Las especies indicadoras son plantas y animales que, por su presencia, abundancia, falta de abundancia o composición química, demuestran algún aspecto distintivo del carácter o la calidad de un entorno.
Por ejemplo, en lugares donde hay minerales ricos en metales en la superficie del suelo, las especies indicadoras de plantas pueden examinarse para entender los patrones de contaminación que se producen de forma natural, e incluso pueden ser una herramienta utilizada en la prospección de posibles yacimientos minerales. A menudo, las plantas indicadoras acumulan grandes concentraciones de metales en sus tejidos. Se han encontrado concentraciones de níquel de hasta el 10% en los tejidos de las plantas indicadoras de la familia de la mostaza (Alyssum bertolanii y A. murale) en Rusia, y una concentración de hasta el 25% aparece en el látex de color azul de Sebertia acuminata de la isla del Pacífico de Nueva Caledonia. Asimismo, el Becium homblei, emparentado con la menta, ha sido importante en el descubrimiento de yacimientos de cobre en algunas partes de África, donde se limita a suelos que contienen más de 0,16 oz/lb (1.000 mg/kg) de cobre, porque puede tolerar más del 7% de cobre en el suelo. Los llamados musgos del cobre han sido utilizados por los buscadores como indicadores botánicos de mineralizaciones superficiales de este metal en Escandinavia, Alaska, Rusia y otros lugares.
Las plantas también se utilizan como indicadores de los minerales de serpentina, un constituyente natural del suelo que en grandes concentraciones puede hacer que el sustrato sea tóxico para el crecimiento de la mayoría de las plantas. La toxicidad de los suelos influenciados por la serpentina se debe principalmente a un desequilibrio en la disponibilidad de calcio y magnesio, junto con la aparición de grandes concentraciones de níquel, cromo y cobalto tóxicos, y pequeñas concentraciones de potasio, fósforo y nitrógeno. Los suelos serpentinos son comunes en algunas partes de California, donde han desarrollado una flora distintiva con una serie de especies indicadoras, muchas de las cuales son endémicas de este tipo de hábitat (es decir, no se dan en ningún otro lugar). Un género de la familia de la mostaza, Streptanthus, tiene 16 especies endémicas de los lugares serpentinos de California. Tres especies tienen una distribución especialmente reducida: Streptanthus batrachopus, S. brachiatus y S. niger, sólo se dan en unos pocos lugares. Streptanthus glandulosus, S. hesperidis, y S. polygaloides mantienen distribuciones más amplias, pero también están restringidas a sitios serpentinos.
Las plantas indicadoras también ocurren en muchas áreas semiáridas en suelos que contienen selenio. Algunas de estas plantas pueden acumular este elemento a grandes concentraciones, y pueden ser venenosas para el ganado, causando un síndrome conocido como «tambaleo ciego» o «enfermedad del álcali.» Las plantas más importantes que acumulan selenio en Norteamérica pertenecen al género Astragalus, de la familia de las leguminosas. Hay unas 500 especies de Astragalus en Norteamérica, 25 de las cuales pueden acumular hasta 15 mil ppm (partes por millón) de selenio en el follaje. Estas especies de Astragalus pueden emitir a la atmósfera sustancias químicas que contienen selenio, lo que confiere a las plantas un olor característico y desagradable.
A veces se utilizan especies indicadoras como medidas de la calidad del hábitat o del ecosistema. Por ejemplo, los animales que tienen un requisito especializado para los bosques antiguos pueden utilizarse como indicador de la integridad de ese tipo de ecosistema. Entre las aves que dependen del bosque antiguo en Norteamérica se encuentran el búho moteado (Strix occidentalis), el pico rojo (Picoides borealis), el mérgulo jaspeado (Brachyramphus marmoratus) y la marta de los pinos (Martes americana). Si la superficie y la calidad del bosque antiguo en alguna zona es suficiente para que estos animales indicadores mantengan poblaciones viables, esto sugiere algo positivo sobre la salud del ecosistema antiguo más amplio. Por el contrario, si se considera que un plan de explotación forestal propuesto supone una amenaza para las poblaciones de estas especies, esto también indica un reto para la integridad del bosque antiguo en general.
Las especies indicadoras también pueden utilizarse como medidas de calidad ambiental. Por ejemplo, muchas especies de líquenes son muy sensibles a los gases tóxicos, como el dióxido de azufre y el ozono. Estas «especies» (en realidad, los líquenes son una simbiosis entre un hongo y un alga) se han monitorizado en muchos lugares para estudiar la contaminación del aire. Los daños graves en los líquenes son especialmente frecuentes en las ciudades con contaminación atmosférica crónica y cerca de grandes fuentes puntuales de gases tóxicos, como las fundiciones de metales.
De forma similar, los invertebrados acuáticos y los peces se han estudiado habitualmente como indicadores de la calidad del agua y la salud de los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, si un lugar tiene poblaciones de los llamados «gusanos de las aguas residuales» o tubícidos (Tubificidae), esto casi siempre sugiere que la calidad del agua se ha degradado por la entrada de aguas residuales u otra materia orgánica que consume oxígeno. Los gusanos tubícolas pueden tolerar el agua prácticamente anóxica, en contraste con la mayoría de los animales de entornos no contaminados, como las moscas de mayo (Ephemeroptera) y las moscas de piedra (Plecoptera), que requieren condiciones bien oxigenadas.
A menudo, la falta de presencia de una especie indicadora es indicativa de un cambio o contaminación ambiental. Por ejemplo, las ninfas de las moscas de la piedra mencionadas anteriormente, si están ausentes de un arroyo en el que normalmente se esperaría que residieran, podrían indicar una falta de oxigenación o la presencia de un contaminante. Las larvas de caddisfly, las ninfas de mayfly y las ninfas de stonefly se utilizan a menudo para evaluar la calidad del agua y la presencia de drenaje de minas ácidas en el oeste de Pensilvania, donde la minería del carbón es frecuente y puede afectar a las cuencas hidrográficas cercanas.
Otro ejemplo actual tiene que ver con las ranas y las salamandras como especies indicadoras. Las poblaciones de anfibios están disminuyendo a escala mundial. Se cree que su disminución es un indicador de entornos contaminados. Por ello, se vigila de cerca el número de anfibios en todo el mundo. En un ejemplo relacionado, se analizan los huevos de ciertas especies de aves para detectar la presencia de pesticidas orgánicos.
Los gobiernos están investigando mucho para establecer con precisión qué especies de plantas y animales pueden actuar como centinelas de determinados contaminantes ambientales. En este caso, las especies indicadoras muestran directamente la persistencia de las sustancias químicas peligrosas en el medio ambiente. Mediante el uso de especies indicadoras, pues, se espera poder identificar los posibles problemas medioambientales antes de que provoquen daños irrevocables.