白鷺和大白鷺羽毛顯微結(jié)構(gòu)觀察

侯森林，費(fèi)宜玲，劉大偉*，張 寧

(1.南京森林警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，野生動(dòng)植物物證技術(shù)國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023；2.國家林業(yè)和草原局森林公安司法鑒定中心，江蘇 南京 210023)

羽毛是鳥類表皮細(xì)胞衍生的角質(zhì)化產(chǎn)物，被覆在體表，是野生動(dòng)物案件中對鳥類進(jìn)行種屬識(shí)別的重要依據(jù)之一。利用羽毛進(jìn)行物種鑒定有兩種成熟的方法，一是利用分子生物學(xué)方法，二是通過形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。分子生物學(xué)對檢材的要求比較高，而實(shí)際鑒定中的羽毛有的已經(jīng)理化處理，不能提取出DNA，無法利用此方法來進(jìn)行物種的鑒定，同時(shí)DNA鑒定成本相對較高、鑒定時(shí)間相對較長。相對而言，鳥羽形態(tài)結(jié)構(gòu)鑒定的影響因素相對較少，因此利用羽毛顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行物種鑒定具有一定的優(yōu)勢。

鳥羽分為正羽、絨羽和纖羽等，其中正羽為主要分布于體表及被覆體外的大型羽片，絨羽密生在正羽下面，蓬松成絨狀，纖羽散在正羽及絨羽之間[1]。飛羽、尾羽和體羽主要由有鉤羽小枝和無鉤羽小枝組成，絨羽主要由節(jié)狀羽小枝組成，研究內(nèi)容包括絨羽的節(jié)基長、節(jié)直徑、節(jié)間距，飛羽、尾羽羽小枝上的腹齒、纖毛、羽小鉤以及同種性別間羽毛顯微結(jié)構(gòu)的差異[2-4]等，涉及的類群包括鸮形目[5-7]、雞形目[8-9]、隼形目[10-12]、鶴形目[13-15]等。這些均可作為分類學(xué)研究和物種鑒定的科學(xué)依據(jù)，對保障瀕危野生鳥類生存具有重要意義。

白鷺(little egret,Egrettagarzetta)和大白鷺(great egret,E.alba)通體白色，外觀形態(tài)主要區(qū)別于體型大小，二者是案件中比較常見的物種，而羽毛是鳥類案件現(xiàn)場最容易獲得的物證之一。白鷺和大白鷺羽毛的宏觀形態(tài)極為相似，僅憑羽毛的外觀形態(tài)無法識(shí)別，故本研究選用兩種鳥的飛羽、胸羽、尾羽及蓑羽4類羽毛進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察，以期為白鷺和大白鷺的種屬鑒定提供參考，同時(shí)為二者羽毛的研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 供試材料及處理

供試樣本來自于南京森林警察學(xué)院動(dòng)物標(biāo)本室及執(zhí)法機(jī)構(gòu)委托國家林業(yè)和草原局森林公安司法鑒定中心進(jìn)行鑒定的檢材，所選白鷺和大白鷺均為成體，且均在繁殖期，分別剪取白鷺和大白鷺飛羽、胸羽和尾羽各10片(每個(gè)體取2～3片)，樣本來源于8個(gè)不同個(gè)體(每種4個(gè)體)，其中飛羽、胸羽和尾羽選擇羽片中間部位作為研究對象。由于蓑羽未形成羽片，則分別取白鷺和大白鷺背部蓑羽各8根(每個(gè)體取4根)作為研究對象。

