Le specie indicatrici sono piante e animali che, per la loro presenza, abbondanza, mancanza di abbondanza, o composizione chimica, dimostrano qualche aspetto distintivo del carattere o della qualità di un ambiente.
Per esempio, in luoghi dove minerali ricchi di metalli si trovano sulla superficie del suolo, le specie indicatrici di piante possono essere esaminate per capire i modelli di inquinamento naturale, e possono anche essere uno strumento utilizzato nella prospezione di potenziali corpi minerari. Spesso, le piante indicatrici accumulano grandi concentrazioni di metalli nei loro tessuti. Concentrazioni di nichel fino al 10% sono state trovate nei tessuti di piante indicatrici della famiglia della senape (Alyssum bertolanii e A. murale) in Russia, e una concentrazione grande come 25% si verifica nel lattice di colore blu di Sebertia acuminata dall’isola del Pacifico della Nuova Caledonia. Allo stesso modo, il Becium homblei, legato alla menta, è stato importante nella scoperta di depositi di rame in alcune parti dell’Africa, dove è confinato in terreni contenenti più di 0,16 oz/lb (1.000 mg/kg) di rame, perché può tollerare più del 7% di rame nel suolo. I cosiddetti muschi di rame sono stati usati dai cercatori come indicatori botanici delle mineralizzazioni superficiali di questo metallo in Scandinavia, Alaska, Russia e altrove.
Le piante sono anche usate come indicatori dei minerali di serpentino, un costituente naturale del suolo che in grandi concentrazioni può rendere il substrato tossico per la crescita di molte piante. La tossicità dei suoli influenzati dalla serpentina è principalmente causata da uno squilibrio della disponibilità di calcio e magnesio, insieme alla presenza di grandi concentrazioni di nichel, cromo e cobalto tossici, e piccole concentrazioni di potassio, fosforo e azoto. I suoli serpentinosi sono comuni in alcune parti della California, dove hanno sviluppato una flora distintiva con un certo numero di specie indicatrici, molte delle quali sono endemiche a questo tipo di habitat (cioè, non si trovano da nessun’altra parte). Un genere della famiglia della senape, Streptanthus, ha 16 specie endemiche di siti serpentini in California. Tre specie hanno distribuzioni particolarmente strette: Streptanthus batrachopus, S. brachiatus, e S. niger, sono presenti solo in pochi siti. Streptanthus glandulosus, S. hesperidis, e S. polygaloides mantengono distribuzioni più ampie, ma sono anch’essi limitati a siti di serpentino.
Le piante indicatrici si trovano anche in molte aree semiaride su terreni contenenti selenio. Alcune di queste piante possono accumulare questo elemento in grandi concentrazioni e possono essere velenose per il bestiame, causando una sindrome nota come “barcollamento cieco” o “malattia alcalina”. Le più importanti piante che accumulano selenio in Nord America sono del genere Astragalus, della famiglia delle leguminose. Ci sono circa 500 specie di Astragalus in Nord America, 25 delle quali possono accumulare fino a 15 mila ppm (parti per milione) di selenio nel fogliame. Queste specie di Astragalus possono emettere sostanze chimiche contenenti selenio nell’atmosfera, il che dà alle piante un odore caratteristico e sgradevole.
A volte le specie indicatrici sono usate come misure della qualità dell’habitat o dell’ecosistema. Per esempio, gli animali con un requisito specializzato per le foreste di vecchia crescita possono essere usati come indicatore dell’integrità di quel tipo di ecosistema. Gli uccelli dipendenti dalla vecchia crescita in Nord America includono la civetta maculata (Strix occidentalis), il picchio dal becco rosso (Picoides borealis), il muretto marmorizzato (Brachyramphus marmoratus) e la martora (Martes americana). Se l’area e la qualità della foresta di vecchia crescita in una certa zona è sufficiente per permettere a questi animali indicatori di mantenere popolazioni vitali, questo suggerisce qualcosa di positivo sulla salute del più ampio ecosistema di vecchia crescita. Al contrario, se si ritiene che un piano di taglio proposto rappresenti una minaccia per le popolazioni di queste specie, ciò indica anche una sfida all’integrità della foresta di vecchia crescita in senso lato.
Le specie indicatrici possono anche essere usate come misure della qualità ambientale. Per esempio, molte specie di licheni sono molto sensibili ai gas tossici, come l’anidride solforosa e l’ozono. Queste “specie” (in realtà, i licheni sono una simbiosi tra un fungo e un’alga) sono state monitorate in molti luoghi per studiare l’inquinamento atmosferico. Gravi danni ai licheni sono particolarmente comuni nelle città con inquinamento atmosferico cronico, e vicino a grandi fonti puntuali di gas tossici, come le fonderie di metalli.
Analogamente, gli invertebrati acquatici e i pesci sono stati comunemente studiati come indicatori della qualità dell’acqua e della salute degli ecosistemi acquatici. Se un sito ha popolazioni dei cosiddetti “vermi di fogna” o tubificidi (Tubificidae), per esempio, questo suggerisce quasi sempre che la qualità dell’acqua è stata degradata da immissioni di liquami o altre materie organiche che consumano ossigeno. I vermi tubificidi possono tollerare un’acqua virtualmente anossica, in contrasto con la maggior parte degli animali di ambienti non inquinati, come le effimere (Ephemeroptera) e i plecotteri (Plecoptera), che richiedono condizioni ben ossigenate. Per esempio, le ninfe di plecotteri di cui sopra, se assenti da un ruscello dove normalmente dovrebbero risiedere, potrebbero indicare una mancanza di ossigenazione o la presenza di un inquinante. Le larve di caddisfide, le ninfe di mayfly e le ninfe di stonefly sono spesso usate per valutare la qualità dell’acqua e la presenza di drenaggio delle miniere acide nella Pennsylvania occidentale, dove l’estrazione del carbone è prevalente e può influenzare gli spartiacque vicini.
Un altro esempio attuale riguarda rane e salamandre come specie indicatrici. Le popolazioni di anfibi stanno diminuendo su scala globale. Si pensa che il loro declino sia un indicatore di ambienti contaminati. Pertanto, il numero di anfibi in tutto il mondo viene monitorato da vicino. In un esempio correlato, le uova di alcune specie di uccelli sono testate per la presenza di pesticidi organici.
Molte ricerche vengono fatte dai governi per stabilire con precisione quali specie di piante e animali possono agire come sentinelle di particolari contaminanti ambientali. In questo caso, le specie indicatrici mostrano direttamente la persistenza di sostanze chimiche pericolose nell’ambiente. Attraverso l’uso di specie indicatrici, quindi, si spera che potenziali problemi ambientali possano essere identificati prima che si traducano in danni irrevocabili.