王立霞 徐 笑 王 蕊 宋昊卓 李偉能 劉 洋 劉玉堂*

(1.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040；2.哈爾濱市劍橋第三中學(xué)校，哈爾濱，150040)

中華花龜(Mauremyssinensis)又名臺(tái)灣草龜、珍珠龜、六線草龜?shù)?，隸屬于地龜科(Geoemydidae)的擬水龜屬，生長速度較快，對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，是一種植食性淡水龜[1-2]；烏龜(Mauremysreevesii)俗稱中華草龜，別名金線龜、泥龜、長壽龜、墨龜、臭青龜?shù)龋瑢冽斂茢M水龜屬。我國幾乎全國各地都有烏龜分布，具有較高的觀賞價(jià)值、食用價(jià)值和藥用價(jià)值[3]，是一種雜食性動(dòng)物；巴西紅耳龜(Trachemysscriptaelegans)又名紅耳龜、秀麗錦龜、七彩龜，隸屬于龜鱉目(Tesudines)澤龜科(Emydidae)的滑龜屬，巴西龜適應(yīng)能力強(qiáng)、病害少，耐饑餓的雜食性龜類，人工養(yǎng)殖時(shí)以食肉類為主[4]；北美擬鱷龜(Chelydraserpentina)又名鱷魚龜、小鱷龜、肉龜?shù)龋a(chǎn)于北美洲及中美洲，屬于擬鱷龜科(Chelydridae)擬鱷龜屬，鱷龜生長快，性成熟周期短，屬雜食性，以肉食為主，人工飼養(yǎng)條件下可投喂豬肉、牛肉、家禽內(nèi)臟、蘋果、菜葉及人工配合飼料等[5]。

近年來對爬行動(dòng)物的消化道形態(tài)學(xué)研究已有資料報(bào)道[6-8]，但對消化道內(nèi)表面黏膜實(shí)體形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察比較研究未見報(bào)道，消化系統(tǒng)是攝取營養(yǎng)的主要器官，因此對消化系統(tǒng)組織學(xué)的研究將有助于研究其食性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為其科學(xué)飼養(yǎng)提供參考[1]。一般認(rèn)為爬行動(dòng)物在系統(tǒng)進(jìn)化上處于一個(gè)比較特殊的地位，它是鳥類和哺乳動(dòng)物進(jìn)化的分支點(diǎn)，是比較組織學(xué)的重要研究動(dòng)物[7]。近幾年對鳥類的小腸黏膜表面形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能研究獲得了一些有意義的發(fā)現(xiàn)[9-13]，本文旨在通過對4種龜類消化道表面形態(tài)的觀察比較，研究其與食性的關(guān)系以及對消化效率的影響，對爬行動(dòng)物形態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以期為將來進(jìn)一步研究消化系統(tǒng)表面形態(tài)結(jié)構(gòu)比較組織學(xué)及其食性演化關(guān)系的研究提供基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料自哈爾濱花鳥魚市場購買：年齡選擇半年左右的巴西紅耳龜，烏龜，中華花龜以及北美擬鱷龜各3只，平均體重分別為46.05 g、42.73 g、34.92 g、38.25 g，雌雄不限。

1.2 方法

實(shí)驗(yàn)前將其進(jìn)行饑餓處理2 d。采用斷頭法將龜快速處死，鋸開龜背腹甲之間的甲橋，揭開腹甲，暴露內(nèi)臟，自食管部分取出龜?shù)恼麄€(gè)消化道截取至大腸的最后端。量取消化道總長度以及食管、胃(賁門部、胃體部、幽門部)、十二指腸、空回腸和大腸的長度。截取各部分表面光滑的一段(1.5 cm左右)縱向剖開，用0.25%的胰蛋白酶溶液進(jìn)行沖洗，去除表面的黏液以及代謝物，用2.5%的戊二醛溶液進(jìn)行固定，通過蔡司ZEISS LSM 700實(shí)體顯微鏡進(jìn)行觀察與照相，將切片進(jìn)行脫水處理，依次用濃度為50%、70%、80%、90%、95%、100%的乙醇進(jìn)行脫水，進(jìn)行噴鍍處理后在JSM-7500F掃描電子顯微鏡下觀察與照相。十二指腸為緊接胃幽門的由左向右移行的細(xì)管，呈“U”形彎曲，在其彎曲處有淡黃色、細(xì)長的胰腺。十二指腸后有彎曲盤旋的小腸，即為空回腸。小腸末端急劇膨大部分即為大腸。

