雕鸮与黄腿渔鸮羽毛扫描电镜观察

侯森林 费宜玲 刘大伟 廖谢茗 盛 元

（1. 南京森林警察学院刑事科学技术学院，江苏 南京 210023；2. 野生动植物物证技术国家林业和草原局重点实验室，江苏 南京210023；3. 国家林业局森林公安司法鉴定中心，江苏 南京 210023；4. 福建省顺昌县林业局，福建 南平 353200）

羽毛被覆在体表，为鸟类表皮细胞衍生的角质化产物，并具有个体差异性和种间特异性，是野生动物案件中鸟类进行种属识别的重要依据。20 世纪90 年代开始国内学者就陆续对鸟类羽毛的显微构造开展了一些研究工作，研究内容包括绒羽的节基长、节直径、节间距，飞羽、尾羽羽小枝上的腹齿、纤毛、羽小钩以及同种性别间羽毛显微结构的差异[1-3]等，涉及的类群包括鸮形目[4]、隼形目[5-8]、鸡形目[9-10]、鹤形目[11-12]等。

鸮形目（Strigiformes）鸟类所有种列为国家2 级保护动物，95% 鸮形目鸟类的食物是鼠类，间或捕食昆虫、小鸟等动物，有时也吃种子，是森林生态系统的重要组成部分[13]。近些年来，在利益驱使下，偷猎盗猎野生动物案件时有发生，被捕杀野生鸟类的数量不断增加，鸮形目鸟类也是盗猎者的重点捕杀对象之一。盗猎案件现场通常比较混乱复杂，被捕杀鸟类遗留的羽毛成为案件侦破的重要线索。

羽毛是鸟类外部特征的重要组成部分，同种鸟类羽毛结构相同，不同种鸟类羽毛结构不同。利用扫描电镜对现场遗留羽毛的羽小枝排布，腹齿、羽小钩和纤毛等微观结构进行观察、测量、分析，可以达到根据羽毛分辨鸟种的目的，是鉴别鸟种的重要依据。故对羽毛进行研究、鉴别对于案件定性、侦破，辨别至关重要。本研究以雕鸮（Bubo bubo）和黄腿渔鸮（ketupa flavipes）作为研究对象，利用扫描电镜对2 种鸟类的4 类羽毛微观结构特征进行观察分析，为羽毛微观结构特征区分鸟类提供帮助。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究所用的羽毛样本均取自南京森林警察学院标本室，随机从选取成鸟的面盘羽、体羽、飞羽及尾羽各5 枚，其中雕鸮3 个个体、黄腿渔鸮1 个个体。面盘羽选自面盘中部、体羽选自腹部中央、飞羽（初级飞羽）、尾羽（中段）这4 类羽毛各5 根。

1.2 方法

将羽毛分别放入95% 无水乙醇的离心管中，震荡摇匀，浸泡5 min 后将其置于超声波离心机中清洗，10 min 后取出离心管，倒出无水乙醇，放置于烘干机中烘干，备用[14]。

在S-3400NⅡ扫描电镜下观察，拍照，记录腹齿数、羽小钩数、纤毛数、节间距、绒羽节直径等数据各30 组。利用SPSS 22.0 对整理的数据进行分析，结果用平均值±标准差统计，差异性分析采用单因素方差分析，P＜0.05 表示差异显著，P＜0.01 表示差异极显著[15]。

2 结果与分析

2.1 面盘羽的观察与比较

肉眼下雕鸮与黄腿渔鸮面盘羽结构相似，都是类似绒羽的疏松结构，且生长较为浓密。雕鸮面盘羽羽干基部为白色，梢部为黑色；羽枝金黄色，上有间断黑色条纹；羽枝梢部约有7 根黑色长羽枝，与羽枝基部羽枝长度相近（图1a）。黄腿渔鸮面盘羽羽干基部为白色，梢部变为黑色；羽枝为纯金黄色，上无特殊条纹；羽枝梢部约有5 根黑色长羽枝，长于羽枝基部的羽枝（图1b）。扫描电镜下观察，二者面盘羽的羽干中部羽枝最长，向基部和梢部方向逐渐变短。羽枝间隔均匀，相邻的羽枝间具有类似羽小枝的短羽枝状结构，雕鸮（图1c）羽枝间距略小于黄腿渔鸮（1d）的。

图1 雕鸮与黄腿渔鸮面盘羽Fig. 1 Facial feather from B. bubo and K. flavipes

2.2 飞羽的观察与比较

实验所用飞羽羽毛均取自观察对象的第3 枚初级飞羽。从微观结构观察，雕鸮与黄腿渔鸮飞羽羽小枝结构完全相同，一侧为具有腹齿，羽小钩和纤毛的有钩羽小枝；另一侧为只具有腹齿的无钩羽小枝（图2a、图2b）。

