黄鹡鸰（Motacilla flava） 3个亚种的羽毛结构

Feather Structure of Three Subspecies of Motacilla flava

摘要

羽毛是非法猎杀野生动物现场中容易存留的重要证据，兼具较强的稳定性和特异性，可为鸟类的识别鉴定提供佐证。选取黄鹡鸰东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种的飞羽、尾羽以及其根部的绒羽作为研究对象，宏观测量飞羽及尾羽内外翈长，同时利用扫描电镜观察3类羽毛的显微结构，对飞羽和尾羽有钩羽小枝的基柄长、羽小钩数、纤毛数、羽小钩数+纤毛数、腹齿数，无钩羽小枝的基柄长、腹齿数；绒羽节直径、节间距、基节长等数据进行测量记录，并利用SPSSAU对记录的数据进行分析比较。结果表明：黄鹡鸰3个亚种飞羽的有钩羽小枝基柄长、无钩羽小枝基柄长，尾羽的纤毛数、腹齿数，绒羽的节间距等显微结构特征均存在显著或极显著差异。

Abstract

Feathers are important evidence that can easily be left at the scene of illegal wildlife poaching. They possess strong stability and specificity， providing supporting evidence for the identification of bird species. This paper selected the flight feathers， tail feathers， and the down feathers at their bases from three subspecies of the Motacilla flava： the Northeastern Asian subspecies， the Taiwan subspecies， and the Alaskan subspecies， as the subjects. It conducted macroscopic measurements of the inner and outer barb lengths of the flight and tail feathers， and utilized scanning electron microscopy to observe the microstructures of the three types of feathers. Measurements were taken and recorded for the base handle lengths， the number of hooklets， the number of cilia， the number of hooklets + cilia， and the number of ventral teeth in the flight and tail feathers with hooked barbules. For those with proximal barbules， measurements included base handle lengths and number of ventral teeth. Additionally， the diameter of the nodular， distance between nodular， and length of the base nodular of the downy feathers were measured. The recorded data were analyzed and compared using SPSSAU. The results indicate that there are significant or highly significant differences in the microstructural characteristics of the base handle lengths of hooked barbules， base handle lengths of proximal barbules in flight feathers， and number of cilia， number of ventral teeth in tail feathers， as well as distance between nodular for downy feathers among the three subspecies of M. flava.

Graphical abstract

关键词

黄鹡鸰 / 亚种 / 羽毛 / 显微结构

Key words

Motacilla flava / subspecies / feather / microstructure

黄鹡鸰（Motacilla flava）为雀形目鹡鸰科鹡鸰属鸟类，2023年被列入《有重要生态、科学、社会价值的陆生野生动物名录》（简称“三有动物名录”）。黄鹡鸰在中国分布的亚种类型较丰富，包括东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种等，各亚种在外形上差异并不明显。东北亚种（M.f.macronyx）的头顶和颊部灰黑色，无眉纹，颏白色，喉部至腹部明黄色。该亚种繁殖于中国北方及东北地区，越冬于中国东南地区及海南岛；台湾亚种（M.f.taivana）的颏至腹部明黄色，具宽阔的黄色眉纹，脸颊、头顶和橄榄绿色的上体，翼覆羽羽缘白色，迁徙时经中国东部，越冬在中国东南部、台湾及海南岛；阿拉斯加亚种（M.f.tschutschensis）的头顶和枕部深蓝灰色，眉纹和喉部白色，胸部带灰色，繁殖于西伯利亚东部，但迁徙时见于中国东部省份。

目前对黄鹡鸰的研究较少，主要集中在繁殖习性^［1⁃2］、集群夜栖行为^［3］等。羽毛是鸟类特有的表皮衍生物，因兼具物种特异性与形态差异性，在鸟类的种属鉴定中具有重要应用价值^［4］。基于这一特性，国内学者已针对不同鸟类羽毛显微结构进行了相关研究，如鸡形目鸟类^［5］、鸮形目鸟类^［6］、鹮科鸟类^［7］、雀形目鸟类^［8］、雨燕科鸟类^［9］、鹬类^［10］、佛法僧目鸟类^［11］、鹭科鸟类^［12］、隼形目鸟类^［13］等。可见，用扫描电镜对鸟类羽毛的显微结构特征进行观察，可为鸟类的鉴别提供依据。

