劉博洋 孟慶博 祁永來 徐艷春，2，3 華 彥 楊淑慧*

(1.東北林業(yè)大學野生動物與自然保護地學院，哈爾濱，150040；2.國家林業(yè)和草原局野生動植物檢測中心，哈爾濱，150040；3.國家林業(yè)和草原局野生動物保護與利用工程技術研究中心，哈爾濱，150040；4.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室，廣州，510520)

由于過度利用、棲息地喪失、人類干擾等多種原因，野生動物的生存一直受到威脅，種群數(shù)量大幅度減少，很多物種已無法作為資源使用。隨著人工養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，野生動物產(chǎn)品的相關貿易市場被放大，在經(jīng)濟利益的驅使下，一些投機分子將野外盜捕的動物假借人工飼養(yǎng)的名義進行販賣。如果無法正確區(qū)分其來源，執(zhí)法者就無法甄別違法犯罪行為，盜獵的動物就會在合法養(yǎng)殖業(yè)中被洗白，從而使養(yǎng)殖業(yè)成為盜獵活動的保護傘。所以，鑒別動物來源于養(yǎng)殖場還是野外是保護野生資源，維護養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)正常秩序的關鍵。

動物頭骨的結構復雜，常表現(xiàn)明顯的適應性變化[1-2]。如因營養(yǎng)生態(tài)位的分離而產(chǎn)生的性別差異[3-4]、不同方向的自然選擇產(chǎn)生的地理種群間、亞種間和種間的變異[5-9]。甚至于在不同環(huán)境下頭骨的發(fā)育都有著明顯的差異[10-11]。骨骼由膠原纖維按照一定的方式排列、編織，礦物質沉積在膠原纖維上，骨骼的應力在骨骼發(fā)育過程中，會影響膠原纖維的編織方式[12]。動物捕食和進食過程中需要撕裂、切割和咀嚼等動作，但這些動作的使用頻率和強度因食物的質地而異，進而影響頭骨的形態(tài)發(fā)育。研究顯示，野生動物獲取食物的堅硬程度不同時鼻口部寬度、頌骨的寬度會發(fā)生變化[13]，同時形狀[14]、冠狀突長度及枕骨高度也會變化[15]。此外，骨骼是由蛋白質和礦物質等基本原料構成的。骨骼發(fā)育過程中這些基本物質缺乏或不平衡，會直接影響骨骼的結構和強度，進而產(chǎn)生一定的偏離正常狀態(tài)的形變。如食物中蛋白質缺乏會影響頭骨骨頭的生長速度[16-18]。

人工飼養(yǎng)的野生動物，尤其是商業(yè)化飼養(yǎng)的動物，所處空間較小，食物通常以人工配合飼料為主，質地柔軟，飼料原料種類較少，營養(yǎng)成分穩(wěn)定，而野外動物食譜廣泛，質地差異大，動物所獲營養(yǎng)成分依食物種類而變化。我們推測，動物在采食過程中，撕咬、咀嚼、切割的力量、頻度和持久性均有差別，這些差異通過改變應力來影響頭骨的形態(tài)，尤其是下頜骨的形態(tài)，進而為鑒別野生和人工養(yǎng)殖個體的提供可能。

食肉動物的臼齒和前臼齒是切割食物的主要工具，上頜的齒尖與下頜的凹槽相對，下頜的齒尖與上頜的凹槽相對，從而形成鋸齒剪刀一樣的結構，既能固定食物的位置，又能加大壓強和剪切力。可以推想，動物生長過程中，下頜骨因為食物質地的不同需要不同的咬合力，野外動物所需的咬合力大，而人工飼養(yǎng)動物所需的咬合力較小。由此形成一個剪刀狀的杠桿系統(tǒng)：下頜骨的髁狀突為支點，以咬合肌群為動力，以牙齒的齒尖為阻力點，以髁狀突到齒尖的距離為力臂。要提高咬合的效率，縮短力臂是最好的策略。這種策略可能在個體發(fā)育過程中體現(xiàn)出來：食物柔軟的動物咬合力臂可能較食物堅硬的動物長些。如果這一推想是正確的，則咬合杠桿系統(tǒng)的結構特點就能夠用來鑒別野生和飼養(yǎng)的食肉動物。

