13種獸類股骨的形態(tài)學比較

王震

摘要 比較了虎、獅、棕熊、黑熊等7科13種動物股骨的形態(tài)特征，并測量了股骨長度、兩端寬度和厚度等參數(shù)。結果表明：動物股骨在不同類群間存在著一定的差異，在相同類群中存在著共性特征，具有一定的分類學意義;草食性動物的股骨與食肉動物的股骨存在著明顯的差異，如大轉(zhuǎn)子的位置、股骨頭的形態(tài)、股骨頸等，可用于分類和鑒別;股骨的形態(tài)特征與動物活動方式存在一定的關系，如大轉(zhuǎn)子的位置。該研究將對從事動物骨骼分類或鑒別研究提供一定啟示。

關鍵詞 骨骼形態(tài);股骨;比較解剖;大轉(zhuǎn)子; 股骨頸

中圖分類號 Q954文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）02-0072-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.021

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Morphological Comparison of 13 Species of Mammals Femurs

WANG Zhen （College of Wildlife and Natural Reserve， Northeast Forestry University/Wildlife Testing Center of National Forestry and Grass Administration， Harbin，Heilongjiang 150040）

Abstract The morphological characteristics of 13 species mammals femurs were compared.And some parameters were measured， such as femurs length， width and thickness.The results showed that there were certain taxonomic differences and common features among femurs of different mammals.There was a clear difference between the femurs of herbivores and femurs of carnivores， such as the position of the great trochanter， the shape of the femoral head， the femoral neck， etc..These difference could be used for classification and identification.There was a certain relationship between the morphological characteristics of the femur with the animals activity mode.This study would provide some inspiration for the classification or identification of animal bones.

Key words Bone morphology;Femurs;Comparative anatomy;Greater trochanter;Femoral neck

形態(tài)結構上的顯著差異是動物分類學或動物系統(tǒng)學的主要依據(jù)之一。從進化的角度來看，形態(tài)與功能是相互適應和協(xié)同進化的，功能的分化與多樣化是由于復雜的生態(tài)環(huán)境造成的[1]。與其他適應性變化一樣， 動物的生態(tài)和行為變化將使機體產(chǎn)生一定的幾何結構變化和生理變化， 而機體結構的變化又能反映動物的行為和生態(tài)環(huán)境的變化[2]。動物的骨骼在生物協(xié)同進化過程中發(fā)揮了重要作用[3]。

在獸類骨骼形態(tài)比較研究方面，對動物頭骨和陰莖骨關注較多。動物頭骨是傳統(tǒng)獸類分類學的重要依據(jù)，大量學者對獸類頭骨進行了深入研究。楊奇森等[4-5]、夏霖等[6-8]制定了獸類頭骨的測量標準，為獸類頭骨數(shù)據(jù)的規(guī)范采集發(fā)揮了重要作用。獸類陰莖骨的比較形態(tài)學研究，也有助于系統(tǒng)分類研究，尤其是探討親緣關系較近的種類的分類位置和系統(tǒng)發(fā)育的關系[9]。劉少英[10]利用陰莖骨形態(tài)指標進行了劃分黑腹絨鼠年齡的研究。

在獸類長骨形態(tài)比較方面的研究，相對較少。國內(nèi)從事虎骨鑒定的工作者出版了一些虎骨鑒別的資料和骨骼圖譜[11-12]，古生物研究人員和考古工作者對動物化石進行了比較研究[13-15]。蘇亞[1]進行了太行山獼猴肢骨形態(tài)性別差異等研究。Christiansen[16]利用股骨等四肢長骨的長度和骨干圓周比較了不同動物長骨的幾何相似度等。然而，對不同動物股骨間的形態(tài)特征區(qū)別研究較少。筆者對13種獸類股骨的形態(tài)特征以及有關參數(shù)進行了比較研究。

1 材料與方法

1.1 材料 以國家林業(yè)局野生動植物檢測中心收集的13種動物（包括貓科2種、熊科2種、犬科2種、鼬科2種、鹿科2種、?？?種、兔科2種）股骨為研究對象，詳見表1，觀察它們之間的形態(tài)區(qū)別，并測量一些參數(shù)進行比較。

1.2 研究方法 形態(tài)學方法：通過觀察每種動物的股骨，比較各種動物股骨的異同之處。股骨各部分名稱見圖1。

形態(tài)計量法：將股骨置于平面上，參照安格拉·馮登德里施（Angelavonden-Driesch）等的骨骼測量方法[17-18]測量股骨的長（L）、寬（W）、厚（T）等數(shù)據(jù)，并進行比較分析。該研究使用電子游標卡尺和高度游標卡尺測量了股骨長度L、上端寬Ws、上端厚Ts、下端寬Wx、下端厚Tx、1/2 L骨干處寬Wz和厚度Tz，具體測量方法見圖2。

