白鹭和大白鹭羽毛显微结构观察

侯森林，费宜玲，刘大伟*，张 宁

(1.南京森林警察学院刑事科学技术学院，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；2.国家林业和草原局森林公安司法鉴定中心，江苏 南京 210023)

羽毛是鸟类表皮细胞衍生的角质化产物，被覆在体表，是野生动物案件中对鸟类进行种属识别的重要依据之一。利用羽毛进行物种鉴定有两种成熟的方法，一是利用分子生物学方法，二是通过形态结构特征。分子生物学对检材的要求比较高，而实际鉴定中的羽毛有的已经理化处理，不能提取出DNA，无法利用此方法来进行物种的鉴定，同时DNA鉴定成本相对较高、鉴定时间相对较长。相对而言，鸟羽形态结构鉴定的影响因素相对较少，因此利用羽毛显微结构进行物种鉴定具有一定的优势。

鸟羽分为正羽、绒羽和纤羽等，其中正羽为主要分布于体表及被覆体外的大型羽片，绒羽密生在正羽下面，蓬松成绒状，纤羽散在正羽及绒羽之间[1]。飞羽、尾羽和体羽主要由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成，绒羽主要由节状羽小枝组成，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[2-4]等，涉及的类群包括鸮形目[5-7]、鸡形目[8-9]、隼形目[10-12]、鹤形目[13-15]等。这些均可作为分类学研究和物种鉴定的科学依据，对保障濒危野生鸟类生存具有重要意义。

白鹭(little egret,Egrettagarzetta)和大白鹭(great egret,E.alba)通体白色，外观形态主要区别于体型大小，二者是案件中比较常见的物种，而羽毛是鸟类案件现场最容易获得的物证之一。白鹭和大白鹭羽毛的宏观形态极为相似，仅凭羽毛的外观形态无法识别，故本研究选用两种鸟的飞羽、胸羽、尾羽及蓑羽4类羽毛进行显微结构观察，以期为白鹭和大白鹭的种属鉴定提供参考，同时为二者羽毛的研究提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 供试材料及处理

供试样本来自于南京森林警察学院动物标本室及执法机构委托国家林业和草原局森林公安司法鉴定中心进行鉴定的检材，所选白鹭和大白鹭均为成体，且均在繁殖期，分别剪取白鹭和大白鹭飞羽、胸羽和尾羽各10片(每个体取2～3片)，样本来源于8个不同个体(每种4个体)，其中飞羽、胸羽和尾羽选择羽片中间部位作为研究对象。由于蓑羽未形成羽片，则分别取白鹭和大白鹭背部蓑羽各8根(每个体取4根)作为研究对象。

将所取的羽毛分别放入盛有95%乙醇与乙醚(体积比为1∶1)混合液的试管内脱脂20 min，用无水乙醇浸泡清洗，在通风处自然晾干，再通过超声波振荡器使其羽小枝展开，将处理后的羽毛样本放入S-3400NⅡ型扫描电镜(日本日立公司产)内观察飞羽、胸羽、尾羽和蓑羽的结构与形态并拍照[16]，同时记录羽小枝上的基柄长、腹齿数、羽小钩数和纤毛数，每个因子均记录30组数据。

1.2 数据处理

利用SPSS 18.0对观察得出的4类羽毛的4个因子数据进行统计分析，结果用平均值±标准差表示，显著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。

2 结果与分析

扫描电镜观察后发现白鹭和大白鹭的飞羽、胸羽和尾羽均由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成，羽枝一侧为有钩羽小枝，另一侧为无钩羽小枝。飞羽和尾羽相邻羽枝的有钩羽小枝和无钩羽小枝可以紧密地勾连在一起，形成坚实的羽片；而胸羽未能形成紧密坚实羽片，羽小枝排列较为松散，蓑羽均由若干完整蓑羽羽枝组成，两侧羽小枝差异不明显，且均无羽小钩(图1)。