本研究以人工飼養(yǎng)和野外的北美水貂(Neovisonvison)為代表，定量比較下頜骨的形態(tài)在兩組之間的差異，并據(jù)此建立判別來源的指標。

1 材料與方法

1.1 頭骨樣品及其預處理

本研究的實驗動物為野外與人工飼養(yǎng)的北美水貂。北美水貂在19世紀80年代末在加拿大籠養(yǎng)成功，20世紀30年代率先在歐洲建立養(yǎng)殖場，50年代引進我國進行規(guī)模化飼養(yǎng)。從30年代正式農場飼養(yǎng)至今已經(jīng)繁育80余代。目前我國野外的水貂均為養(yǎng)殖場逃逸個體所建立的種群。本研究采用的野生水貂25只，均來自大興安嶺北部的漠河縣，在2011年11月—2012年1月從野外捕獲，包括雄性個體7只，雌性個體18只；人工飼養(yǎng)的水貂38只，來自大興安嶺根河市阿龍山鎮(zhèn)的水貂飼養(yǎng)場。

從頸椎處切下頭顱，做好標記，紗布包裹后放入沸水中煮至肌肉變軟，用手術刀去除頭骨上附著的肌肉、結締組織，放入含有0.1%的Na2CO3的溫水中去除油脂，取出經(jīng)清水漂洗后自然干燥備用[19]。

1.2 下頜骨及牙齒各項量度的測量方法

首先測定2組水貂下頜骨的量度指標，如圖1所示。

L1：下原尖(protoconid)到髁狀突的距離。

L2：下前尖(paraconid)到髁狀突的距離。

L3：前臼齒第3齒尖到髁狀突的距離。

L4：犬齒齒尖到髁狀突的距離。

L：髁狀突到下頜骨最前端距離，即下頜長。

L′：髁狀突到犬齒唇面基部與下頜骨結合處的距離。

M1：臼齒長度。

M2：前臼齒第3齒基部長度。

H1：臼齒下原尖的高度，即下原尖頂端到其牙冠與下頜骨接合處的垂直距離。

H2：臼齒下前尖的高度，即下前尖頂端到其與下頜骨接合處的垂直距離。

H3：前臼齒第3齒尖頂端到與下頜骨接合處的垂直距離。

H4：犬齒高犬齒尖端到其與下頜骨接合處的距離。

分別將犬齒尖端，犬齒齒冠與下頜骨交點，髁狀突記標記點，作為三角形的3個頂點，該三角形上個邊長分別為L4、H4及L′，將H4與L′所組成的角記為∠A，由余弦定理計算CosA：

為了消除個體大小的影響，用上述各項量度定義了13個判別指標，用以判別來源，它們分別是：

L1/L：以下頜為標準，下原尖力臂的相對長度。

L2/L：以下頜為標準，下前尖力臂的相對長度。

L3/L：以下頜為標準，前臼齒第3齒尖力臂的相對長度。

L1/M1：以齒尖所在齒齒長為標準，下原尖力臂的相對長度。

L2/M2：以齒尖所在齒齒長為標準，下前尖力臂的相對長度。

L3/M3：以齒尖所在齒齒長為標準，前臼齒第3齒尖力臂的相對長度。

H1/L1：以下原尖力臂長為標準，下原尖高的相對長度。

H2/L2：以下前尖力臂長為標準，下前尖高的相對長度。

H3/L3：以前臼齒第3齒尖力臂長為標準，前臼齒第3齒尖高的相對長度。

H1·L1/L2：下原尖的相對發(fā)育情況。

H2·L2/L2：下前尖的相對發(fā)育情況。

H3·L3/L2：前臼齒第3齒尖的相對發(fā)育情況。

H4·L4/L2：犬齒的相對發(fā)育情況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

人工飼養(yǎng)水貂與野外水貂各項指標差異的檢驗使用獨立樣本t-檢驗(α=0.05)。各項量度或指標與L或L2的回歸分析中，首先對數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉換，然后采用一元線性回歸分析，計算R2值，并檢驗回歸的顯著性(α=0.05)?；貧w關系用散點圖顯示。對各項指標在來源或性別判別中的有效性評估采用判別分析法，以已知樣本的正確回判率(%)為評估指標，指標越接近100%有效性越高。所有的統(tǒng)計分析采用SPSS Statistics 19.0(IBM)完成。