將所取的羽毛分別放入盛有95%乙醇與乙醚(體積比為1∶1)混合液的試管內(nèi)脫脂20 min，用無水乙醇浸泡清洗，在通風(fēng)處自然晾干，再通過超聲波振蕩器使其羽小枝展開，將處理后的羽毛樣本放入S-3400NⅡ型掃描電鏡(日本日立公司產(chǎn))內(nèi)觀察飛羽、胸羽、尾羽和蓑羽的結(jié)構(gòu)與形態(tài)并拍照[16]，同時(shí)記錄羽小枝上的基柄長、腹齒數(shù)、羽小鉤數(shù)和纖毛數(shù)，每個(gè)因子均記錄30組數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 18.0對觀察得出的4類羽毛的4個(gè)因子數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性分析采用單因素方差分析，P<0.05 表示差異顯著，P<0.01 表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

掃描電鏡觀察后發(fā)現(xiàn)白鷺和大白鷺的飛羽、胸羽和尾羽均由有鉤羽小枝和無鉤羽小枝組成，羽枝一側(cè)為有鉤羽小枝，另一側(cè)為無鉤羽小枝。飛羽和尾羽相鄰羽枝的有鉤羽小枝和無鉤羽小枝可以緊密地勾連在一起，形成堅(jiān)實(shí)的羽片；而胸羽未能形成緊密堅(jiān)實(shí)羽片，羽小枝排列較為松散，蓑羽均由若干完整蓑羽羽枝組成，兩側(cè)羽小枝差異不明顯，且均無羽小鉤(圖1)。

2.1 飛羽的觀察比較

2.1.1 白鷺飛羽

無鉤羽小枝在羽枝一側(cè)排列緊密，彼此間相疊平行，羽枝中部的羽小枝從基部到中段部位略微向內(nèi)卷縮，羽小枝基柄部扁平，基柄部末端出現(xiàn)4～5枚鋸齒狀腹齒，在羽小枝末端變細(xì)延長，呈細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)(圖1A)。有鉤羽小枝較無鉤羽小枝略長，彼此交錯(cuò)平行，緊致排列，羽小枝中段部分有彎曲現(xiàn)象，彎曲弧度不大，并向羽枝方向彎曲，在彎曲部位往上著生2～3枚扁平狀腹齒，羽小鉤著生在腹齒上部，彎向基柄一側(cè)，一般為3～4枚，纖毛著生于羽枝的中下段，在羽小枝的末端對生于兩側(cè)，一般為5～6對，且兩側(cè)長度基本一致(圖1B)。

2.1.2 大白鷺飛羽

大白鷺飛羽和白鷺飛羽微觀結(jié)構(gòu)相同，都是由無鉤羽小枝和有鉤羽小枝構(gòu)成。無鉤羽小枝緊密平行排列在羽枝一側(cè)，并有一定弧度的彎曲，靠近羽小枝末端著生有鋸齒狀腹齒3～4枚，羽小枝末端變細(xì)延長，呈細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)(圖1C)。有鉤羽小枝垂直于羽枝展開，相較于無鉤羽小枝長度略長，羽小枝中段部分有波浪形彎曲，彎曲弧度和白鷺相近，在彎曲部位往上著生2～3枚鋸齒狀腹齒，彎向基柄一側(cè)，彎曲度和白鷺相似，且羽小鉤數(shù)量和白鷺相當(dāng)，纖毛對生于羽小枝末端，兩側(cè)長度不一，多為4～5對(圖1D)。

記錄白鷺和大白鷺飛羽有鉤羽小枝的羽小鉤、腹齒、纖毛數(shù)、柄長以及無鉤羽小枝的腹齒以及基柄長數(shù)據(jù)各30組，對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果見表1。

表1 白鷺和大白鷺飛羽的羽小枝微觀結(jié)構(gòu)差異比較

分析表明，除有鉤羽小枝和無鉤羽小枝的腹齒外，其余幾個(gè)因子在白鷺和大白鷺之間均存在極顯著的差異，故飛羽有鉤羽小枝的基柄長、羽小鉤數(shù)和纖毛數(shù)和無鉤羽小枝的基柄長均可作為二者的鑒別依據(jù)。

