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13种兽类股骨的形态学比较

范文

王震

摘要比较了虎、狮、棕熊、黑熊等7科13种动物股骨的形态特征，并测量了股骨长度、两端宽度和厚度等参数。结果表明：动物股骨在不同类群间存在着一定的差异，在相同类群中存在着共性特征，具有一定的分类学意义;草食性动物的股骨与食肉动物的股骨存在着明显的差异，如大转子的位置、股骨头的形态、股骨颈等，可用于分类和鉴别;股骨的形态特征与动物活动方式存在一定的关系，如大转子的位置。该研究将对从事动物骨骼分类或鉴别研究提供一定启示。

关键词骨骼形态;股骨;比较解剖;大转子; 股骨頸

中图分类号 Q954文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）02-0072-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.021

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Morphological Comparison of 13 Species of Mammals Femurs

WANG Zhen （College of Wildlife and Natural Reserve， Northeast Forestry University/Wildlife Testing Center of National Forestry and Grass Administration， Harbin，Heilongjiang 150040）

Abstract The morphological characteristics of 13 species mammals femurs were compared.And some parameters were measured， such as femurs length， width and thickness.The results showed that there were certain taxonomic differences and common features among femurs of different mammals.There was a clear difference between the femurs of herbivores and femurs of carnivores， such as the position of the great trochanter， the shape of the femoral head， the femoral neck， etc..These difference could be used for classification and identification.There was a certain relationship between the morphological characteristics of the femur with the animals activity mode.This study would provide some inspiration for the classification or identification of animal bones.

Key words Bone morphology;Femurs;Comparative anatomy;Greater trochanter;Femoral neck

形态结构上的显著差异是动物分类学或动物系统学的主要依据之一。从进化的角度来看，形态与功能是相互适应和协同进化的，功能的分化与多样化是由于复杂的生态环境造成的[1]。与其他适应性变化一样，动物的生态和行为变化将使机体产生一定的几何结构变化和生理变化，而机体结构的变化又能反映动物的行为和生态环境的变化[2]。动物的骨骼在生物协同进化过程中发挥了重要作用[3]。

在兽类骨骼形态比较研究方面，对动物头骨和阴茎骨关注较多。动物头骨是传统兽类分类学的重要依据，大量学者对兽类头骨进行了深入研究。杨奇森等[4-5]、夏霖等[6-8]制定了兽类头骨的测量标准，为兽类头骨数据的规范采集发挥了重要作用。兽类阴茎骨的比较形态学研究，也有助于系统分类研究，尤其是探讨亲缘关系较近的种类的分类位置和系统发育的关系[9]。刘少英[10]利用阴茎骨形态指标进行了划分黑腹绒鼠年龄的研究。

在兽类长骨形态比较方面的研究，相对较少。国内从事虎骨鉴定的工作者出版了一些虎骨鉴别的资料和骨骼图谱[11-12]，古生物研究人员和考古工作者对动物化石进行了比较研究[13-15]。苏亚[1]进行了太行山猕猴肢骨形态性别差异等研究。Christiansen[16]利用股骨等四肢长骨的长度和骨干圆周比较了不同动物长骨的几何相似度等。然而，对不同动物股骨间的形态特征区别研究较少。笔者对13种兽类股骨的形态特征以及有关参数进行了比较研究。

1 材料与方法

1.1 材料以国家林业局野生动植物检测中心收集的13种动物（包括猫科2种、熊科2种、犬科2种、鼬科2种、鹿科2种、牛科1种、兔科2种）股骨为研究对象，详见表1，观察它们之间的形态区别，并测量一些参数进行比较。

1.2 研究方法形态学方法：通过观察每种动物的股骨，比较各种动物股骨的异同之处。股骨各部分名称见图1。

形态计量法：将股骨置于平面上，参照安格拉·冯登德里施（Angelavonden-Driesch）等的骨骼测量方法[17-18]测量股骨的长（L）、宽（W）、厚（T）等数据，并进行比较分析。该研究使用电子游标卡尺和高度游标卡尺测量了股骨长度L、上端宽Ws、上端厚Ts、下端宽Wx、下端厚Tx、1/2 L骨干处宽Wz和厚度Tz，具体测量方法见图2。