本研究选取黄鹡鸰东北亚种、台湾亚种和阿拉斯加亚种的飞羽、尾羽及绒羽3类羽毛在扫描电镜下观察其显微结构，记录相关数据并加以分析，以期为黄鹡鸰东北亚种、台湾亚种和阿拉斯加亚种的鉴定识别提供佐证。

1 材料与方法

研究所用的羽毛样本均取自南京警察学院鉴定中心送检材料，样本均为成体个体的繁殖羽。分别剪取3个亚种的飞羽、尾羽以及飞羽和尾羽根部绒羽，各样本的羽毛剪取部位一致^［10］，其中东北亚种6个个体、台湾亚种5个个体、阿拉斯加亚种7个个体。其中飞羽、尾羽均选择羽毛中间部位作为研究对象。

首先，测量飞羽及尾羽内外翈比值，随后将剪取的羽毛分别放入用乙醚和乙醇（95%）按1∶1混合的脱脂液中（20 min），再用无水乙醇浸泡清洗2 min，取出自然晾干，最后通过超声振荡器使其羽小枝展开^［12］。采用S-3400NⅡ型扫描电镜（日本日立公司）对处理过的羽毛进行观察，记录有钩羽小枝基柄长、羽小钩数、纤毛数、羽小钩数+纤毛数、腹齿数，无钩羽小枝基柄长、腹齿数以及绒羽的节间距、节直径、基节长等数据各30组并拍照。利用SPSSAU对记录的数据进行分析，结果用平均值±标准差表示，采用单因素方差分析检验组间差异的显著性。

2 结果分析

2.1 飞羽的观察与比较

2.1.1 飞羽的宏观结构观察与比较

3个亚种飞羽颜色（图1）差别不大，整体呈黑褐色。东北亚种的飞羽（图1A）内外翈长度比值约为3.13；台湾亚种的飞羽（图1B）内外翈长度比值约为3.76；阿拉斯加亚种的飞羽（图1C）内外翈长度比值约为3.89。SPSSAU分析表明东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种间飞羽的内外翈比值差异显著或极显著（表1）。

2.1.2 飞羽的微观结构观察与比较

东北亚种飞羽羽小枝（图2A）两侧斜向羽干，有钩羽小枝末梢略微弯曲，羽小钩弯曲幅度大，中部基柄平均长约为265.43 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约为258.07 µm；有钩羽小枝上羽小钩数约3~4个，纤毛单生约3~6条，且细而不长，腹齿数约1~2个；无钩羽小枝上的腹齿数约2个，羽小枝末梢细长且存在类似节状羽小枝的结构。

台湾亚种飞羽羽小枝（图2B）两侧均排列紧密，有钩羽小枝羽钩部直立，羽小钩弯曲幅度大，有钩羽小枝中部基柄平均长约为276.13 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约276.60 µm；有钩羽小枝上羽小钩数约3个，纤毛互生2~5条，腹齿数约1个；无钩羽小枝的腹齿数为2~3个，其末梢呈节状结构，且逐渐变细。

阿拉斯加亚种飞羽羽小枝（图2C）排列贴合，有钩羽小枝基部与羽钩部同向平行，羽小钩弯曲幅度大。有钩羽小枝中部基柄平均长约为248.33 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约202.93 µm；有钩羽小枝上羽小钩数约2~4条，羽小枝纤毛互生约2~8条，腹齿数约1~3个；无钩羽小枝上的腹齿数约1~2个，羽小枝末梢直立且存在类似节状羽小枝的结构。具体显微结构数据见表2。