2 結果與分析

2.1 股骨形態(tài)特征的比較 經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，不同類群的股骨形態(tài)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。股骨頭和大轉(zhuǎn)子的相對高度位置以及骨干的形態(tài)存在較大差別，各種動物的股骨特征比較見表2。草食動物股骨的大轉(zhuǎn)子形態(tài)與肉食性動物股骨存在明顯差異，3種草食性動物的大轉(zhuǎn)子呈尖狀突出、高出股骨頭甚多，食肉動物中貓科動物和鼬科動物大轉(zhuǎn)子和股骨頭幾乎等高;熊科動物大轉(zhuǎn)子低于股骨頭甚多;犬科動物的大轉(zhuǎn)子略低于股骨頭。

8種食肉動物的股骨頸均非常明顯，而綿羊、獐、狍股骨頸不明顯，尤其是上面股骨頭關節(jié)面已延伸至骨干中央，東北兔、家兔股骨頸介于兩類之間;這些區(qū)別可能與股骨轉(zhuǎn)動幅度相關，可能影響到動物的跳躍能力以及奔跑速度。

在骨干的形態(tài)上，也存在一定的差別。典型的是貓科和熊科4種動物的骨干較扁（即骨干的左右徑明顯大于前后徑），而其他科動物（如狼、犬、獐、狍、綿羊等）則相反，這可能與股骨主要受力方向相關。

通過以上比較可以看出，不同科動物間股骨的形態(tài)存在明顯區(qū)別。

2.2 股骨有關參數(shù)的比較

2.2.1 股骨兩端寬度比較。

從圖3可以看出， 13種動物股骨上端相對寬度（上端寬度與股骨長度的比值）比較接近，僅紫貂和東北兔股骨上端相對寬度偏低。從圖3可以看出，股骨下端相對寬度的曲線波動不大，除兔科2種動物外，其他動物股骨下端相對寬度變化不大，說明其他動物股骨下端的相對寬度比較接近。由此可見，股骨上、下端的相對寬度在不同動物間的差異不明顯。

2.2.2 股骨兩端厚度比較。從圖4可以看出，在13種動物中，股骨上端的相對厚度（股骨上端厚度與股骨長度比值）最大是虎和水貂，最小的是兔科動物，鹿科2種動物股骨上端的相對厚度也較小。整體上看，股骨上端相對厚度在不同動物類群中未觀察到較明顯的規(guī)律性。

從股骨下端相對厚度曲線來看，曲線波動較大，說明不同動物間股骨下端的相對厚度差別明顯。從圖4可以看出，3種草食性動物股骨下端的相對厚度最大，明顯高于其他動物，由此可見草食動物股骨下端厚度較大。在食肉動物中，貓科和犬科動物股骨下端的相對厚度明顯高于熊科動物，說明熊科動物股骨下端的厚度相對較小。股骨下端的相對厚度在不同科間表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。

2.2.3 股骨寬厚比分析。從圖5可以看出，在13種動物股骨中，虎股骨上端寬后比（寬度與厚度的比值）最小，說明其上端相對厚度最大，這可能與虎股骨的小轉(zhuǎn)子非常發(fā)達有關，當股骨平放時，其小轉(zhuǎn)子成為支點。

從圖5中股骨下端的寬后比可以看出，熊科和鼬科4種動物股骨下端的寬度明顯大于厚度，貓科2種動物股骨下端的寬度和厚度幾乎等長，犬科、鹿科、?？坪屯每频?種動物股骨下端的寬度明顯小于其厚度。

從股骨1/2處骨干的寬厚比（寬度與厚度的比值）曲線可以看出，貓科和熊科4種動物股骨骨干略扁（寬厚比>1），犬科和3種草食動物股骨骨干與之相反（寬厚比<1）。這與觀察到的股骨骨干特征相符。

3 討論

大轉(zhuǎn)子和股骨頭的相對位置，在3種草食性動物中，前者高于后者;2種貓科動物幾等高，犬科動物是前者略低于后者，熊科動物是大轉(zhuǎn)子顯著低于股骨頭;這可能與動物活動時股骨轉(zhuǎn)動的角度相關。大轉(zhuǎn)子越低，可能越適合大角度轉(zhuǎn)動，比如熊的大轉(zhuǎn)子最低，其可以直立行走，其股骨轉(zhuǎn)動角度超過90°，而人類的大轉(zhuǎn)子也明顯低于股骨頭的高度[19]，也證實了這一點。在這些動物中，相對于貓科動物和犬科動物，3種草食動物股骨轉(zhuǎn)動的角度更小，因此其大轉(zhuǎn)子的高度更高。

4 結論

該研究比較了13種動物股骨的形態(tài)特征及部分形態(tài)參數(shù)，得出了如下結論：動物股骨在不同類群間存在著一定的差別，在相同類群中存在著共性特征，具有一定的分類學意

義;草食性動物的股骨與食肉動物的股骨存在著明顯的差別，可用于分類和鑒別;股骨的形態(tài)特征與動物活動方式存在一定的關系，如大轉(zhuǎn)子的位置、股骨頸、股骨下端寬高比等。

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