測量消化道全長和背甲長，計(jì)算消化道全長同背甲長之比。

2 結(jié)果

2.1 成體消化道各部分的長度

小腸是消化吸收的主要器官，鱷龜?shù)南廊L平均為(26.92±0.21)cm，小腸長平均為(19.62±0.12)cm；巴西龜?shù)南廊L平均為(17.61±0.36)cm，小腸長平均為(10.92±0.09)cm；花龜?shù)南廊L平均為(22.21±0.14)cm，小腸長平均為(13.61±0.11)cm；草龜?shù)南廊L平均為(15.32±0.23)cm，小腸長平均為(8.72±0.04)cm。

我們以消化道全長和背甲長的平均值的比值以及小腸和主要消化道長平均值的比值作為4種龜?shù)南鄬﹂L度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較(表1)。

表1 4種龜?shù)谋臣?、小腸長、消化道長和主要消化道長以及比值Tab.1 The length and ratio of dorsal，small intestine，digestive tract and main digestive tract of four species of turtles

2.2 消化道各部分的黏膜表面形態(tài)

食管位于口腔咽后部，脊柱腹面，呈寬扁袋狀。在實(shí)體顯微鏡下觀察，可見在食管內(nèi)表面形成5—7條平行于食管長軸的縱行皺襞(圖1-1、1-5)。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，黏膜表面遍布著許多長而密集的纖毛叢(圖1-3、1-6)，一些表面具有短微絨毛的非纖毛細(xì)胞(圖1-2、1-4)(可能是杯狀細(xì)胞)單個(gè)或多個(gè)分布在纖毛細(xì)胞中。

在實(shí)體顯微鏡下觀察可見胃黏膜表面形成許多縱行皺襞(圖2-1、2-2、2-3、2-5)，大概有5—7條。相比賁門部和胃體部，幽門部皺襞趨于平緩，數(shù)量不多。賁門部黏膜表面皺襞較細(xì)，數(shù)量遠(yuǎn)多于胃體部，從賁門部向十二指腸黏膜皺襞呈放射狀分布，掃描電鏡下可以看到黏膜表面有排列致密的柱狀上皮細(xì)胞頂部的圓形的突起(圖2-4)。

根據(jù)實(shí)體顯微鏡及低倍掃描電鏡可見，小腸黏膜表面形成數(shù)條沿小腸縱行走向的彎曲皺襞。十二指腸部分的黏膜表面多呈“W”字形板狀結(jié)構(gòu)，4種龜有一定差別。鱷龜為連續(xù)的“W”字形板狀結(jié)構(gòu)(圖3-4、3-6)，彎曲程度十分明顯，角度接近90°；而其他3種龜十二指腸黏膜皺襞彎曲呈較為平緩的波浪狀排列，角度不明顯。

在實(shí)體顯微鏡及低倍掃描電鏡下可見，巴西龜和烏龜?shù)目栈啬c腸道黏膜皺襞呈現(xiàn)為彎曲程度平緩的平行排列(圖4-1、4-3)，而擬鱷龜和花龜小腸腸道黏膜皺襞則彎曲角度較大，呈現(xiàn)不規(guī)則的W形(圖4-2、4-4)。