2 結果

2.1 各項量度性別二型性

如表1、表2所示，力臂長度指標L1、L2、L3、L4、L，臼齒長度指標M1、M2，齒尖高度指標H1、H2、H3、H4等均存在顯著的二型性。獨立樣本t檢驗顯示，飼養(yǎng)組中，這些指標在性別間差異顯著(P<0.001)，且均為雄性顯著大于雌性。野生組中，這些指標也顯示出雄性顯著大于雌性的趨勢(0.001

表1 野生和人工飼養(yǎng)的北美水貂下頜骨的量度

續(xù)表1

表2 野生和人工飼養(yǎng)北美水貂下頜骨形態(tài)指標的差異

2.2 各項量度指標在野生組和飼養(yǎng)組之中間的差異

如表1所示，L1、L2、L3、L4、L、M1、M2、H1、H2、H3、H4在飼養(yǎng)組的平均值均顯著大于野生組(P<0.001)。CosA在飼養(yǎng)組和野生組之間存在顯著差異(t=-5.183，P<0.001)，且野生組中明顯大于飼養(yǎng)組。余弦函數(shù)在0—180°間為減函數(shù)，所以飼養(yǎng)組個體中的∠A較野生組個體大。

這些指標在野生組和飼養(yǎng)組之間的顯著差異說明它們能夠提供鑒別水貂來源的相關信息。但是這些指標受到身體比例關系的影響，不能直接用于判別，所以，我們建立了13個相對判別指標。

2.3 各項指標間的比例分析

為了在回歸分析中，數(shù)據(jù)符合或近似于正態(tài)分布，將各項量度指標進行了對數(shù)轉換，即取其常用對數(shù)值作為變量，然后進行比例分析。

以下頜骨長的對數(shù)值LogL為標準，采用線性回歸分別分析LogL1、LogL2、LogL3、LogM1、LogM2、LogH1、LogH2、LogH3與其比例關系。結果如圖2，LogL1、LogL2、LogL3、LogM1、LogM2、LogH3等與LogL均存在顯著的線性關系(野生組0.001

以LogL2為標準，對LogL1·H1、LogL2·H2、LogL3·H3、LogL4·H4進行回歸分析，結果如圖3，LogL1·H1、LogL2·H2、LogL3·H3、LogL4·H4等與LogL2均存在顯著的線性關系(野生組P<0.001，飼養(yǎng)組P<0.001)。

2.4 各項判別指標性別二型性

由于存在性別二型性，性別可能影響來源判別的正確率。因此，對所有判別指標進行篩選，挑選出在野生組和飼養(yǎng)組中不存在二型性的判別指標用于判別分析。如表3，在兩組中均不存在二型性的判別指標包括：H2/L2(野生組t=1.709，P=0.101；飼養(yǎng)組t=0.902，P=0.373)、H3/L3(野生組t=1.066，P=0.297；飼養(yǎng)組t=1.095，P=0.281)、H1·L1/L2(野生組t=1.217，P=0.236；飼養(yǎng)組t=0.722，P=0.475)、H2·L2/L2(野生組t=0.592，P=0.560；飼養(yǎng)組t=0.064，P=0.949)、H3·L3/L2(野生組t=0.215，P=0.832；飼養(yǎng)組t=0.519，P=0.607)、H4·L4/L2(野生組t=0.252，P=0.803；飼養(yǎng)組t=1.766，P=0.087)、CosA(野生組t=1.074，P=0.294；飼養(yǎng)組t=1.372，P=0.179)。

表3 野生組、飼養(yǎng)組性別二型性的分析

續(xù)表3

2.5 各項指標來源判別有效性的評估

對表3中篩選出的無二型性的判別指標進行差異分析，如表4，H2/L2(t=5.727，P= 0.000)、H3/L3(t=3.195，P=0.002)、H1·L1/L2(t=2.446，P=0.019)、H2·L2/L2(t=5.132，P=0.000)、H3·L3/L2(t=3.128，P=0.003)、CosA(t=5.183，P=0.000)在野生、飼養(yǎng)組間存在顯著差異，H4·L4/L2(t=1.813，P=0.075)在野生、飼養(yǎng)組間無顯著差異。對在兩組間表現(xiàn)出顯著差異的判別指標進行來源有效性分析，結果如表5所示：判別指標H2/L2+CosA對已知來源個體的正確回判率為91.2%，其余各項判別指標正確回判率為60.3%—73.3%。

