在长期的观察中发现，自然界中有的动植物对环境中的一些物质很敏感。它们对这些物质的多少和变化能产生各种反应或信息。因此，环境学家就用 它们来定性地监测和评价环境质量的好坏和趋势，并且把有这种特性的动植物叫做指示生物。这些动植物有的能指示水污染状况，有的能反应空气污染的轻重和主要的污染物质。
1909年德国学者B·科尔克维茨和M·马松对一些受有机物污染的河流的生物分布情况进行了调查，发现河流的不同污染带，存在着表示这一污染带特性的生物。他们在此基础上提出了指示生物的概念。例如水中存在着责翅目、蜉蝣目稚虫或毛翅目幼虫，水质一般比较清洁；而颤蚓类大量存在或食蚜蝇幼虫出现时，水体一般是受到严重的有机物污染。许多浮游生物、水生微型动物、大型底栖无脊椎动物、摇蚊幼虫、蚤和藻类对水体受到的有机物污染也具有指示作用。此外，还可利用一些生物的行为、生理生化反应等对水污染进行评价。
在陆生动植物中也有许多指示生物。一些鸟类对大气污染，特别是一氧化碳污染反应敏感。如以前就有人用金丝雀监测煤矿坑道中的一氧化碳。许多植物对大气污染的反应也很敏感。例如地衣、苔藓植物、紫花苜蓿等对二氧化硫敏感，唐昌蒲等对氟化氰敏感，烟草对臭氧敏感。很多生长期较长、容易栽培和管理，并对大气污染反应敏感而症状明显的植物，都可作为指示生物。
不同生物对污染物的抗性及耐受力都是有限度的，当污染严重到超过它们的吸收、抵抗力时，它们也会出现各种严重症状，自身生理机能失调或彻底被破坏，甚至枯萎死亡。还有，各种生物对环境因素变动产生的反应，或敏感或耐受力大小，又与它们自身状况 和多种环境因素有关系。如同一物种能力大小有差异、同一个生物不同生长期也会表现出差异；环境中的光照状况，相互作用的温度，相对湿度，土地营养等条件不同，其敏感及耐受力也有所不同。
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