3種雀形目鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)觀察

侯森林，劉大偉，費(fèi)宜玲，王濱

（1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南京森林警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210023）

0 引言

【研究意義】羽毛是鳥類皮膚的衍生物，可分為正羽、絨羽和纖羽。羽毛顯微結(jié)構(gòu)在不同鳥類中存在明顯差異，是鳥類鑒別的重要指標(biāo)之一，可為其種屬鑒定提供科學(xué)依據(jù)（夏曉飛等，2011；周用武等，2018）。羽毛是鳥類案件現(xiàn)場較易發(fā)現(xiàn)的物證，但很難通過宏觀形態(tài)確定其所屬種類，因此開展鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)研究，不僅對(duì)利用羽毛來確定涉案鳥類的種屬具有重要意義，還可為案件偵破提供更多可靠的科學(xué)依據(jù)。【前人研究進(jìn)展】目前，針對(duì)鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)的研究主要是通過掃描電鏡觀察羽小枝結(jié)構(gòu)，并對(duì)一些可測(cè)的指標(biāo)進(jìn)行比較分析，普遍認(rèn)為羽毛的微觀結(jié)構(gòu)可用于鳥類種屬鑒定（侯森林，2014a，2014b），研究涉及物種包括鸮形目鳥類（蔣敬和周用武，2015）、雞形目鳥類（侯森林，2016）、鶴形目鳥類（侯森林等，2018）、鸻形目鳥類（夏曉飛等，2019）及雨燕目鳥類（王俊杰等，2020）等。已有研究證實(shí)，在羽毛顯微結(jié)構(gòu)的多個(gè)指標(biāo)中總有某些指標(biāo)可為物種的鑒定提供科學(xué)依據(jù)，如雨燕科（Apodidae）的白腰雨燕（）、普通樓燕（）和白喉針尾雨燕（）的飛羽羽小軸表面紋飾、絨羽節(jié)點(diǎn)形狀可作為屬間分類的重要特征（王俊杰等，2020）；紅角鸮（）、斑頭鵂鹠（）和黃腿漁鸮（）尾羽的正羽羽片寬度和羽干長度及絨羽的羽小枝基節(jié)長、節(jié)間距可用于鑒別這3種鳥類（蔣敬和周用武，2015）；金雕（）、白腹隼雕（）和蛇雕（）等10種鳥類的飛羽、尾羽及體羽的羽小鉤數(shù)、纖毛數(shù)和無鉤羽小枝一側(cè)腹齒數(shù)在任2個(gè)物種間多存在顯著或極顯著差異，可為這10種鳥類的鑒定提供科學(xué)依據(jù)（侯森林，2014a，2014b，2014c）。以上研究結(jié)果表明，羽毛顯微結(jié)構(gòu)指標(biāo)可為鳥類的分類鑒別提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而為盜獵鳥類案件的辦理提供有效證據(jù)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】白頭鵯（）、田鹀（）和燕雀（）是野生動(dòng)物案件中常見的涉案物種，三者作為陸生野生動(dòng)物在維持自然生態(tài)平衡中發(fā)揮了重要作用，且田鹀為《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》的易危物種，但目前針對(duì)這3種鳥類羽毛微觀結(jié)構(gòu)的研究鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】以白頭鵯、田鹀和燕雀的絨羽、飛羽和尾羽三類羽毛為研究對(duì)象，利用掃描電鏡對(duì)這3種鳥類的三類羽毛微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行觀察分析，以期為利用羽毛微觀結(jié)構(gòu)特征鑒定白頭鵯、田鹀和燕雀提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

白頭鵯、田鹀和燕雀的三類羽毛均為國家林業(yè)局森林公安司法鑒定中心的鑒定檢材，所選白頭鵯、田鹀和燕雀樣本均為成體，分別剪取其初級(jí)飛羽和中央尾羽各12片、腹部中央絨羽各20片。樣本分別來源于6只不同個(gè)體，選擇羽片中間部位作為研究對(duì)象。

