Флора острова содержит примерно 160 видов высших растений, среди которых господствуют представители маревых, сложноцветных, злаков, крестоцветных и бобовых. Большая часть, 9/10 территории острова, занята глинистой полынно-биюргуновой пустыней с редкими кустами саксаула. Из куртинок сизо-серой полыни, темно-зеленых и бурых биюргунов складывается типичная мозаика пустынь; здесь же обычны светло-зеленые или желтовато-белесые дерновины пырея и ковыля. На супесях у песчаных гряд пырей и ковыль с примесью мятлика и мортука образуют лужайки. Деревья саксаула на острове сейчас редко превышают 2 метра высоты. Из-за неумеренной эксплуатации в прошлом некогда богатые саксауловые рощи острова сильно изрежены.
Весной с появлением эфемеров пустыня преобразуется. То тут, то там пестреют тюльпаны, пышные розовые соцветия крупноплодника, фиолетовые герани, желтые цветы леонтицы сомнительной, вздутые шарами плоды которой летом будут хлопать по ногам, как выстрелы. Вокруг кустов, где влажность почвы больше, расцветают нежные хохлатки. Особый вид придает пустыне ревень благодаря его огромным, распростертым по земле листьям и высоким красно-розовым соцветиям. Кое-где в центре плато встречаются участки, поросшие персидской розой.
На склонах балок и по обрывам можно найти цветы красного козлобородника, белой абмербоа туранской, конусовидные беловато-лиловые соцветия заразихи. Встречаются и каперсы с их крупными белыми цветами весной и сочными плодиками, напоминающими миниатюрные арбузы, летом. С весны и до осени цветут кусты тамариска, образуя нежные розовые кружева в песках и обрывах. В центре острова есть еще один цветущий кустарник — карагана. Кое-где, например в Карагансае, образуются большие заросли караганы, и ее золотисто-желтые цветы ярко выделяются на общем унылом фоне пустыни.
Полоса песков, окаймляющих остров с трех сторон, покрыта наиболее разнообразной растительностью. Первые, прибрежные гряды песков зарастают тростником и вейником или кустами тамариска, селитрянки Шобера, лицием русским и эфедрой. Дальше от моря пески зарастают саксаулом, курчавкой, вьюнком кустарниковым, джузгуном и астрагалом. В травянистом покрове типичны песчаная полынь, пырей, волоснец гигантский, аристида, бескильница, прибрежница и ярко цветущие козлобородник, астры, угольки в огне, темно-фиолетовые реамюрии. В межгрядовых понижениях сплошной покров образует эфедра. Весной и в начале лета пряные запахи цветущих кустарников напоминают сад, а плодоносящие кусты селитрянки, эфедры, лиция, джузгунов дают обильные ягодные и плодовые корма для многих животных.
Животный мир. Фауна Барсакельмеса, как типично островная, бедна видами. Здесь обитает 1 вид амфибий, 8 видов рептилий, 211 — птиц (считая с пролетными) и 12 — млекопитающих. От числа видов, обитающих в пустынях по берегу Аральского моря, это составит: рептилий — около 27 процентов, птиц — 95, млекопитающих — 30 процентов.
Барсакельмес никогда не покрывался водами моря, и его фауна, за исключением птиц и крупных зверей, способных переходить зимой по льду с материка на остров, может рассматриваться как изолированная часть коренной фауны, существовавшей в Приаралье до обособления острова.
Единственный вид земноводных острова — зеленая жаба довольно многочисленна. Экологической спецификой ее можно считать большую стойкость к малой влажности и высоким температурам. Концентрируясь на период размножения в немногих временных пресных водоемах, она уже в начале лета широко расселяется по острову. Так, в мае мы встречали жаб и на возвышенной части острова, в 3–4 километрах от ближайшего водоема.
Среди рептилий абсолютно господствует такырная круглоголовка. Она населяет глинистую полынно-биюргуновую пустыню. Учеты, проведенные нами в первых числах мая 1962 года, дали показатель численности в среднем 16 особей на 10 километров маршрута.
