Serpentinenstandorte beschränkt.
Indikatorpflanzen kommen auch in vielen semiariden Gebieten auf selenhaltigen Böden vor. Einige dieser Pflanzen können dieses Element in großen Konzentrationen akkumulieren, und sie können für Vieh giftig sein und ein Syndrom hervorrufen, das als „blind staggers“ oder „alkali disease“ bekannt ist. Die wichtigsten selenanreichernden Pflanzen in Nordamerika gehören zur Gattung Astragalus aus der Familie der Hülsenfrüchte. Es gibt etwa 500 Astragalus-Arten in Nordamerika, von denen 25 bis zu 15 Tausend ppm (parts per million) Selen im Laub anreichern können. Diese Astragalus-Arten können selenhaltige Chemikalien an die Atmosphäre abgeben, was den Pflanzen einen unverwechselbaren und unangenehmen Geruch verleiht.
Manchmal werden Indikatorarten als Maß für die Qualität eines Lebensraums oder Ökosystems verwendet. So können zum Beispiel Tiere, die auf alte Wälder spezialisiert sind, als Indikator für die Unversehrtheit dieser Art von Ökosystem dienen. Zu den Vögeln, die auf Altwälder angewiesen sind, gehören in Nordamerika der Fleckenkauz (Strix occidentalis), der Buntspecht (Picoides borealis), der Marmorvogel (Brachyramphus marmoratus) und der Baummarder (Martes americana). Wenn die Fläche und die Qualität von altem Wald in einem Gebiet ausreicht, um lebensfähige Populationen dieser Indikatortiere aufrechtzuerhalten, deutet dies auf einen positiven Zustand des größeren Ökosystems mit altem Wald hin. Im Gegensatz dazu deutet ein geplanter Holzeinschlag, der eine Bedrohung für die Populationen dieser Arten darstellt, auch auf eine Herausforderung für die Integrität des Altwaldes im Allgemeinen hin.
Indikatorarten können auch als Maß für die Umweltqualität verwendet werden. Zum Beispiel sind viele Flechtenarten sehr empfindlich gegenüber giftigen Gasen wie Schwefeldioxid und Ozon. Diese „Arten“ (eigentlich sind Flechten eine Symbiose zwischen einem Pilz und einer Alge) werden vielerorts überwacht, um die Luftverschmutzung zu untersuchen. Schwere Schäden an Flechten sind besonders häufig in Städten mit chronischer Luftverschmutzung und in der Nähe von großen Punktquellen giftiger Gase, wie z.B. Metallschmelzen, zu beobachten.
Auch wirbellose Wassertiere und Fische werden häufig als Indikatoren für die Wasserqualität und die Gesundheit von aquatischen Ökosystemen untersucht. Gibt es an einem Standort beispielsweise Populationen von sogenannten „Abwasserwürmern“ oder Tubificiden (Tubificidae), deutet dies fast immer darauf hin, dass die Wasserqualität durch den Eintrag von Abwasser oder anderen sauerstoffzehrenden organischen Stoffen verschlechtert wurde. Tubificidae können nahezu anoxisches Wasser tolerieren, im Gegensatz zu den meisten Tieren unverschmutzter Umgebungen, wie Eintagsfliegen (Ephemeroptera) und Steinfliegen (Plecoptera), die gut sauerstoffversorgte Bedingungen benötigen.
Oft ist das fehlende Vorhandensein einer Indikatorart ein Hinweis auf Umweltveränderungen oder Verschmutzung. Wenn zum Beispiel die oben erwähnten Steinfliegennymphen in einem Bach fehlen, in dem sie normalerweise zu erwarten wären, könnte dies auf einen Mangel an Sauerstoff oder auf das Vorhandensein eines Schadstoffs hinweisen. Köcherfliegenlarven, Eintagsfliegennymphen und Steinfliegennymphen werden oft verwendet, um die Wasserqualität und das Vorhandensein von saurem Grubenwasser im westlichen Pennsylvania zu bewerten, wo der Kohleabbau weit verbreitet ist und die nahe gelegenen Wassereinzugsgebiete beeinträchtigen kann.
Ein weiteres aktuelles Beispiel sind Frösche und Salamander als Indikatorarten. Die Populationen von Amphibien sind weltweit rückläufig. Man geht davon aus, dass ihr Rückgang ein Indikator für verschmutzte Umgebungen ist. Daher werden die Zahlen der Amphibien weltweit genau beobachtet. In einem verwandten Beispiel werden die Eier bestimmter Vogelarten auf das Vorhandensein von organischen Pestiziden getestet.
Viele Forschungsarbeiten werden von den Regierungen durchgeführt, um genau festzustellen, welche Pflanzen- und Tierarten als Wächter für bestimmte Umweltverschmutzungen dienen können. Dabei zeigt die Indikatorart direkt die Persistenz von gefährlichen Chemikalien in der Umwelt an. Durch den Einsatz von Indikatorarten hofft man also, potenzielle Umweltprobleme zu erkennen, bevor sie zu unwiderruflichen Schäden führen.