2.2 胸羽的觀察比較

2.2.1 白鷺胸羽

白鷺的胸羽羽枝斜生于羽軸上，羽小枝斜生于羽枝上，其夾角不超過45°。無鉤羽小枝在羽枝一側(cè)排列稀疏，彼此平行不交錯(cuò)，羽小枝基部為扁平狀，到末端逐漸收縮變窄，并有3～4枚鋸齒狀腹齒著生于近末端部位，部分無鉤羽小枝末端變細(xì)延長，呈細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)(圖2A)。有鉤羽小枝與無鉤羽小枝近似等長，有鉤羽小枝之間緊密排列，但卻比飛羽的有鉤羽小枝排列稀疏，在有鉤羽小枝中段著生1枚扁平狀腹齒，從中段到末端著生2～3枚羽小鉤，纖毛著生于單側(cè)，為2～3枚，末端羽小枝異化為細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，長度較長(圖2B)。

2.2.2 大白鷺胸羽

大白鷺胸羽羽片上的羽枝結(jié)合更為緊密，和白鷺胸羽微觀結(jié)構(gòu)基本相同，均由無鉤羽小枝和有鉤羽小枝構(gòu)成。大白鷺胸羽無鉤羽小枝排列比飛羽無鉤羽小枝稀疏，羽小枝彼此間相互平行，并有一定間隙，與羽枝呈45°夾角，鋸齒狀腹齒著生于羽小枝近末端，梯狀排列，末端變細(xì)延長，呈絲狀結(jié)構(gòu)(圖2C)。有鉤羽小枝排列較為緊密，彼此間相互平行不交叉，和白鷺胸羽有鉤羽小枝形態(tài)相近。羽小鉤著生于羽小枝中段部分，從中段部分單側(cè)向末端逐步擴(kuò)展形成羽小鉤3～4枚，彎向基柄一側(cè)，彎曲程度較大，纖毛著生于羽小枝近末端，單側(cè)著生，數(shù)目多為4～5枚(圖2D)。

記錄白鷺和大白鷺胸羽有鉤羽小枝的腹齒數(shù)、羽小鉤和纖毛數(shù)、基柄長以及無鉤羽小枝的腹齒數(shù)和基柄長數(shù)據(jù)各30組，對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果如表2。

表2 白鷺和大白鷺胸羽羽小枝微觀結(jié)構(gòu)差異比較

分析表明，上述的幾個(gè)因子在白鷺和大白鷺之間均存在顯著或極顯著的差異，故胸羽有鉤羽小枝的基柄長、腹齒數(shù)、羽小鉤和纖毛的總數(shù)以及無鉤羽小枝的基柄長和腹齒數(shù)均可作為二者的鑒別依據(jù)。

2.3 尾羽的觀察比較

2.3.1 白鷺尾羽

白鷺的尾羽羽小枝斜生于羽枝上，與基柄夾角近45°，有鉤羽小枝比無鉤羽小枝略長(圖3A、3B)。無鉤羽小枝排列較為稀疏不緊密，彼此相互平行，在無鉤羽小枝近末端部位著生2～3枚鋸齒狀腹齒，在無鉤羽小枝末端變細(xì)延長，呈細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，長度較長(圖3A)。有鉤羽小枝排列較為緊密，羽小枝之間相互平行排列，基部到中段部位扁平狀，1枚扁平狀腹齒著生于羽小枝中上部位，羽小鉤彎曲程度明顯，并彎向基柄一側(cè)，羽小鉤數(shù)量多為4～5枚，且長度較長，纖毛對生于有鉤羽小枝下端部位，多為6～7對，一側(cè)明顯，另一側(cè)不明顯，且羽小枝兩側(cè)的纖毛長度不一(圖3B)。