2.1 飞羽的观察比较

2.1.1 白鹭飞羽

无钩羽小枝在羽枝一侧排列紧密，彼此间相叠平行，羽枝中部的羽小枝从基部到中段部位略微向内卷缩，羽小枝基柄部扁平，基柄部末端出现4～5枚锯齿状腹齿，在羽小枝末端变细延长，呈细丝状结构(图1A)。有钩羽小枝较无钩羽小枝略长，彼此交错平行，紧致排列，羽小枝中段部分有弯曲现象，弯曲弧度不大，并向羽枝方向弯曲，在弯曲部位往上着生2～3枚扁平状腹齿，羽小钩着生在腹齿上部，弯向基柄一侧，一般为3～4枚，纤毛着生于羽枝的中下段，在羽小枝的末端对生于两侧，一般为5～6对，且两侧长度基本一致(图1B)。

2.1.2 大白鹭飞羽

大白鹭飞羽和白鹭飞羽微观结构相同，都是由无钩羽小枝和有钩羽小枝构成。无钩羽小枝紧密平行排列在羽枝一侧，并有一定弧度的弯曲，靠近羽小枝末端着生有锯齿状腹齿3～4枚，羽小枝末端变细延长，呈细丝状结构(图1C)。有钩羽小枝垂直于羽枝展开，相较于无钩羽小枝长度略长，羽小枝中段部分有波浪形弯曲，弯曲弧度和白鹭相近，在弯曲部位往上着生2～3枚锯齿状腹齿，弯向基柄一侧，弯曲度和白鹭相似，且羽小钩数量和白鹭相当，纤毛对生于羽小枝末端，两侧长度不一，多为4～5对(图1D)。

记录白鹭和大白鹭飞羽有钩羽小枝的羽小钩、腹齿、纤毛数、柄长以及无钩羽小枝的腹齿以及基柄长数据各30组，对上述数据进行差异显著性分析，结果见表1。

表1 白鹭和大白鹭飞羽的羽小枝微观结构差异比较

分析表明，除有钩羽小枝和无钩羽小枝的腹齿外，其余几个因子在白鹭和大白鹭之间均存在极显著的差异，故飞羽有钩羽小枝的基柄长、羽小钩数和纤毛数和无钩羽小枝的基柄长均可作为二者的鉴别依据。

2.2 胸羽的观察比较

2.2.1 白鹭胸羽

白鹭的胸羽羽枝斜生于羽轴上，羽小枝斜生于羽枝上，其夹角不超过45°。无钩羽小枝在羽枝一侧排列稀疏，彼此平行不交错，羽小枝基部为扁平状，到末端逐渐收缩变窄，并有3～4枚锯齿状腹齿着生于近末端部位，部分无钩羽小枝末端变细延长，呈细丝状结构(图2A)。有钩羽小枝与无钩羽小枝近似等长，有钩羽小枝之间紧密排列，但却比飞羽的有钩羽小枝排列稀疏，在有钩羽小枝中段着生1枚扁平状腹齿，从中段到末端着生2～3枚羽小钩，纤毛着生于单侧，为2～3枚，末端羽小枝异化为细丝状结构，长度较长(图2B)。

2.2.2 大白鹭胸羽

大白鹭胸羽羽片上的羽枝结合更为紧密，和白鹭胸羽微观结构基本相同，均由无钩羽小枝和有钩羽小枝构成。大白鹭胸羽无钩羽小枝排列比飞羽无钩羽小枝稀疏，羽小枝彼此间相互平行，并有一定间隙，与羽枝呈45°夹角，锯齿状腹齿着生于羽小枝近末端，梯状排列，末端变细延长，呈丝状结构(图2C)。有钩羽小枝排列较为紧密，彼此间相互平行不交叉，和白鹭胸羽有钩羽小枝形态相近。羽小钩着生于羽小枝中段部分，从中段部分单侧向末端逐步扩展形成羽小钩3～4枚，弯向基柄一侧，弯曲程度较大，纤毛着生于羽小枝近末端，单侧着生，数目多为4～5枚(图2D)。