1.2 試驗(yàn)方法

將采集的羽毛樣本浸入乙醚和95%乙醇混合液（1∶1）中脫脂1 h，取出放入無水乙醇中清洗1 h，然后自然干燥備用。首先選擇適宜大小的載物臺(tái)，將導(dǎo)電膠黏附在載物臺(tái)上，從處理好的羽片上取一根羽枝，以鑷子將所取羽枝輕輕放置在載物臺(tái)的導(dǎo)電膠上，并做好標(biāo)記；將處理好的樣本置于掃描電鏡（Hitachi S-3400NⅡ）下進(jìn)行觀察，嚴(yán)格按照掃描電鏡操作流程對(duì)樣品進(jìn)行觀察及拍照，記錄尾羽和飛羽的有鉤羽小枝基柄長、無鉤羽小枝基柄長、相鄰羽小枝間距、腹齒數(shù)、羽小鉤和纖毛總數(shù)，以及絨羽的節(jié)間距、節(jié)直徑、相鄰羽小枝間距等指標(biāo)數(shù)據(jù)，各30組。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理及單因素方差分析（One-way ANOVA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 尾羽微觀結(jié)構(gòu)觀察與比較

尾羽由有鉤羽小枝和無鉤羽小枝組成（圖1），羽枝一側(cè)為無鉤羽小枝，另一側(cè)為有鉤羽小枝，相鄰羽小枝排列緊密，相鄰羽枝的有鉤羽小枝和無鉤羽小枝可緊密鉤連在一起，形成堅(jiān)實(shí)的羽片；有鉤羽小枝的羽小鉤向基柄一側(cè)彎曲，纖毛位于羽小鉤后端，羽小枝兩側(cè)的纖毛長短不一。

掃描電鏡下觀察計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)：3種鳥類尾羽有鉤羽小枝的基柄長均短于無鉤羽小枝的基柄長（表1）；白頭鵯尾羽無鉤羽小枝側(cè)著生3～4枚鋸齒狀腹齒，羽小鉤和纖毛總數(shù)為8～11枚；田鹀無鉤羽小枝側(cè)著生4枚鋸齒狀腹齒，羽小鉤和纖毛總數(shù)為9～12枚；燕雀無鉤羽小枝側(cè)著生3～4枚鋸齒狀腹齒，羽小鉤和纖毛總數(shù)為6～10枚。

利用SPSS 22.0對(duì)白頭鵯、田鹀和燕雀的尾羽羽小枝的羽小鉤和纖毛總數(shù)、腹齒數(shù)、有鉤羽小枝基柄長、無鉤羽小枝基柄長及相鄰羽小枝間距的30組數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。結(jié)果（表2）表明，尾羽無鉤羽小枝的腹齒數(shù)在白頭鵯與燕雀間差異不顯著（＞0.05，下同），在白頭鵯與田鹀間差異顯著（＜0.05，下同），在田鹀與燕雀間差異極顯著（＜0.01，下同）；其他幾個(gè)指標(biāo)在3種雀形目鳥類中兩兩差異均達(dá)極顯著水平。因此，有鉤羽小枝基柄長、無鉤羽小枝基柄長、羽小鉤和纖毛總數(shù)及相鄰羽小枝間距等指標(biāo)可為這3個(gè)物種的鑒別提供依據(jù)，而腹齒數(shù)無法區(qū)分白頭鵯和燕雀。

2.2 飛羽微觀結(jié)構(gòu)觀察與比較

飛羽也是由有鉤羽小枝和無鉤羽小枝組成（圖2），其基本結(jié)構(gòu)和尾羽完全相同。掃描電鏡下觀察計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)：3種鳥類飛羽有鉤羽小枝的基柄長均較無鉤羽小枝的基柄長短（表3）；白頭鵯飛羽無鉤羽小枝側(cè)的腹齒數(shù)為4～6枚，有鉤羽小枝的羽小鉤和纖毛總數(shù)為9～16枚；田鹀飛羽無鉤羽小枝側(cè)的腹齒數(shù)為2枚，有鉤羽小枝的羽小鉤和纖毛總數(shù)為8～10枚；燕雀飛羽無鉤羽小枝的腹齒數(shù)也是2枚，有鉤羽小枝的羽小鉤和纖毛總數(shù)為8～12枚。

圖1 尾羽羽小枝的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.1 Microscopic barbule structure of rectrices

表1 尾羽羽小枝的顯微結(jié)構(gòu)差異比較Table 1 Microscopic barbule structure comparison of rectrices