掃描電鏡高倍放大之后小腸黏膜柱狀細(xì)胞表面均有許多密集的微絨毛突起，可明顯分辨出細(xì)胞輪廓(圖5-1、5-2)，腸道黏膜表面還分散著些許杯狀細(xì)胞，其細(xì)胞黏液頂面突起表面可見稀疏的微絨毛(圖5-4)。

大腸為消化道最后的部分，大腸很短，壁薄，在實(shí)體顯微鏡及掃描電鏡下可見管壁表面有不規(guī)則皺襞，擬鱷龜大腸黏膜表面的皺襞十分明顯。

3 討論

3.1 龜?shù)南篱L度和食性相適應(yīng)的特點(diǎn)

動(dòng)物消化道全長和體長的比值與食性密切相關(guān)[9，14-15]，植食性動(dòng)物具有較長的消化道，通過延長食物在消化道內(nèi)的滯留時(shí)間從而提高消化率[14-15]。本研究所測擬鱷龜消化道長度與背甲長度之比為3.14，花龜消化道長度與背甲長度之比為3.73，巴西龜消化道長度與背甲長度之比為3.53，烏龜消化道長度與背甲長度之比為3.42。該結(jié)果可以初步表明，偏肉食性的擬鱷龜消化管較短，偏植食性的花龜消化管較長，而偏雜食性的巴西龜和烏龜消化管長度適中，這是龜類消化道與食性相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因試驗(yàn)動(dòng)物的數(shù)量問題，故該結(jié)果僅供參考，需要進(jìn)一步的研究加以證明。

3.2 4種龜消化道各部分黏膜表面形態(tài)比較分析

以上4種龜食管都有向管腔內(nèi)部凸起的縱行皺襞，而且黏膜表面由纖毛上皮細(xì)胞構(gòu)成，這與以往其他種類龜?shù)膱?bào)道卻不同[3，16]，傅麗容等[1]對中華花龜?shù)慕M織學(xué)研究也未觀察到纖毛細(xì)胞，我們認(rèn)為他們的觀察僅用光鏡及石蠟切片的方法所以不能看到纖毛結(jié)構(gòu)。在一些爬行類及兩棲類的研究報(bào)道中，例如赤鏈華游蛇[17](Sinonatrixannularis)食道黏膜上皮為纖毛細(xì)胞、澤陸蛙[18](Fejervaryamultistriata)食道為復(fù)層柱狀纖毛上皮，而魚類(例如駝背鱸(Cromileptesaltivelis))食道黏膜由復(fù)層扁平上皮細(xì)胞組成[19]。因此我們認(rèn)為，龜類食道黏膜上皮的組織結(jié)構(gòu)和與其分類地位相近的爬行動(dòng)物及無尾兩棲類相似，但與比其低等的魚類不同。纖毛上皮在哺乳動(dòng)物的氣管和輸卵管可見，4種龜食管所見纖毛其功能到底與兩棲類還是與哺乳動(dòng)物的纖毛相似還無從定論，但根據(jù)以往報(bào)道，我們推測該纖毛結(jié)構(gòu)可能與呼吸功能有關(guān)[20]，還需要進(jìn)一步研究證明。

胃呈U型，囊狀，以上4種龜胃的外部形狀大體相似，胃體部都為平滑的縱行皺襞，黏膜有許多凹陷的胃小凹，表面還有排列整齊的上皮細(xì)胞，胃黏膜表面的這種結(jié)構(gòu)對于食物的初步攪拌具有一定的作用。

小腸是消化系統(tǒng)中最長的部分，分為十二指腸和空回腸，是食物消化和吸收的最主要的部位，其結(jié)構(gòu)也體現(xiàn)出與這種功能的聯(lián)系，但是各部分分界不明顯。阮燕如等[21]認(rèn)為小腸分為十二指腸、空腸和回腸；傅麗容等[1]、董超等[8]認(rèn)為龜類的小腸分為十二指腸和回腸。近些年，對爬行動(dòng)物消化道的研究報(bào)道逐漸增多，但是對爬行動(dòng)物胃腸道的劃分至今沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文把十二指腸后面的小腸部分統(tǒng)稱為空回腸。