2.3.2 大白鷺尾羽

大白鷺尾羽羽小枝也斜生于羽枝上，與基柄夾角約45°，近似于白鷺尾羽的微觀結(jié)構(gòu)，無鉤羽小枝和有鉤羽小枝構(gòu)成緊密程度也相似(圖3C、3D)。無鉤羽小枝緊密排列在羽枝一側(cè)，彼此間相疊平行，無鉤羽小枝近末端著生2～3枚鋸齒狀腹齒，且腹齒延伸處方向有3～4枚纖毛著生于末端羽小枝單側(cè)，且末端羽小枝變細(xì)延長，呈細(xì)長結(jié)構(gòu)(圖3C)。有鉤羽小枝相互緊密排列，彼此間有輕微重疊，腹齒出現(xiàn)在羽小枝中段，多為1～2枚，羽小鉤著生于中上段部位，彎曲程度較為明顯，長度較長，偏向基柄，多為4～5枚，纖毛對生于有鉤羽小枝下端至末端，多為7對，且兩側(cè)纖毛近似等長(圖3D)。

記錄白鷺和大白鷺尾羽有鉤羽小枝的羽小鉤、腹齒數(shù)、纖毛數(shù)、基柄長以及無鉤羽小枝的腹齒數(shù)及基柄長數(shù)據(jù)各30組，對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果見表3。

表3 白鷺和大白鷺尾羽的有鉤羽小枝微觀結(jié)構(gòu)差異比較

分析表明，上述的幾個(gè)因子在白鷺和大白鷺之間均存在極顯著的差異，故尾羽的有鉤羽小枝的基柄長、腹齒數(shù)、羽小鉤和纖毛的總數(shù)以及無鉤羽小枝的基柄長和腹齒數(shù)均可作為二者的鑒別依據(jù)。

2.4 蓑羽的觀察比較

蓑羽是鷺科鳥類所特有的一種裝飾性羽毛，僅處于繁殖期的成鳥才具有，其外形如同蓑衣，主要著生在胸部及背部，不能形成羽片，形態(tài)細(xì)長。

2.4.1 白鷺?biāo)蛴?/p>

白鷺的蓑羽羽小枝斜生在羽枝上，排列極為稀疏，彼此間相互平行，羽枝兩側(cè)均未發(fā)現(xiàn)腹齒與羽小鉤，一側(cè)羽小枝中部單側(cè)多著生1枚纖毛，偶有2枚；另一側(cè)羽小枝長度相對較長，中部單側(cè)多著生2～4枚纖毛，羽小枝末端形態(tài)扁平(圖4A、4B)。

2.4.2 大白鷺?biāo)蛴?/p>

大白鷺?biāo)蛴鸷桶標(biāo)蛴鹞⒂^結(jié)構(gòu)較為相似，總體差異不明顯，羽小枝之間排列比白鷺較為緊密，彼此間相互平行，兩側(cè)羽小枝均未發(fā)現(xiàn)腹齒與羽小鉤，一側(cè)羽小枝的末端單側(cè)著生1～2枚纖毛，另一側(cè)從中部到末端有2～3對枚纖毛對生在羽小枝兩側(cè)。且羽小枝一側(cè)纖毛較為發(fā)達(dá)，能夠明顯觀察到，另一側(cè)纖毛欠發(fā)達(dá)，類似于節(jié)狀羽小枝(圖4C、4D)。

記錄白鷺和大白鷺?biāo)蛴鸲嗬w毛側(cè)羽小枝的纖毛數(shù)和基柄長數(shù)據(jù)各30組，對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果見表4。

表4 白鷺和大白鷺?biāo)蛴鸬亩嗬w毛側(cè)羽小枝微觀結(jié)構(gòu)差異比較

結(jié)果表明，大白鷺的羽小枝纖毛數(shù)總體而言明顯多于白鷺，兩者之間存在極顯著性差異(P<0.01)，但大白鷺的纖毛不如白鷺纖毛突出明顯。大白鷺的多纖毛側(cè)羽小枝基柄長明顯大于白鷺，存在極顯著差異(P<0.01)。