2 结果与分析

2.1 股骨形态特征的比较经观察发现，不同类群的股骨形态呈现一定的规律性。股骨头和大转子的相对高度位置以及骨干的形态存在较大差别，各种动物的股骨特征比较见表2。草食动物股骨的大转子形态与肉食性动物股骨存在明显差异，3种草食性动物的大转子呈尖状突出、高出股骨头甚多，食肉动物中猫科动物和鼬科动物大转子和股骨头几乎等高;熊科动物大转子低于股骨头甚多;犬科动物的大转子略低于股骨头。

8种食肉动物的股骨颈均非常明显，而绵羊、獐、狍股骨颈不明显，尤其是上面股骨头关节面已延伸至骨干中央，东北兔、家兔股骨颈介于两类之间;这些区别可能与股骨转动幅度相关，可能影响到动物的跳跃能力以及奔跑速度。

在骨干的形态上，也存在一定的差别。典型的是猫科和熊科4种动物的骨干较扁（即骨干的左右径明显大于前后径），而其他科动物（如狼、犬、獐、狍、绵羊等）则相反，这可能与股骨主要受力方向相关。

通过以上比较可以看出，不同科动物间股骨的形态存在明显区别。

2.2 股骨有关参数的比较

2.2.1 股骨两端宽度比较。

从图3可以看出， 13种动物股骨上端相对宽度（上端宽度与股骨长度的比值）比较接近，仅紫貂和东北兔股骨上端相对宽度偏低。从图3可以看出，股骨下端相对宽度的曲线波动不大，除兔科2种动物外，其他动物股骨下端相对宽度变化不大，说明其他动物股骨下端的相对宽度比较接近。由此可见，股骨上、下端的相对宽度在不同动物间的差异不明显。

2.2.2 股骨两端厚度比较。从图4可以看出，在13种动物中，股骨上端的相对厚度（股骨上端厚度与股骨长度比值）最大是虎和水貂，最小的是兔科动物，鹿科2种动物股骨上端的相对厚度也较小。整体上看，股骨上端相对厚度在不同动物类群中未观察到较明显的规律性。

从股骨下端相对厚度曲线来看，曲线波动较大，说明不同动物间股骨下端的相对厚度差别明显。从图4可以看出，3种草食性动物股骨下端的相对厚度最大，明显高于其他动物，由此可见草食动物股骨下端厚度较大。在食肉动物中，猫科和犬科动物股骨下端的相对厚度明显高于熊科动物，说明熊科动物股骨下端的厚度相对较小。股骨下端的相对厚度在不同科间表现出一定的规律性。

2.2.3 股骨宽厚比分析。从图5可以看出，在13种动物股骨中，虎股骨上端宽后比（宽度与厚度的比值）最小，说明其上端相对厚度最大，这可能与虎股骨的小转子非常发达有关，当股骨平放时，其小转子成为支点。

从图5中股骨下端的宽后比可以看出，熊科和鼬科4种动物股骨下端的宽度明显大于厚度，猫科2种动物股骨下端的宽度和厚度几乎等长，犬科、鹿科、牛科和兔科的7种动物股骨下端的宽度明显小于其厚度。

从股骨1/2处骨干的宽厚比（宽度与厚度的比值）曲线可以看出，猫科和熊科4种动物股骨骨干略扁（宽厚比>1），犬科和3种草食动物股骨骨干与之相反（宽厚比<1）。这与观察到的股骨骨干特征相符。

3 讨论

大转子和股骨头的相对位置，在3种草食性动物中，前者高于后者;2种猫科动物几等高，犬科动物是前者略低于后者，熊科动物是大转子显著低于股骨头;这可能与动物活动时股骨转动的角度相关。大转子越低，可能越适合大角度转动，比如熊的大转子最低，其可以直立行走，其股骨转动角度超过90°，而人类的大转子也明显低于股骨头的高度[19]，也证实了这一点。在这些动物中，相对于猫科动物和犬科动物，3种草食动物股骨转动的角度更小，因此其大转子的高度更高。

4 结论

该研究比较了13种动物股骨的形态特征及部分形态参数，得出了如下结论：动物股骨在不同类群间存在着一定的差别，在相同类群中存在着共性特征，具有一定的分类学意

义;草食性动物的股骨与食肉动物的股骨存在着明显的差别，可用于分类和鉴别;股骨的形态特征与动物活动方式存在一定的关系，如大转子的位置、股骨颈、股骨下端宽高比等。

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