侯森林，刘大伟，费宜玲，王滨

（1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南京森林警察学院刑事科学技术学院，江苏南京210023）

0 引言

【研究意义】羽毛是鸟类皮肤的衍生物，可分为正羽、绒羽和纤羽。羽毛显微结构在不同鸟类中存在明显差异，是鸟类鉴别的重要指标之一，可为其种属鉴定提供科学依据（夏晓飞等，2011；周用武等，2018）。羽毛是鸟类案件现场较易发现的物证，但很难通过宏观形态确定其所属种类，因此开展鸟类羽毛显微结构研究，不仅对利用羽毛来确定涉案鸟类的种属具有重要意义，还可为案件侦破提供更多可靠的科学依据。【前人研究进展】目前，针对鸟类羽毛显微结构的研究主要是通过扫描电镜观察羽小枝结构，并对一些可测的指标进行比较分析，普遍认为羽毛的微观结构可用于鸟类种属鉴定（侯森林，2014a，2014b），研究涉及物种包括鸮形目鸟类（蒋敬和周用武，2015）、鸡形目鸟类（侯森林，2016）、鹤形目鸟类（侯森林等，2018）、鸻形目鸟类（夏晓飞等，2019）及雨燕目鸟类（王俊杰等，2020）等。已有研究证实，在羽毛显微结构的多个指标中总有某些指标可为物种的鉴定提供科学依据，如雨燕科（Apodidae）的白腰雨燕（）、普通楼燕（）和白喉针尾雨燕（）的飞羽羽小轴表面纹饰、绒羽节点形状可作为属间分类的重要特征（王俊杰等，2020）；红角鸮（）、斑头鸺鹠（）和黄腿渔鸮（）尾羽的正羽羽片宽度和羽干长度及绒羽的羽小枝基节长、节间距可用于鉴别这3种鸟类（蒋敬和周用武，2015）；金雕（）、白腹隼雕（）和蛇雕（）等10种鸟类的飞羽、尾羽及体羽的羽小钩数、纤毛数和无钩羽小枝一侧腹齿数在任2个物种间多存在显著或极显著差异，可为这10种鸟类的鉴定提供科学依据（侯森林，2014a，2014b，2014c）。以上研究结果表明，羽毛显微结构指标可为鸟类的分类鉴别提供科学依据，进而为盗猎鸟类案件的办理提供有效证据。【本研究切入点】白头鹎（）、田鹀（）和燕雀（）是野生动物案件中常见的涉案物种，三者作为陆生野生动物在维持自然生态平衡中发挥了重要作用，且田鹀为《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》的易危物种，但目前针对这3种鸟类羽毛微观结构的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以白头鹎、田鹀和燕雀的绒羽、飞羽和尾羽三类羽毛为研究对象，利用扫描电镜对这3种鸟类的三类羽毛微观结构特征进行观察分析，以期为利用羽毛微观结构特征鉴定白头鹎、田鹀和燕雀提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

白头鹎、田鹀和燕雀的三类羽毛均为国家林业局森林公安司法鉴定中心的鉴定检材，所选白头鹎、田鹀和燕雀样本均为成体，分别剪取其初级飞羽和中央尾羽各12片、腹部中央绒羽各20片。样本分别来源于6只不同个体，选择羽片中间部位作为研究对象。

1.2 试验方法

将采集的羽毛样本浸入乙醚和95%乙醇混合液（1∶1）中脱脂1 h，取出放入无水乙醇中清洗1 h，然后自然干燥备用。首先选择适宜大小的载物台，将导电胶黏附在载物台上，从处理好的羽片上取一根羽枝，以镊子将所取羽枝轻轻放置在载物台的导电胶上，并做好标记；将处理好的样本置于扫描电镜（Hitachi S-3400NⅡ）下进行观察，严格按照扫描电镜操作流程对样品进行观察及拍照，记录尾羽和飞羽的有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长、相邻羽小枝间距、腹齿数、羽小钩和纤毛总数，以及绒羽的节间距、节直径、相邻羽小枝间距等指标数据，各30组。

1.3 统计分析

试验数据采用SPSS 22.0进行统计处理及单因素方差分析（One-way ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 尾羽微观结构观察与比较

尾羽由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成（图1），羽枝一侧为无钩羽小枝，另一侧为有钩羽小枝，相邻羽小枝排列紧密，相邻羽枝的有钩羽小枝和无钩羽小枝可紧密钩连在一起，形成坚实的羽片；有钩羽小枝的羽小钩向基柄一侧弯曲，纤毛位于羽小钩后端，羽小枝两侧的纤毛长短不一。