3 討 論

不同鳥類因體型、飛行能力、生活環(huán)境等因素的影響，羽毛的微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一些差異，但也需考慮羽毛的類型、采羽季節(jié)等因素的影響[17]，在利用鳥類羽毛進(jìn)行鑒定時(shí)特別是在目前資料不夠完備的情況下應(yīng)慎重。筆者認(rèn)為，應(yīng)選用同部位、同季節(jié)羽毛的顯微特征進(jìn)行比對，以降低誤判的可能性。本研究數(shù)據(jù)分析顯示：飛羽有鉤羽小枝和無鉤羽小枝的腹齒數(shù)在白鷺和大白鷺間無差異，不能作為識(shí)別二者的依據(jù)，其他因子均可為二者的區(qū)分提供參考，但二者的某些因子之間多有交叉，在利用羽毛顯微結(jié)構(gòu)識(shí)別二者時(shí)存在一定的難度。從所測的數(shù)據(jù)可以看出，飛羽有鉤羽小枝及無鉤羽小枝的基柄長，胸羽有鉤羽小枝的基柄長、羽小鉤和纖毛的總數(shù)量，尾羽有鉤羽小枝的纖毛數(shù)及無鉤羽小枝的基柄長幾個(gè)因子在二者之間基本沒有交叉，可作為二者識(shí)別的首選特征，選用這些特征來識(shí)別二者可大大減少誤判風(fēng)險(xiǎn)。

鳥類羽毛中飛羽的作用是控制飛行，而不同種鳥類的飛行能力有所不同，這也導(dǎo)致不同種鳥類飛羽的顯微結(jié)構(gòu)存在或多或少的差異，可以為物種的鑒別提供依據(jù)。本研究中白鷺飛羽有鉤羽小枝的腹齒數(shù)多為2～3枚、羽小鉤數(shù)多為3～5枚、無鉤羽小枝的腹齒數(shù)為3～5枚，大白鷺飛羽有鉤羽小枝的腹齒數(shù)多為2～3枚、羽小鉤數(shù)多為4～7枚、無鉤羽小枝的腹齒數(shù)多為2～5枚，與同為鷺科的池鷺(Ardeolabacchus)(飛羽有鉤羽小枝的腹齒數(shù)1～1枚、羽小鉤數(shù)5～6枚、無鉤羽小枝的腹齒數(shù)3～3枚)略有差異，同時(shí)由于不同物種的基因序列和運(yùn)用羽毛飛行方式不同，從而導(dǎo)致不同種鳥類羽毛的微觀結(jié)構(gòu)存在差異[18]。即使親緣關(guān)系、生活方式相近的物種間羽毛的顯微結(jié)構(gòu)或多或少也會(huì)存在差異，而親緣關(guān)系、生活習(xí)性相差較遠(yuǎn)的物種羽毛的某些顯微結(jié)構(gòu)無顯著差異[18]，本研究中白鷺和大白鷺的親緣關(guān)系、生活習(xí)性都相近，但某些顯微特征間存在顯著的差異，與以上研究結(jié)論一致。

羽毛的顯微特征具有穩(wěn)定性和種間特異性[4]，不同種鳥類羽毛的顯微結(jié)構(gòu)存在差異，同種的不同個(gè)體間無明顯差異，因而鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)可為鳥類的種屬鑒定提供有力的依據(jù)，對此方面的研究具有重要價(jià)值。方便快捷、成本低廉是它有別于分子生物學(xué)鑒定方法最主要的特點(diǎn)[19]，同時(shí)很難從經(jīng)理化處理的羽毛中提取出DNA來確定羽毛所屬的物種，但羽毛的顯微結(jié)構(gòu)基本不受此影響，因此羽毛的顯微結(jié)構(gòu)對于物種的鑒定具有獨(dú)特的優(yōu)勢，需盡早建成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的羽毛特征數(shù)據(jù)庫[17]，為鳥類的鑒定提供參考。