记录东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种飞羽上有钩羽小枝的基柄长、羽小钩数、纤毛数、羽小钩数+纤毛数、腹齿数以及无钩羽小枝的基柄长、腹齿数，各30组数据，利用SPSSAU对数据进行单因素方差分析（表3）。从表3可知，除东北亚种与阿拉斯加亚种飞羽的纤毛数、羽小钩数+纤毛数、腹齿数差异不显著，台湾亚种与阿拉斯加亚种飞羽的羽小钩数差异不显著外，其余显微结构指标两两间均存在显著或极显著差异，均可为东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种的鉴别提供依据。

2.2 尾羽的观察与比较

2.2.1 尾羽宏观结构观察与比较

尾羽整体呈黑色，其中东北亚种的尾羽（图3A）内外翈比值约为2.34，台湾亚种（图3B）内外翈比值约为2.53，阿拉斯加亚种（图3C）内外翈比值约为2.23。SPSSAU分析表明，东北亚种与台湾亚种、东北亚种与阿拉斯加亚种的尾羽内外翈比值差异均不显著；台湾亚种与阿拉斯加亚种的尾羽内外翈比值差异极显著（表4）。

2.2.2 尾羽微观结构观察与比较

东北亚种尾羽羽小枝（图4A）两侧均斜向羽干，有钩羽小枝羽钩部直立，羽小钩弯曲幅度不大，有钩羽小枝中部基柄平均长约为222.30 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约为248.17 µm；有钩羽小枝上羽小钩数约2~3个，纤毛互生约3~6条，腹齿数约1个；无钩羽小枝上的腹齿数约1~2个，羽小枝末梢略微弯曲，且存在类似节形态羽小枝的显微结构。

台湾亚种尾羽羽小枝（图4B）两侧排列紧密，有钩羽小枝基部与羽钩部同向平行，羽小钩略微钩起，中部基柄平均长约268.43 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约264.33 µm；有钩羽小枝上羽小钩数为1~3个，互生纤毛粗细均匀，数量为3~8条，腹齿数平均为2个；无钩羽小枝腹齿数为1~3个，羽小枝末梢细长且存在类似节形态羽小枝的显微结构。

阿拉斯加亚种尾羽（图4C）羽小枝两侧均斜向羽干，有钩羽小枝羽钩部细长，羽小钩弯曲幅度不大，中部基柄平均长约222.17 µm；无钩羽小枝中部基柄平均长约257.50 µm；有钩羽小枝上羽小钩数为1~3个，纤毛呈对生为6~11条，腹齿数为1~2个；无钩羽小枝上的腹齿数约1个，羽小枝的末梢细长且存在类似节形态羽小枝的显微结构（表5）。

记录东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种尾羽上的有钩羽小枝基柄长、羽小钩数、纤毛数、羽小钩数+纤毛数、腹齿数以及无钩羽小枝的基柄长、腹齿数各30组数据，利用SPSSAU对数据进行单因素方差分析（表6）。结果表明，除东北亚种与阿拉斯加亚种尾羽的有钩羽小枝中部基柄长、羽小钩数差异不显著，东北亚种与台湾亚种尾羽的有钩羽小枝腹齿数差异不显著，台湾亚种与阿拉斯加亚种尾羽的羽小钩数、无钩羽小枝根部基柄均差异不显著外，其余显微结构指标两两间均存在显著或极显著差异，可作为东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种的有效鉴别依据。

2.3 绒羽的观察与比较

2.3.1 飞羽根部绒羽的观察与比较

东北亚种绒羽的羽小枝（图5A）根部排列稀疏、末梢杂乱相交，羽小枝基节长平均约为98.08 µm，羽小枝的节呈棒状对生，节间距平均约为30.05 µm，从羽枝根部至末梢节的数量逐渐递减，节直径平均约为3.42 µm。

台湾亚种绒羽的羽小枝（图5B）根部排列紧凑，末梢较稀疏，羽小枝基节长平均约为97.11 µm，羽小枝的节呈三角状对生，节间距平均约为38.05 µm，从羽枝根部至末梢羽小枝排列逐渐稀疏，节直径平均约为4.37 µm。