记录白鹭和大白鹭胸羽有钩羽小枝的腹齿数、羽小钩和纤毛数、基柄长以及无钩羽小枝的腹齿数和基柄长数据各30组，对上述数据进行差异显著性分析，结果如表2。

表2 白鹭和大白鹭胸羽羽小枝微观结构差异比较

分析表明，上述的几个因子在白鹭和大白鹭之间均存在显著或极显著的差异，故胸羽有钩羽小枝的基柄长、腹齿数、羽小钩和纤毛的总数以及无钩羽小枝的基柄长和腹齿数均可作为二者的鉴别依据。

2.3 尾羽的观察比较

2.3.1 白鹭尾羽

白鹭的尾羽羽小枝斜生于羽枝上，与基柄夹角近45°，有钩羽小枝比无钩羽小枝略长(图3A、3B)。无钩羽小枝排列较为稀疏不紧密，彼此相互平行，在无钩羽小枝近末端部位着生2～3枚锯齿状腹齿，在无钩羽小枝末端变细延长，呈细丝状结构，长度较长(图3A)。有钩羽小枝排列较为紧密，羽小枝之间相互平行排列，基部到中段部位扁平状，1枚扁平状腹齿着生于羽小枝中上部位，羽小钩弯曲程度明显，并弯向基柄一侧，羽小钩数量多为4～5枚，且长度较长，纤毛对生于有钩羽小枝下端部位，多为6～7对，一侧明显，另一侧不明显，且羽小枝两侧的纤毛长度不一(图3B)。

2.3.2 大白鹭尾羽

大白鹭尾羽羽小枝也斜生于羽枝上，与基柄夹角约45°，近似于白鹭尾羽的微观结构，无钩羽小枝和有钩羽小枝构成紧密程度也相似(图3C、3D)。无钩羽小枝紧密排列在羽枝一侧，彼此间相叠平行，无钩羽小枝近末端着生2～3枚锯齿状腹齿，且腹齿延伸处方向有3～4枚纤毛着生于末端羽小枝单侧，且末端羽小枝变细延长，呈细长结构(图3C)。有钩羽小枝相互紧密排列，彼此间有轻微重叠，腹齿出现在羽小枝中段，多为1～2枚，羽小钩着生于中上段部位，弯曲程度较为明显，长度较长，偏向基柄，多为4～5枚，纤毛对生于有钩羽小枝下端至末端，多为7对，且两侧纤毛近似等长(图3D)。

记录白鹭和大白鹭尾羽有钩羽小枝的羽小钩、腹齿数、纤毛数、基柄长以及无钩羽小枝的腹齿数及基柄长数据各30组，对上述数据进行差异显著性分析，结果见表3。

表3 白鹭和大白鹭尾羽的有钩羽小枝微观结构差异比较

分析表明，上述的几个因子在白鹭和大白鹭之间均存在极显著的差异，故尾羽的有钩羽小枝的基柄长、腹齿数、羽小钩和纤毛的总数以及无钩羽小枝的基柄长和腹齿数均可作为二者的鉴别依据。

2.4 蓑羽的观察比较

蓑羽是鹭科鸟类所特有的一种装饰性羽毛，仅处于繁殖期的成鸟才具有，其外形如同蓑衣，主要着生在胸部及背部，不能形成羽片，形态细长。

2.4.1 白鹭蓑羽

白鹭的蓑羽羽小枝斜生在羽枝上，排列极为稀疏，彼此间相互平行，羽枝两侧均未发现腹齿与羽小钩，一侧羽小枝中部单侧多着生1枚纤毛，偶有2枚；另一侧羽小枝长度相对较长，中部单侧多着生2～4枚纤毛，羽小枝末端形态扁平(图4A、4B)。