表2 尾羽羽小枝顯微結(jié)構(gòu)指標(biāo)的差異性分析結(jié)果（F值）Table 2 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of rectrices

圖2 飛羽羽小枝的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.2 Microscopic barbule structure of remiges

表3 飛羽羽小枝的顯微結(jié)構(gòu)差異比較Table 3 Microscopic barbule structure comparison of remiges

利用SPSS 22.0對(duì)所記錄白頭鵯、田鹀和燕雀的飛羽羽小枝的羽小鉤和纖毛總數(shù)、腹齒數(shù)、有鉤羽小枝基柄長、無鉤羽小枝基柄長及相鄰羽小枝間距的30組數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。結(jié)果（表4）表明，飛羽無鉤羽小枝的腹齒數(shù)在田鹀與燕雀間差異不顯著，而在白頭鵯與田鹀、白頭鵯與燕雀間的差異均達(dá)極顯著水平；有鉤羽小枝的基柄長在白頭鵯與燕雀間差異不顯著，而在白頭鵯與田鹀、燕雀與田鹀間的差異均極顯著；其他幾個(gè)指標(biāo)在3種雀形目鳥類中兩兩差異均達(dá)顯著或極顯著水平。因此，無鉤羽小枝基柄長、羽小鉤和纖毛總數(shù)及相鄰羽小枝間距等指標(biāo)可為這3個(gè)物種的鑒別提供依據(jù)，而腹齒數(shù)無法區(qū)分田鹀和燕雀、有鉤羽小枝的基柄長無法區(qū)分白頭鵯和燕雀。

2.3 絨羽微觀結(jié)構(gòu)觀察與比較

鳥類絨羽的基本結(jié)構(gòu)相同，均由節(jié)狀羽小枝組成（圖3），但無羽小鉤和腹齒等結(jié)構(gòu)，因此羽小枝排列較松散，未能形成堅(jiān)實(shí)的羽片。絨羽主要起到隔熱保溫的作用。記錄白頭鵯、田鹀和燕雀的絨羽相鄰羽小枝間距、節(jié)間距及節(jié)直徑等數(shù)據(jù)各30組（表5），再利用SPSS 22.0對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果（表6）表明，除白頭鵯與田鹀的節(jié)直徑、田鹀與燕雀的節(jié)間距差異不顯著外，節(jié)直徑在白頭鵯與燕雀、田鹀與燕雀間，節(jié)間距在白頭鵯與田鹀、白頭鵯與燕雀間的差異均達(dá)顯著或極顯著水平；而相鄰羽小枝間距在兩兩間均存在極顯著差異。因此，絨羽相鄰羽枝間距是對(duì)白頭鵯、田鹀和燕雀進(jìn)行鑒別的首選指標(biāo)。

表4 飛羽羽小枝顯微結(jié)構(gòu)指標(biāo)的差異性分析結(jié)果（F值）Table 4 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of remiges

圖3 絨羽羽小枝的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.3 Microscopic barbule structure of downy feather

表5 絨羽羽小枝的顯微結(jié)構(gòu)差異比較Table 5 Microscopic barbule structure comparison of downy feather

表6 絨羽羽小枝顯微結(jié)構(gòu)指標(biāo)的差異性分析結(jié)構(gòu)（F值）Table 6 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of downy feather

3 討論

鳥類羽毛中飛羽的作用是控制飛行，但不同種鳥類的飛行習(xí)性有所不同，其中羽毛微觀結(jié)構(gòu)通常是羽毛功能的決定性基礎(chǔ)（李冰，2008），因此開展鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)研究對(duì)評(píng)估鳥類飛行能力具有重要價(jià)值。羽毛顯微結(jié)構(gòu)還能為鳥類的鑒定提供依據(jù)（周用武等，2018；劉磊等，2020）。鳥類身體各部位的羽毛均可能遺留在案件現(xiàn)場而成為重要的涉案物證，利用這些殘留的羽毛確定涉案鳥類種屬已成為案件偵破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即要求進(jìn)行鳥類羽毛顯微結(jié)構(gòu)研究時(shí)應(yīng)同時(shí)展開多類羽毛比較。目前，針對(duì)某種或幾種鳥類某類羽毛的研究較多（侯森林，2014a，2014b；吳新然等，2014；周用武和劉昌景，2018）。本研究以白頭鵯、田鹀和燕雀的絨羽、飛羽和尾羽三類羽毛為研究對(duì)象，利用掃描電鏡對(duì)其羽毛微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行觀察分析，研究結(jié)論更有助于應(yīng)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的案件現(xiàn)場。

