本研究以无齿相手蟹作为研究对象，综合形态学、生理学、生物化学的方法和技术，辅以电子显微镜、生化酶学、微量元素分析等手段，探讨了水体Cu²⁺对无齿相手蟹的毒性作用机制。主要研究结果与结论如下：1．水体Cu²⁺在无齿相手蟹体内的积累、分布和毒性作用通过在水环境中添加不同浓度的Cu²⁺，观察其对无齿相手蟹的急性和亚急性毒性作用。结果表明，所有对照组无齿相手蟹全部存活。42mg/l Cu²⁺浓度处理组的蟹在24h内全部死亡。经计算得出Cu²⁺对无齿相手蟹成蟹的24、48、72和96h的LC₅₀分别是21．33、16．59、15．18和14．18mg/l，并得到安全浓度为0．14 mg/l。采用单因子梯度试验，研究在水中添加0．00、0．01、0．10、1．00、5．00和7．50 mg/l Cu²⁺后Cu²⁺在无齿相手蟹主要组织器官中的分布情况。结果表明：随着水体中Cu²⁺浓度的升高，蟹外壳、鳃和肝胰腺中Cu²⁺的含量均随之增加。其中肝胰腺增加最多，鳃次之，外壳最少。当水体中Cu²⁺浓度为7．50mg／l时肝胰腺中Cu²⁺的含量达到了0．2864 mg／g，为对照组的8．2倍，是相同Cu²⁺浓度处理组外壳和鳃中Cu²⁺含量的4．3倍和2．3倍，即随着水体中Cu²⁺浓度的升高，肝胰腺是无齿相手蟹Cu²⁺蓄积的重要靶器官。2．水体Cu²⁺对无齿相手蟹细胞和组织器官的影响采用生态学单因子梯度试验，观察在水体中添加0．00、0．01、0．10、1．00、5．00和7．50 mg/l的Cu²⁺对无齿相手蟹鳃显微结构的影响。结果表明，0．01 mg/lCu²⁺处理组鳃与对照组鳃相比无显著差异。随着水体中Cu²⁺浓度的升高，鳃轴血腔中血细胞数量增多：鳃叶肿胀，鳃叶上皮层变薄，血腔增大；角质膜拱起、断裂、溶解甚至瓦解，角质膜与上皮细胞层出现较大的空泡；上皮细胞排列混乱，血细胞肿胀;部分上皮细胞坏死，一些上皮细胞冲出瓦解了的角质膜，血细胞与上皮细胞混在一起。鳃叶顶端上皮被破坏，大量上皮细胞进入亚几丁质空间，亚几丁质空间变窄，有的甚至几乎消失。本研究结果显示高浓度的Cu²⁺对无齿相手蟹鳃显微结构造成明显的损伤。本研究还进一步观察了水体中添加0．00和7．50 mg/l的Cu²⁺对无齿相手蟹肝胰腺超微结构的影响。结果表明：暴露于7．50mg／l Cu²⁺中时，与对照组相比，肝胰腺细胞核和细胞器的结构均发生了明显的变化。核外膜大部分解体，核内膜部分解体，核物质外溢；异染色质断裂并凝聚成许多不规则小块分布在核内以及核膜周围；常染色质电子密度增加。微绒毛变得杂乱无章，部分微绒毛开始脱落；基膜变形呈波纹状且发生肿胀，柱状细胞与基膜之间产生狭长的空腔；内质网解体成为许多大小不同的小泡，小泡上的核糖体脱落，形成光滑小泡；线粒体的脊变模糊，内室肿胀，部分线粒体严重空泡化。本研究结果表明高浓度的Cu²⁺对无齿相手蟹肝胰腺超微结构也会造成严重的损伤，从而进一步影响其正常生理功能。3．水体Cu²⁺对无齿相手蟹生化酶和金属硫蛋白的影响采用生态学单因子梯度试验，观察在水体中添加0．00、0．01、0．10、1．00、5．00和7．50 mg/l的Cu²⁺对无齿相手蟹肝胰腺的酶活性和蛋白质的影响。