阿拉斯加亚种绒羽的羽小枝（图5C）排列稀疏，羽小枝基节长平均约为112 µm，羽小枝的节呈水滴状对生，节间距平均约为31.54 µm，从羽枝根部至末梢的羽小枝以及节的分布几乎无变化，节直径平均约为3.63 µm。具体显微结构数据见表7。

记录东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种飞羽根部绒羽的基节长、节间距、节直径等数据各30组，利用SPSSAU对数据进行单因素方差分析（表8）。结果表明，除东北亚种与台湾亚种的飞羽根部绒羽上的基节长差异不显著外，其余显微结构指标两两间均存在显著或极显著差异，均可为东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种的鉴别提供依据。

2.3.2 尾羽根部绒羽的观察与比较

东北亚种绒羽的羽小枝（图6A）根部排列稀疏、末梢较分散，羽小枝基节平均长度约为98.35 µm，羽小枝的节呈不规则对生，节间距平均约为34.92 µm，羽小枝从根部至末梢逐渐变细，节直径平均约为3.78 µm（表9）。

台湾亚种绒羽的羽小枝（图6B）根部与末梢排列稀疏，羽小枝基节平均长度约为95.77 µm，羽小枝的节呈圆柱状对生，节间距平均约为37.51 µm，羽小枝从根部至末梢无明显变化，节直径平均约为4.12 µm（表9）。

阿拉斯加亚种绒羽的羽小枝（图6C）排列稀疏，末梢杂乱相交，羽小枝基节平均长度约为99.52 µm，羽小枝的节呈梯形状对生，节间距平均约为29.17 µm，从根部至末梢的羽小枝由不相交到相交，节直径平均约为3.44 µm（表9）。

记录东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种尾羽根部绒羽的基节长、节间距、节直径等数据各30组，利用SPSSAU对数据进行单因素方差分析（表10）。结果表明，除东北亚种与阿拉斯加亚种的尾羽根部绒羽的基节长差异不显著外，其余显微结构指标两两间均存在显著或极显著差异，均可为东北亚种、台湾亚种与阿拉斯加亚种的鉴别提供依据。

3 讨论

吴新然等^［14］通过对75种陆栖性鸟类羽毛的扫描电镜研究发现，羽小钩数和纤毛数的和值可能为一个恒定值，且可作为重要的鉴定指标，本研究结果与其相符。本研究中飞羽和尾羽的羽小钩数、纤毛数在3个亚种间存在变化，但飞羽与尾羽的羽小钩数+纤毛数是一个恒定值。在鸟类飞行中，尾羽有着掌舵作用，其受外界环境影响较小^［15］，故尾羽有钩羽小枝的羽小钩数+纤毛数具有更高的鉴别价值。

根据侯森林等^［12］对白鹭和大白鹭的羽毛显微结构研究表明，飞羽承担飞行控制功能，而不同鸟类的飞行能力存在差异，这会导致飞羽显微结构的种间分化，该特征可作为鸟类鉴别的有效依据。东北亚种飞羽的有钩羽小枝羽小钩数约3~4个、纤毛数约3~6条、腹齿数约1~2个，无钩羽小枝腹齿数约2个；台湾亚种飞羽的有钩羽小枝羽小钩数约3个、纤毛数约2~5条、腹齿数约1个，无钩羽小枝腹齿数约2~3个；阿拉斯加亚种飞羽的有钩羽小枝羽小钩数约2~4个、纤毛数约2~8条、腹齿数约1~3个，无钩羽小枝腹齿数约1~2个，表明三个亚种间飞羽的结构略有差异。尽管亚种间的亲缘关系较近、生活习性也极为相似，但在亚种间羽毛的显微结构特征仍存在差异^［12］。因此，利用扫描电镜对羽毛进行显微结构观察，可以为黄鹡鸰三个亚种的鉴别提供依据。

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基金资助

江苏省高校优秀科技创新团队资助项目“打击生态环境犯罪物证技术创新团队”(2019⁃29)