2.4.2 大白鹭蓑羽

大白鹭蓑羽和白鹭蓑羽微观结构较为相似，总体差异不明显，羽小枝之间排列比白鹭较为紧密，彼此间相互平行，两侧羽小枝均未发现腹齿与羽小钩，一侧羽小枝的末端单侧着生1～2枚纤毛，另一侧从中部到末端有2～3对枚纤毛对生在羽小枝两侧。且羽小枝一侧纤毛较为发达，能够明显观察到，另一侧纤毛欠发达，类似于节状羽小枝(图4C、4D)。

记录白鹭和大白鹭蓑羽多纤毛侧羽小枝的纤毛数和基柄长数据各30组，对上述数据进行差异显著性分析，结果见表4。

表4 白鹭和大白鹭蓑羽的多纤毛侧羽小枝微观结构差异比较

结果表明，大白鹭的羽小枝纤毛数总体而言明显多于白鹭，两者之间存在极显著性差异(P<0.01)，但大白鹭的纤毛不如白鹭纤毛突出明显。大白鹭的多纤毛侧羽小枝基柄长明显大于白鹭，存在极显著差异(P<0.01)。

3 讨 论

不同鸟类因体型、飞行能力、生活环境等因素的影响，羽毛的微观结构表现出一些差异，但也需考虑羽毛的类型、采羽季节等因素的影响[17]，在利用鸟类羽毛进行鉴定时特别是在目前资料不够完备的情况下应慎重。笔者认为，应选用同部位、同季节羽毛的显微特征进行比对，以降低误判的可能性。本研究数据分析显示：飞羽有钩羽小枝和无钩羽小枝的腹齿数在白鹭和大白鹭间无差异，不能作为识别二者的依据，其他因子均可为二者的区分提供参考，但二者的某些因子之间多有交叉，在利用羽毛显微结构识别二者时存在一定的难度。从所测的数据可以看出，飞羽有钩羽小枝及无钩羽小枝的基柄长，胸羽有钩羽小枝的基柄长、羽小钩和纤毛的总数量，尾羽有钩羽小枝的纤毛数及无钩羽小枝的基柄长几个因子在二者之间基本没有交叉，可作为二者识别的首选特征，选用这些特征来识别二者可大大减少误判风险。

鸟类羽毛中飞羽的作用是控制飞行，而不同种鸟类的飞行能力有所不同，这也导致不同种鸟类飞羽的显微结构存在或多或少的差异，可以为物种的鉴别提供依据。本研究中白鹭飞羽有钩羽小枝的腹齿数多为2～3枚、羽小钩数多为3～5枚、无钩羽小枝的腹齿数为3～5枚，大白鹭飞羽有钩羽小枝的腹齿数多为2～3枚、羽小钩数多为4～7枚、无钩羽小枝的腹齿数多为2～5枚，与同为鹭科的池鹭(Ardeolabacchus)(飞羽有钩羽小枝的腹齿数1～1枚、羽小钩数5～6枚、无钩羽小枝的腹齿数3～3枚)略有差异，同时由于不同物种的基因序列和运用羽毛飞行方式不同，从而导致不同种鸟类羽毛的微观结构存在差异[18]。即使亲缘关系、生活方式相近的物种间羽毛的显微结构或多或少也会存在差异，而亲缘关系、生活习性相差较远的物种羽毛的某些显微结构无显著差异[18]，本研究中白鹭和大白鹭的亲缘关系、生活习性都相近，但某些显微特征间存在显著的差异，与以上研究结论一致。

羽毛的显微特征具有稳定性和种间特异性[4]，不同种鸟类羽毛的显微结构存在差异，同种的不同个体间无明显差异，因而鸟类羽毛显微结构可为鸟类的种属鉴定提供有力的依据，对此方面的研究具有重要价值。方便快捷、成本低廉是它有别于分子生物学鉴定方法最主要的特点[19]，同时很难从经理化处理的羽毛中提取出DNA来确定羽毛所属的物种，但羽毛的显微结构基本不受此影响，因此羽毛的显微结构对于物种的鉴定具有独特的优势，需尽早建成标准化、规范化的羽毛特征数据库[17]，为鸟类的鉴定提供参考。