结果表明：不同浓度的Cu²⁺对无齿相手蟹的胃蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和类胰蛋白酶四种消化酶酶活表现出不同程度的抑制作用。Cu²⁺浓度越高，对酶的抑制作用越明显。其中，类胰蛋白酶最为敏感，平均抑制率达到了45．86％，最低和最高抑制率分别达到32．86％和52．86％。对淀粉酶的抑制作用最小，平均抑制率为16．89％，最低抑制率仅为5．74％。水环境中Cu²⁺对四种消化酶的平均抑制率由大到小依次为：类胰蛋白酶>纤维素酶>胃蛋白酶>淀粉酶。表明其消化酶活性的变化能灵敏的反映出Cu²⁺对无齿相手蟹毒性作用的程度。水环境中的Cu²⁺对代谢酶活力的影响与酶的结构和功能密切相关。水体Cu²⁺对无齿相手蟹肝胰腺代谢酶活力的影响方式为：随着水体Cu²⁺浓度的升高，Cu-Zn SOD活力变化趋势呈先减弱后增强；ACP酶活力变化趋势呈先增强后减弱；AKP酶活力变化比较复杂，呈先增强后减弱再增强再减弱的趋势；GPT和GOT酶活力的变化趋势类似，均呈先减弱后增强再减弱的变化趋势。水体中添加0．01 mg/l Cu²⁺就对无齿相手蟹代谢酶活力产生显著影响。表明肝胰腺代谢酶活力的变化可以灵敏地反映Cu²⁺的胁迫程度和毒性。采用血红蛋白／镉饱和法，观察在水体中添加0．00、0．01、0．10、1．00、5．00和7．50 mg／l的Cu²⁺对无齿相手蟹肝胰腺金属硫蛋白（MT）含量的影响，结果表明：随着水体中Cu²⁺浓度的升高，MT合成量总体呈增加的趋势。0．01mg／l Cu²⁺处理组MT合成量与对照组之间无显著性差异。当水体中Cu²⁺浓度为0．10 mg／l时，MT合成量显著增加到3．75 mg／g，为对照组的4．26倍；当水体中Cu²⁺浓度增加至1．00 mg/l和5．00 mg/l时，MT合成量继续增加，分别增至4．89 mg/g和5．77mg／g;当水体中Cu²⁺浓度达到实验组Cu²⁺最高浓度水平7．50 mg/l时，MT合成量虽比5．00 mg/l处理组有所增加，但两者无显著差异。通过本研究，认为MT可作为重金属Cu²⁺暴露的生物指标。由以上结果可以推断水体中Cu²⁺被无齿相手蟹吸收后，随着血淋巴运至全身各处，并主要蓄积在肝胰腺内。因此肝胰腺是Cu²⁺蓄积的重要靶器官。此外，Cu²⁺对机体的酶和MT产生影响，尽管各种酶和MT对其影响方式不同，但是其活性或含量的变化均能较灵敏地反映其受Cu²⁺胁迫的程度，因此可作为长江口滨岸带Cu²⁺污染的监测指标。综上所述，当无齿相手蟹受到水体中Cu²⁺的毒性作用时，首先会表现在对上述酶和生物大分子产生影响，然后再表现出对组织器官、个体和群体产生影响。本项研究首次确定了无齿相手蟹对水体中Cu²⁺的半致死浓度，并较为彻底地弄清了水体Cu²⁺在无齿相手蟹体内的积累特征，明确了水体Cu²⁺对无齿相手蟹蛋白质、酶分子、细胞以及组织器官的影响方式，初步揭示了水体Cu²⁺对无齿相手蟹的毒性作用机制。这不仅为无齿相手蟹作为长江口滨岸带Cu²⁺的指示生物提供了丰富的实验数据和理论依据，对河口区环境的检测及保护也具有重要意义，而且对经济甲壳动物的生态毒理学研究也具有一定参考价值。