在利用鳥類羽毛進(jìn)行物種鑒定時(shí)，應(yīng)選用多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判，以增加鑒定結(jié)果的可靠性，減少誤判風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)可將一些易混淆的可數(shù)指標(biāo)合并為一個(gè)指標(biāo)給予考慮（吳新然等，2014）。本研究選用尾羽和飛羽各5個(gè)指標(biāo)、絨羽3個(gè)指標(biāo)，同時(shí)將羽小鉤和纖毛的數(shù)量合并為一個(gè)指標(biāo)，對(duì)3種雀形目鳥類羽毛進(jìn)行鑒定。為了不斷挖掘某些鑒定價(jià)值高且更易測(cè)定的顯微指標(biāo)，本研究還選用飛羽和尾羽有鉤羽小枝及無鉤羽小枝的基柄長，結(jié)果證實(shí)其在鳥類種屬鑒別中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。目前，鮮見利用羽小枝基柄長這一指標(biāo)鑒別鳥類的研究報(bào)道，僅侯森林（2011）曾測(cè)量過林雕的羽小枝基柄長，但未與其他鳥類進(jìn)行比較。此外，本研究選取飛羽、尾羽和絨羽的相鄰羽小枝間距這一指標(biāo)來鑒定3種雀形目鳥類，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該指標(biāo)可為這3種鳥類的識(shí)別提供依據(jù)。周用武和劉昌景（2016）在對(duì)7種鸮形目鳥類腹部羽毛的研究中也選用羽小枝間距這一指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腹部羽毛的羽小枝間距除了無法有效鑒別草鸮（）與長耳鸮（）外，可為其他5個(gè)物種的鑒定提供依據(jù)?？梢?，各類羽毛羽小枝間距也是鑒定鳥類種屬的重要指標(biāo)之一。

本研究結(jié)果表明，（1）尾羽有鉤羽小枝基柄長、無鉤羽小枝基柄長、羽小鉤和纖毛總數(shù)及相鄰羽小枝間距等指標(biāo)可為白頭鵯、田鹀和燕雀3個(gè)物種的鑒定提供依據(jù)；而腹齒數(shù)可為白頭鵯與田鹀、燕雀與田鹀的鑒定提供依據(jù)。（2）飛羽無鉤羽小枝基柄長、羽小鉤和纖毛總數(shù)及相鄰羽小枝間距等指標(biāo)可為3個(gè)物種的鑒定提供依據(jù)；而腹齒數(shù)可為白頭鵯與田鹀、白頭鵯與燕雀的鑒定提供依據(jù)，有鉤羽小枝基柄長可為白頭鵯與田鹀、燕雀與田鹀的鑒定提供依據(jù)。（3）絨羽相鄰羽小枝間距可為白頭鵯、田鹀和燕雀3個(gè)物種的鑒定提供依據(jù)；節(jié)間距可為白頭鵯與燕雀或田鹀的鑒定提供依據(jù)；節(jié)直徑可為燕雀與白頭鵯或田鹀的鑒定提供依據(jù)。羽毛顯微結(jié)構(gòu)可為鳥類識(shí)別提供一定依據(jù)，但不是通過某個(gè)指標(biāo)即可達(dá)到鑒定物種的目的，而需綜合多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。在鳥類案件現(xiàn)場，羽毛是最易獲得的物證，但可能來自于鳥類的不同部位，因此需構(gòu)建鳥類各類羽毛顯微結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，供實(shí)際案件中利用羽毛鑒定鳥類提供參照樣本，為森林盜獵案件的種屬鑒定及案件偵破提供有力依據(jù)；但這是一項(xiàng)長期性的基礎(chǔ)工作，需要廣大科技工作者共同努力才能完成。

4 結(jié)論

羽小枝間距、基柄長、羽小鉤和纖毛總數(shù)、節(jié)間距、節(jié)直徑等指標(biāo)可為白頭鵯、田鹀和燕雀3個(gè)物種的鑒定提供科學(xué)依據(jù)，但需綜合多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。