2. Использование беспозвоночных в качестве индикаторных организмов

Ответным сигналом простейших на изменение химического состава среды является раздражение, приводящее к каким-либо изменениям других биохимических и физиологических функций организма.

Наиболее изученными с точки зрения использования в аналитических целях являются инфузории Paramecium caudatum. C их помощью возможно определение ионов тяжелых металлов, однако они непригодны для обнаружения и определения анионов. Скорость движения инфузорий повышается при введении в среду их обитания микроколичеств этанола, сахарозы, фурфурола, альдегидов, уксусной кислоты, хлоридов кальция и аммония; добавление хлорида бария замедляет движение клеток. Элементоорганические соединения при определенных концентрациях могут действовать как стимуляторы их размножения. Поведенческие реакции, скорость размножения инфузорий используют для определения указанных выше веществ (табл. 1).

Водных беспозвоночных - ракообразных (чаще всего ветвистоусых рачков, дафний) широко применяют для оценки санитарно-гигиенического состояния вод. В качестве аналитического сигнала в этом случае используют некоторые физиологические показатели: выживаемость, поведенческие реакции, частоту движения ножек, период сокращения сердца (у дафний), окраску тел погибших организмов. Патологические процессы в организмах в зависимости от концентрации определяемого химического соединения могут протекать быстро: сначала наблюдается общее возбуждение, переходящее в депрессию, а затем в результате нарушения деятельности органов движения, дыхания, кровеносной и нервной систем наступают потеря подвижности и летальный исход.

Наиболее исследованными и используемыми в качестве индикаторных организмов являются дафнии, отличающиеся простотой круглогодичного культивирования в лабораторных условиях, высокой чувствительностью и избирательностью к действию различных токсичных органических соединений. К важным факторам относится также возможность автоматической регистрации ответного сигнала дафний на загрязнение окружающей среды. Изменение частоты движения грудных ножек Daphnia magna, так же как и изменение периода сокращения ее сердца, фиксируемое с помощью специальной аппаратуры, является критерием оценки чистоты вод. Регистрацию изменения скорости и траектории движения, фототаксического поведения насекомых (личинок комаров, жука долгоносика, дрозофилы), выживаемости этих организмов используют для определения остаточных количеств пестицидов в воде, экстрактах из почв, растительных и животных тканях.

Наблюдения под микроскопом формы и скорости движения червей, например нематод, пиявок и коловраток, фиксирование продолжительности их жизни позволяют определять микроколичества ионов металлов. В зависимости от концентрации металла в растворе нематоды ведут себя по-разному: в разбавленных растворах они быстро изгибаются то в одну, то в другую сторону, совершая как бы S-образные движения; с повышением концентрации движения становятся вялыми, замедляются. При достижении определенной критической концентрации металла организмы могут погибнуть, о чем свидетельствует выпрямление их тел. Методами последовательного разбавления анализируемого раствора до отрицательной реакции нематод на введение ионов, а также фиксирования продолжительности их жизни в зависимости от концентрации ионов металлов возможно определение микрограммовых количеств серебра, кадмия, цинка и меди.