雕鸮有钩羽小枝很长，排列紧密；腹齿约1～2 条；羽小钩细长，3～5 条；羽小枝基部纤毛单生，7～11 条（图2c），而后多对生，生长浓密，40～50 余条，末端纤毛出现分叉现象（图2d）。黄腿渔鸮有钩羽小枝较短，排列紧密；腹齿2～3 条；羽小钩4～7 条（图2e）；纤毛较长，多单生，少对生，7～9 条，多分布在羽小枝中部，梢部无纤毛着生（图2f）。

雕鸮无钩羽小枝较长，腹齿皆为3 条（图2g）；黄腿渔鸮无钩羽小枝较短，腹齿2～3 条（图2h）；梢部末端存在类似节状羽小枝的结构（图2i）。

图2 雕鸮羽黄腿渔鸮飞羽微观结构Fig. 2 The microstructure of remiges from B. bubo and K. flavipes

记录雕鸮与黄腿渔鸮飞羽有钩羽小枝一侧的羽小枝的基柄长、腹齿数、羽小钩数、纤毛数以及无钩羽小枝的腹齿数和基柄长各30 组数据，利用SPSS 22.0 对数据进行差异性分析（表1）。发现雕鸮飞羽的有钩羽小枝各测量性状除纤毛数平均值大于黄腿渔鸮，其余均小于黄腿渔鸮。飞羽的基柄长、腹齿数，纤毛数均存在极显著差异（P＜0.01），羽小钩数差异不显著；无钩羽小枝腹齿数平均值大于黄腿渔鸮，基柄长平均值小于黄腿渔鸮，二者腹齿数和基柄长间均存在极显著差异（P＜0.01）。

表1 雕鸮与黄腿渔鸮飞羽羽小枝结构差异比较Table 1 Comparison on the barbules structure of remiges from B. bubo and K. flavipes

2.3 尾羽的观察与比较

雕鸮与黄腿渔鸮的尾羽均取自尾羽中段。从微观结构观察，两者羽小枝结构与飞羽的相同，均由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成。雕鸮有钩羽小枝比无钩羽小枝长（图3a）；黄腿渔鸮两侧羽小枝长度相差不大（图3b）。

雕鸮尾羽的有钩羽小枝较长，腹齿多为1 条；羽小钩4～6 条；基部纤毛单生6～7条，中部和梢部为对生，30～50 条（图3c）。黄腿渔鸮有钩羽小枝较短；腹齿为2 条；羽小钩4～7 条；纤毛多单生，较稀疏，7～14 条（图3d）。

雕鸮无钩羽小枝的腹齿2～4 条（图3e）；黄腿渔鸮无钩羽小枝的腹齿结构3～6 条，羽小枝梢部有类似节状羽小枝的结构（图3f）。

图3 雕鸮羽黄腿渔鸮尾羽微观结构Fig. 3 The microstructure of rectrices from B. bubo and K. flavipes

记录雕鸮与黄腿渔鸮尾羽有钩羽小枝的基柄长，腹齿数，羽小钩数，纤毛数以及无钩羽小枝的基节长和腹齿数各30 组数据，再利用SPSS 22.0 对数据进行差异性分析（表2）。发现雕鸮尾羽有钩羽小枝的各测量性状除纤毛数平均值大于黄腿渔鸮，其余均小于黄腿渔鸮。雕鸮和黄腿渔鸮尾羽的基柄长、腹齿数，纤毛数均存在极显著差异（P＜0.01），二者羽小钩的差异不显著。雕鸮尾羽的无钩羽小枝腹齿数平均值小于黄腿渔鸮，无钩羽小枝基节长平均值大于黄腿渔鸮的。采用单因素方差法分析雕鸮与黄腿渔鸮尾羽的无钩羽小枝基柄长和腹齿数，发现二者均存在极显著差异（P＜0.01）。

表2 雕鸮与黄腿渔鸮尾羽羽小枝结构差异比较Table 2 Comparison on the barbules structure of rectrices from B. bubo and K. flavipes

2.4 体羽的观察与比较

雕鸮与黄腿渔鸮体羽均取自腹部中央。从微观结构观察，雕鸮（图4a）与黄腿渔鸮（图4b）体羽羽轴的中部及梢部结构类似，由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成，但与飞羽和尾羽的相比，较为疏松。雕鸮（图4c）与黄腿渔鸮（图4d）体羽羽轴基部为绒羽，由节状羽小枝组成，雕鸮羽小枝比黄腿渔鸮的长。

雕鸮体羽中梢部体羽有钩羽小枝较长，腹齿短均为1 条；羽小钩2～3 条；纤毛单侧生长，2～5 条（图4e），梢部具类似节状羽小枝的结构（图4f）。黄腿渔鸮体羽中梢部有钩羽小枝较短；腹齿多为1 条，偶尔成2 条；羽小钩2～4 条；纤毛单侧生长，5～7 条（图4g）；羽小枝梢部未见出现类似节状羽小枝的结构（图4h）。