В той же полынно-биюргуновой пустыне, прячась в трещинах почвы, обитает пискливый геккончик. Численность их также относительно высока, поскольку этого скрытного геккон-чика нам удавалось ловить до 3–4 за экскурсию. Третий вид ящериц — быстрая ящурка — обитает только в полосе песчаных дюн; численность ее невысока и в пересчете на 10 километров маршрута не превышает 6–7 особей.
Самая многочисленная змея острова — щитомордник. Он населяет также полынно-биюргуновую пустыню, особенно охотно держась в участках, поросших саксаулом. Песчаной полосы он избегает, встречаясь здесь у самого моря только в жаркий период года. В начале мая щитомордники еще были активны по утрам, и даже днем их можно было увидеть лежащими у входа в норы сусликов или в кустах саксаула. О численности этого вида на Барсакельмесе свидетельствует факт поимки нами за 5 дней экскурсии 11 щитомордников. По данным зоолога Д. И. Папортного, щитомордник кормится летом тушканчиками, хомячками, гекконами и фалангами. В желудках щитомордников, добытых нами, были только птицы (малые жаворонки, пеночка, горихвостка). Возможно, в мае, в период гнездования птиц, они оказываются наиболее доступным кормом для этих ядовитых змей.
В глинистой пустыне обитает и стрела-змея, отсутствующая в песках, что необычно для этого вида на материке. Сюда ее привлекает обилие основного корма — ящериц. В глинистой пустыне численность стрелы-змеи составляет 2–3 особи на 10 километров маршрута, что для этого вида можно считать весьма высокой плотностью поселения.
Третья змея острова — узорчатый полоз — держится только в зарослях тростника и кустарников по берегам озер; численность ее невысокая.
Недавно на острове появился четвертый вид змей — водяной уж, которого не отмечали на острове за всю историю его изучения. Как сообщил В. Л. Рашек, ужей принесли на Барсакельмес с полуострова Куланды в июле 1962 года сильные штормы с ветрами северо-западного направления. Они прижились, заселили весь остров и стали теперь обычными его обитателями. Вероятно, за длительную историю острова водяные ужи не один раз попадали сюда, но в прошлом они не выживали на острове, лишенном мелководных заливов и бухт, где только и держатся мальки аборигенных рыб Аральского моря — единственный корм водяных ужей. В этот раз положение изменилось.
В 1954–1961 годах при акклиматизации кефали в Аральское море случайно завезли и мелких рыбёшек — бычков и атеринку. Эти рыбки быстро заселили все Аральское море, в том числе и прибрежные воды Барсакельмеса, — это обеспечило водяных ужей обильным кормом. Заселение Барсакельмеса водяными ужами — весьма поучительный пример того, какие непредвиденные последствия может иметь завоз новых видов, в данном случае бычков и атеринки.
В бугристых песках, по обрывам и на прилежащих участках глинистой пустыни держится немногочисленная среднеазиатская черепаха. Приуроченность вида к этим биотопам определяется наибольшим числом бобовых и другого разнотравья — ее излюбленных кормовых растений в этих местах.
В основном ландшафте острова — в глинистой пустыне самые многочисленные птицы — малые жаворонки. На 1 километр маршрута в начале мая встречаются 3–4 жаворонка, и беспрерывно слышны их песни. Под куртиной злака или полыни, в неглубокой ямке под нависающими стеблями, спрятаны их гнезда. Значительно уступают жаворонкам по численности каменки, гнездящиеся в норах сусликов и щелях обрывов.
По вечерам очень оживляют пустыню своим громким, но мелодичным свистом авдотки. Днем нередко можно увидеть бегущую авдотку в характерной позе — с вытянутой шеей и слегка согнутыми ногами. Вот она плавно обогнула куст, осмотрелась своими большими выпуклыми глазами, подогнула длинные ноги и села, затаившись. Здесь же можно найти и кладку ее яиц в небольшой ямке с мягкой пылью на дне. Среди глинистой пустыни нередко встречаются еще два кулика — азиатский и морской зуйки. Гнездятся здесь несколько пар цветных дроф-вихляев и чернобрюхие рябки.
На такырах обычны парочки пеганок, а также огарь — утка, гнездящаяся в норах лисиц и трещинах обрывов. Она постоянно прилетает утром к домам заповедника, где кормится отбросами, совершенно не боясь людей.