以往的研究認(rèn)為龜小腸具有類似哺乳動(dòng)物的絨毛結(jié)構(gòu)[1，3，16]，而我們的觀察并沒有發(fā)現(xiàn)龜有指狀絨毛，我們認(rèn)為以往研究結(jié)果應(yīng)該是由于技術(shù)方法的問題而造成的誤判，這些研究多是將腸管橫切，因此將“W”板狀皺襞包括次級皺襞的橫切面誤認(rèn)為小腸絨毛。小腸黏膜上皮細(xì)胞表面微絨毛密集而發(fā)達(dá)，與哺乳動(dòng)物的吸收細(xì)胞相似。大腸的主要功能是儲(chǔ)存和排泄食物殘?jiān)?，因此其黏膜形成不同結(jié)構(gòu)的皺襞，且皺襞很淺沒有絨毛結(jié)構(gòu)[17]。而擬鱷龜大腸表面皺襞十分明顯。

小腸是脊椎動(dòng)物消化吸收的主要部位，在哺乳動(dòng)物是以小腸絨毛及微絨毛作為增加吸收面積的主要結(jié)構(gòu)體系，而在鳥類，肉食性鳥類小腸黏膜具有與哺乳動(dòng)物類似的指狀絨毛有利于擴(kuò)大吸收效率，而雜食性鳥類卻是以“W”板狀絨毛結(jié)構(gòu)體系為主，不僅有利于吸收更有利于通過板狀結(jié)構(gòu)對食物進(jìn)行揉搓研磨加速提高消化吸收速度，這是雜食性鳥類適應(yīng)飛翔的一種策略[9-12]。作為爬行動(dòng)物由于其相對較低的新陳代謝效率，因此其膜表面不需要擴(kuò)大吸收面積的小腸絨毛。在實(shí)體顯微鏡及掃描電鏡下觀察可見4種龜小腸黏膜表面形成縱向排列皺襞，呈不同程度的波浪彎曲或“W”字形板狀結(jié)構(gòu)，其黏膜表面看不到與食性相關(guān)聯(lián)的明顯差別，偏植食性黏膜皺襞相對更接近規(guī)整的“W”板狀，而生長速度較快的擬鱷龜黏膜皺襞結(jié)構(gòu)更復(fù)雜其“W”字形板狀結(jié)構(gòu)更明顯，其十二指腸部分呈現(xiàn)近90°角的“W”字形板狀結(jié)構(gòu)。在以往報(bào)道中，魚類例如刺鲃(Spinibarbuscaldwelli)幼魚[22]、駝背鱸幼魚[19]小腸存在縱行皺襞及二級皺襞，但皺襞縱向長直而無彎曲，這種結(jié)構(gòu)在廣東烏龜(Chmemyskwangtungensis)[3]腸道中也存在。在一些鳥類胚胎發(fā)育過程中，例如鵪鶉(Coturnixcoturnix)、紅嘴鷗(Larusridibundus)、黑翅長腳鷸[13](Himantopushimantopus)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)、番鴨(Cairnamoschata)、家燕(Hirundorustica)、雞(Gallusgallusdomesticus)[11-12]等鳥類胚胎期小腸黏膜表面形態(tài)發(fā)育過程也先后經(jīng)歷了縱向直的嵴狀皺襞，與魚類相似，彎曲的嵴狀皺襞以及到“W”板狀結(jié)構(gòu)變化，與這4種龜類相似。鳥類胚胎小腸黏膜形態(tài)發(fā)育過程中出現(xiàn)了前述的結(jié)構(gòu)變化，這可能是對系統(tǒng)發(fā)育的一種形態(tài)重演，因此對于龜?shù)男∧c黏膜形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)可以為進(jìn)一步研究鳥類形態(tài)發(fā)育及食性演化提供重要的基礎(chǔ)資料。