扫描电镜下观察计数发现：3种鸟类尾羽有钩羽小枝的基柄长均短于无钩羽小枝的基柄长（表1）；白头鹎尾羽无钩羽小枝侧着生3～4枚锯齿状腹齿，羽小钩和纤毛总数为8～11枚；田鹀无钩羽小枝侧着生4枚锯齿状腹齿，羽小钩和纤毛总数为9～12枚；燕雀无钩羽小枝侧着生3～4枚锯齿状腹齿，羽小钩和纤毛总数为6～10枚。

利用SPSS 22.0对白头鹎、田鹀和燕雀的尾羽羽小枝的羽小钩和纤毛总数、腹齿数、有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长及相邻羽小枝间距的30组数据进行显著性分析。结果（表2）表明，尾羽无钩羽小枝的腹齿数在白头鹎与燕雀间差异不显著（＞0.05，下同），在白头鹎与田鹀间差异显著（＜0.05，下同），在田鹀与燕雀间差异极显著（＜0.01，下同）；其他几个指标在3种雀形目鸟类中两两差异均达极显著水平。因此，有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长、羽小钩和纤毛总数及相邻羽小枝间距等指标可为这3个物种的鉴别提供依据，而腹齿数无法区分白头鹎和燕雀。

2.2 飞羽微观结构观察与比较

飞羽也是由有钩羽小枝和无钩羽小枝组成（图2），其基本结构和尾羽完全相同。扫描电镜下观察计数发现：3种鸟类飞羽有钩羽小枝的基柄长均较无钩羽小枝的基柄长短（表3）；白头鹎飞羽无钩羽小枝侧的腹齿数为4～6枚，有钩羽小枝的羽小钩和纤毛总数为9～16枚；田鹀飞羽无钩羽小枝侧的腹齿数为2枚，有钩羽小枝的羽小钩和纤毛总数为8～10枚；燕雀飞羽无钩羽小枝的腹齿数也是2枚，有钩羽小枝的羽小钩和纤毛总数为8～12枚。

图1 尾羽羽小枝的显微形态结构Fig.1 Microscopic barbule structure of rectrices

表1 尾羽羽小枝的显微结构差异比较Table 1 Microscopic barbule structure comparison of rectrices

表2 尾羽羽小枝显微结构指标的差异性分析结果（F值）Table 2 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of rectrices

图2 飞羽羽小枝的显微形态结构Fig.2 Microscopic barbule structure of remiges

表3 飞羽羽小枝的显微结构差异比较Table 3 Microscopic barbule structure comparison of remiges

利用SPSS 22.0对所记录白头鹎、田鹀和燕雀的飞羽羽小枝的羽小钩和纤毛总数、腹齿数、有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长及相邻羽小枝间距的30组数据进行显著性分析。结果（表4）表明，飞羽无钩羽小枝的腹齿数在田鹀与燕雀间差异不显著，而在白头鹎与田鹀、白头鹎与燕雀间的差异均达极显著水平；有钩羽小枝的基柄长在白头鹎与燕雀间差异不显著，而在白头鹎与田鹀、燕雀与田鹀间的差异均极显著；其他几个指标在3种雀形目鸟类中两两差异均达显著或极显著水平。因此，无钩羽小枝基柄长、羽小钩和纤毛总数及相邻羽小枝间距等指标可为这3个物种的鉴别提供依据，而腹齿数无法区分田鹀和燕雀、有钩羽小枝的基柄长无法区分白头鹎和燕雀。

2.3 绒羽微观结构观察与比较

鸟类绒羽的基本结构相同，均由节状羽小枝组成（图3），但无羽小钩和腹齿等结构，因此羽小枝排列较松散，未能形成坚实的羽片。绒羽主要起到隔热保温的作用。记录白头鹎、田鹀和燕雀的绒羽相邻羽小枝间距、节间距及节直径等数据各30组（表5），再利用SPSS 22.0对上述数据进行显著性分析，结果（表6）表明，除白头鹎与田鹀的节直径、田鹀与燕雀的节间距差异不显著外，节直径在白头鹎与燕雀、田鹀与燕雀间，节间距在白头鹎与田鹀、白头鹎与燕雀间的差异均达显著或极显著水平；而相邻羽小枝间距在两两间均存在极显著差异。因此，绒羽相邻羽枝间距是对白头鹎、田鹀和燕雀进行鉴别的首选指标。

表4 飞羽羽小枝显微结构指标的差异性分析结果（F值）Table 4 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of remiges