表4 無二型性判別指標的組間差異分析

表5 各項判別指標對來源判別的有效性

3 討論

本研究采用的北美水貂均源自人工馴養(yǎng)的個體，其中一些個體逃逸到野外并建立了種群[20]。野外的水貂和養(yǎng)殖場的水貂從遺傳背景上比較相近，但是在頭骨的形態(tài)上卻表現(xiàn)出較大的差異。僅從下頜骨來看，下頜長度、牙齒高度、寬度、犬齒角度等都在兩組之間發(fā)生顯著差異(表2)。食肉動物從幼年到成年自行捕食的不同階段，臼齒、犬齒利用的強度和模式不同，下頜骨、下頜骨的愈合帶和牙齒的力學結構都會產(chǎn)生相應的變化[21]。雌雄赤狐(Vulpesvulpes)幼年時食性的差異(種類和質地)與其頭骨形態(tài)二型性的形成密切相關，雄性較多進食綿羊尸體，頭骨更加強壯，咬合力更大，而雌性食譜以嚙齒類、無脊椎動物為主，則其咬合力較低，頭骨也不夠粗壯[22]。模式動物研究進一步表明，咬合力對臼齒齒根的長寬均有影響，增加咬合力可使齒根從狹長變得短粗[23]。這些結果預示著人工飼養(yǎng)環(huán)境和野外環(huán)境下，捕食、防衛(wèi)等行為對下頜骨的要求不同是導致水貂下頜骨形態(tài)差異的重要原因。

我們發(fā)現(xiàn)臼齒下原尖和下前尖的相對力臂長在野生組均顯著小于飼養(yǎng)組。這意味著，相比飼養(yǎng)組，野生個體的下原尖、下前尖更靠近髁狀突。這樣，在相同的咬合力的情況下，野生水貂的下原尖和下前尖上產(chǎn)生更大的壓強，對食物的切割更為有效。此外，相對于下頜長，臼齒齒冠相對長度、齒尖相對高度在野生組也顯著大于飼養(yǎng)組。這說明野生個體有更長的臼齒齒冠，使切割食物時，臼齒與食物接觸面更大，有利于切割較大的食物。綜合來看，本研究的結果支持了我們的推測，即野生水貂較人工飼養(yǎng)的水貂在切割食物的效率更高。

犬齒與下頜骨夾角的余弦值CosA在野生組也顯著大于飼養(yǎng)組(P<0.001)。余弦函數(shù)在0—180°間為減函數(shù)，因此，飼養(yǎng)組個體犬齒與頜骨夾角大于野生組個體，也就是說，飼養(yǎng)組水貂的犬齒更加向前伸展。這種差異可能來自飼養(yǎng)水貂的刻板行為。水貂被飼養(yǎng)在狹小籠舍中，環(huán)境缺乏變化，飲食也較為固定，容易引發(fā)刻板行為[24]，其中無目的的撕咬籠舍以及其他物體是大多數(shù)養(yǎng)殖場都存在的刻板行為之一。用犬齒撕咬物體對犬齒產(chǎn)生向外的拉力，在個體發(fā)育過程中，這種拉力可以改變犬齒原有的角度，變得向外傾斜。向前傾斜會降低撕咬的效能。

在下頜骨形態(tài)的眾多變化中(表2，表3，表4)，在野生和飼養(yǎng)組之間的差別最大的還數(shù)臼齒下前尖處的齒高與其力臂的之比，以及下頜犬齒向前伸展的角度(∠A，圖1)兩個指標，而且它們沒有性別二型性(表5)。利用H2/L2+CosA對已知來源個體進行回判，正確回判率達到91.2%，遠優(yōu)于其余各項判別指標(正確回判率為60.3%—73.3%)(表5)。因此，這說明，下頜骨和犬齒的形態(tài)可以有效判別野生和人工飼養(yǎng)的水貂。那么，水貂作為典型的小型食肉動物，在生態(tài)習性、行為模式等方面具備其他中小型鼬科(Mustelidae)動物的典型特征，所得到的結果應該具有一定的推廣意義，值得在其他物種進行嘗試。