图4 雕鸮与黄腿渔鸮体羽的微观结构Fig. 4 The microstructure of contour feathers from B. bubo and K. flavipes

雕鸮无钩羽小枝较长，腹齿3～6 条（图4i）；羽小枝梢部末端存在类似节状羽小枝的结构（图4j）。黄腿渔鸮无钩羽小枝较短，腹齿2～3 根，羽小枝末端具有较短且单生的纤毛，3～5 条（图4k）。

记录雕鸮与黄腿渔鸮中梢部体羽有钩羽小枝的基柄长，腹齿数，羽小钩数，纤毛数以及无钩羽小枝的基柄长，腹齿数，纤毛数各30 组数据，利用SPSS 22.0 对数据进行差异性分析（表3）。

表3 雕鸮与黄腿渔鸮体羽的羽小枝结构差异比较Table 3 Comparison on the barbules structure of contour feathers from B. bubo and K. flavipes

从表3 发现，雕鸮中梢部体羽中有钩羽小枝的各测量性状均小于黄腿渔鸮。雕鸮和黄腿渔鸮中梢部体羽有钩羽小枝在基柄长、腹齿数、羽小钩数，纤毛数均存在极显著差异（P＜0.01）。雕鸮体羽中无钩羽小枝的基柄长平均值和腹齿平均数量均大于黄腿渔鸮。雕鸮与黄腿渔鸮体羽的无钩羽小枝的基柄长和腹齿数均存在极显著差异（P＜0.01）。雕鸮体羽中无钩羽小枝没有纤毛着生。

此外，记录二者体羽基部绒羽的基节长、节间距和节直径各30 组数据，利用SPSS22.0 对数据进行差异性分析（表4）。从表4 发现雕鸮绒羽的基节长平均值大于黄腿渔鸮，绒羽节直径平均值小于黄腿渔鸮，差异均极显著（P＜0.01），雕鸮与黄腿渔鸮绒羽节间距平均值很接近，差异不显著。

表4 雕鸮与黄腿渔鸮绒羽结构的差异比较Table 4 Comparison on the barbules structure of downy feathers from B. bubo and K. flavipes

3 结论与讨论

本研究发现雕鸮和黄腿渔鸮4 个部位羽毛的多个性状均存在显著的差异，可以为二者的鉴定提供依据。有研究表明雕鸮和黄腿渔鸮面盘羽毛羽枝间距差异极显著，可以作为区分二者的依据[16]，本研究未对面盘羽的可数性状进行比较测量，仅对羽枝间距进行了电镜观察，发现其存在差异。周用武等[14]对鸮形目7 种鸟类腹部羽毛的扫描电镜观察发现，雕鸮与黄腿渔鸮腹部绒羽的绒羽节直径差异极显著，与本研究结果相一致；另外本研究中黄腿渔鸮腹部绒羽的基节长与节间距与蒋敬等[17]对黄腿渔鸮尾部绒羽的研究结果相似；周用武等[18]利用扫描电镜比较鉴别长耳鸮、褐林鸮（Strix leptogrammica）和雕鸮的尾羽发现，雕鸮尾羽羽小枝梢部没有纤毛着生，而本研究中观察雕鸮尾羽羽小枝梢部有纤毛着生，说明这一性状在个体间存在差异，一方面说明在对雕鸮进行鉴定时不宜选用本性状，另一方面也说明了鸟类羽毛微观结构的复杂性。已有的研究多针对鸮形目鸟类一个部位羽毛的微观结构进行分析比较，缺少对鸮形目多部位羽毛微观结构的详细对比。而在现实案件或者鸟类鉴别工作中，所能获得的羽毛部位是不定的，因此针对鸟不同部位的微观形态对比研究，有着重要价值。

由于实验条件、检材获取难度等的影响，本研究所选取的样本量偏少，这可能会对实验的结果会产生一定的影响。另外本研究未考虑性别因素，黎红辉等[9]对20 种鸟类两性飞羽羽小枝的研究发现除有钩羽小枝的基柄宽度差异显著外，其余均无明显差异；侯森林[19]对花尾榛鸡（Bonasa bonasia）羽毛的研究发现仅在绒羽的节基长在性别间差异显著，而对黑水鸡（Gallinula chloropus）的研究发现飞羽和尾羽的多个性状在性别间均具显著差异[20]。因此性别因素是否会对鸟类羽毛的显微结构产生一定的影响值得探讨。

上述分析分析表明利用鸟类羽毛的微观结构可以达到区分鸟类的目的，但同时也要充分考虑对羽毛微观结构可能产生影响的其他因素，如性别、分布、成幼、季节等。目前对于鸟类羽毛微观结构的研究仍处于资料积累和研究阶段，通过进一步的研究构建鸟类羽毛微观结构数据库，为今后鸟类的鉴定提供新的方法，为侦破鸟类案件提供强有力支持，对于保护鸟类资源、维持物种多样性具有重要意义。