图3 绒羽羽小枝的显微形态结构Fig.3 Microscopic barbule structure of downy feather

表5 绒羽羽小枝的显微结构差异比较Table 5 Microscopic barbule structure comparison of downy feather

表6 绒羽羽小枝显微结构指标的差异性分析结构（F值）Table 6 Analysis of the difference（F value）of indicators of microscopic barbule structure of downy feather

3 讨论

鸟类羽毛中飞羽的作用是控制飞行，但不同种鸟类的飞行习性有所不同，其中羽毛微观结构通常是羽毛功能的决定性基础（李冰，2008），因此开展鸟类羽毛显微结构研究对评估鸟类飞行能力具有重要价值。羽毛显微结构还能为鸟类的鉴定提供依据（周用武等，2018；刘磊等，2020）。鸟类身体各部位的羽毛均可能遗留在案件现场而成为重要的涉案物证，利用这些残留的羽毛确定涉案鸟类种属已成为案件侦破的关键环节，即要求进行鸟类羽毛显微结构研究时应同时展开多类羽毛比较。目前，针对某种或几种鸟类某类羽毛的研究较多（侯森林，2014a，2014b；吴新然等，2014；周用武和刘昌景，2018）。本研究以白头鹎、田鹀和燕雀的绒羽、飞羽和尾羽三类羽毛为研究对象，利用扫描电镜对其羽毛微观结构特征进行观察分析，研究结论更有助于应对错综复杂的案件现场。

在利用鸟类羽毛进行物种鉴定时，应选用多个指标进行综合评判，以增加鉴定结果的可靠性，减少误判风险；同时可将一些易混淆的可数指标合并为一个指标给予考虑（吴新然等，2014）。本研究选用尾羽和飞羽各5个指标、绒羽3个指标，同时将羽小钩和纤毛的数量合并为一个指标，对3种雀形目鸟类羽毛进行鉴定。为了不断挖掘某些鉴定价值高且更易测定的显微指标，本研究还选用飞羽和尾羽有钩羽小枝及无钩羽小枝的基柄长，结果证实其在鸟类种属鉴别中具有较高的应用价值。目前，鲜见利用羽小枝基柄长这一指标鉴别鸟类的研究报道，仅侯森林（2011）曾测量过林雕的羽小枝基柄长，但未与其他鸟类进行比较。此外，本研究选取飞羽、尾羽和绒羽的相邻羽小枝间距这一指标来鉴定3种雀形目鸟类，结果发现该指标可为这3种鸟类的识别提供依据。周用武和刘昌景（2016）在对7种鸮形目鸟类腹部羽毛的研究中也选用羽小枝间距这一指标，结果发现，腹部羽毛的羽小枝间距除了无法有效鉴别草鸮（）与长耳鸮（）外，可为其他5个物种的鉴定提供依据。可见，各类羽毛羽小枝间距也是鉴定鸟类种属的重要指标之一。

本研究结果表明，（1）尾羽有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长、羽小钩和纤毛总数及相邻羽小枝间距等指标可为白头鹎、田鹀和燕雀3个物种的鉴定提供依据；而腹齿数可为白头鹎与田鹀、燕雀与田鹀的鉴定提供依据。（2）飞羽无钩羽小枝基柄长、羽小钩和纤毛总数及相邻羽小枝间距等指标可为3个物种的鉴定提供依据；而腹齿数可为白头鹎与田鹀、白头鹎与燕雀的鉴定提供依据，有钩羽小枝基柄长可为白头鹎与田鹀、燕雀与田鹀的鉴定提供依据。（3）绒羽相邻羽小枝间距可为白头鹎、田鹀和燕雀3个物种的鉴定提供依据；节间距可为白头鹎与燕雀或田鹀的鉴定提供依据；节直径可为燕雀与白头鹎或田鹀的鉴定提供依据。羽毛显微结构可为鸟类识别提供一定依据，但不是通过某个指标即可达到鉴定物种的目的，而需综合多个指标进行评判。在鸟类案件现场，羽毛是最易获得的物证，但可能来自于鸟类的不同部位，因此需构建鸟类各类羽毛显微结构的数据库，供实际案件中利用羽毛鉴定鸟类提供参照样本，为森林盗猎案件的种属鉴定及案件侦破提供有力依据；但这是一项长期性的基础工作，需要广大科技工作者共同努力才能完成。

4 结论

羽小枝间距、基柄长、羽小钩和纤毛总数、节间距、节直径等指标可为白头鹎、田鹀和燕雀3个物种的鉴定提供科学依据，但需综合多个指标进行评判。