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动物骨骼标本是怎么制作的? 第1页

  

user avatar   glycan9 网友的相关建议: 
      

刚好最近做了一个,很认真的写了制作笔记,也是为了以后再做的时候可以给自己一个参考。不过倒是非常合适题主了,希望可以帮到你。

【注意!此贴包含令人不适图片!谨慎观看!】


(好吧,其实还没有最终完工,不过没粘上头骨是因为最近要搬家不好携带,后面打算再做一个带原木纹理的底座... 到时候再来补图吧)


-------------正式开始的分割线-----------


从最初拎出老鼠下手第一刀,到收集齐无数零散琐碎的骨骼,再到今天最终组装成型,第一次制作骨骼标本的尝试算是中规中矩的完成了。虽然最终洁白的标本立在桌上让我不自觉的爱不释手,可是回想起漫长的费时费力的制作过程,我可能会很谨慎的考虑今后是不是还有第二次制作,除非下次有什么不太普通的物种。

言归正传,虽然这次上手的动物只是最普通的大鼠,虽然这次制作过程中很多细微之处并不尽善尽美,不过制作过程本身却是一次对伟大的自然演化之美的朝圣之旅。当每一块骨骼被一点点清理干净,裸露出天然形成的细腻结构,沟壑回旋婉转曲折之间的精巧总能令我惊叹漫长的自然选择与基因变异对生命无比神奇的塑造,而这恐怕是今天最优秀的设计师也无法企及的。所以,写下这一篇制作笔记,可能是对这次经历做下最好的注脚了。

其实对动物标本之美的艳羡很小就开始了,而骨骼标本完成后结构精美,容易长久保存,而且制作起来上手快门槛低,需要的工具和试剂易得且毒性小,所以特别适合爱好者初次上手。而限制我想法实施的动物来源问题,也在实验室来了一批大鼠之后突然变得容易起来。。。不过严格说来这种做法可能不太符合规范,毕竟每只动物的用途在设计实验之初就已经向IACUC动物中心报备过,而制作标本很可能不是其中一项,所以大家谨慎模仿。。我呢就冒下风险咯,反正实验用过的对照组动物尸体无毒无害而且丢了也就丢了,何不取来用我的双手让它升华一下。

有了动物来源,接下来就要确定制作方法了。网上搜索到一些已经公开的发明专利以及网友的帖子,不过因为制作对象不同,并没有可以拿来照搬使用的。总的来说,制作可分为分离脱骨,清理骨骼,脱脂及漂白,组装成型等步骤,但是每一步所需处理的试剂浓度和时间都需要根据具体对象做出调整。我这里记录下的过程可以作为处理同样尺寸动物的一个参考。

1. 分离脱骨

作为第一步骤,对尸体的预处理是后续提取骨骼的前提。拿到尸体后先将腹部的皮肤剪开(注意先不要暴露腹腔以免过多血液外流),然后将皮子小心的褪下来,开口可以尽量小些,这样得到的皮子也会很完整,后期还可以揉一下,填充上海绵做个钥匙链什么的。褪皮子的时候需要锋利的刀片割断一些部位的结缔组织,但要小心不要割破皮子。剥到四足的时候需要环切一下,就可以跟爪子分离了。褪下的皮子内层有很多脂肪,要是有精力可以小心的刮下来,然后用清水泡着暂时保存。当然有条件也可以浸在丙酮中进一步脱脂。

褪下皮子后破开腹腔,取出内脏,包括肝,胃,胰腺,肾,膀胱等。注意不要将膀胱搞破掉。然后小心取出胸腔中的心和肺,注意不要破坏肋骨。这个步骤会有很多血液外流,需要准备好纸巾及时清理。我就不放过程的照片了。

此时主要只剩下骨骼和肌肉组织了。这时候用剪刀可以尽量在修去一些大块的肌肉,比如腿部腹部肌腱等,就可以准备化学消蚀了。关于腐蚀液,网上看来用的比较多的是NaOH,也有使用Na2CO3的,还找到一个专利使用木瓜蛋白酶的。个人觉得NaOH最方便易得,强碱水解蛋白质多肽,效果很快。不过关于浓度网上已能搜到的帖子并没有统一说法,从2%到15%的都有,而且还需要配合加热。温度和浓度的配合都是为了得到一个合适的反应速率。如果腐蚀过快,骨骼散落,影响分类标记和后续的重组装,而反应太慢影响进度。理论上高浓度的强碱应该不会与骨组织(碳酸钙)反应,不过骨骼并不是单一碳酸盐无机物组成的,谁知道会有什么意想不到的反应发生破坏骨强度。所以我选择了2%的低浓度NaOH(10g/500ml)配合加热至80-90 ˚C维持15分钟,然后常温继续浸泡。如果是尺寸更大的动物,可以适当延长加热时间。这里需要经常检查一下消蚀进度,以免过度反应搞乱整体结构。比如我做的时候,尾骨最末几节很快就掉下来了,幸好还能通过大小分辨出顺序,要是更复杂的结构脱落就麻烦了。

等到四肢和躯干自然分离,就可以拿出来分别处理了。除去四肢后,可以将头,胸,腰,尾等部位拆离分别继续腐蚀,四肢也分别标记好装入单独试管继续常温腐蚀。期间NaOH溶液会变得浑浊,可以考虑更换新的。另外将要脱落的大块肌肉组织可以用纸巾擦掉或者清水漂洗。

这个过程中蛋白质脂肪等被强碱腐蚀后产生的气味虽然谈不上刺鼻,但也绝对不是令人愉快的。不过适应一阵就没事儿了。各个部位分离之后就要开始第二步骤了-清理骨骼残存组织。

2. 清理骨骼

大的结构分离之后,就要开始这项工作最需要耐心的一步了。每一块骨都需要单独分离,标记,并且清除上面残留的任何一点软组织。对于股骨,腓骨,胫骨这类结构简单的很容易,可是处理到每一块脊椎骨的时候就接近崩溃边缘了。麻雀虽小五脏俱全,虽然小,每一块脊椎骨的结构一点不简单,细小的缝隙沟坎里面都要用最细的小镊子刮擦干净,不然之后可能会引起霉变或发黄。不过也正是漫长的精细的清理工作,让我第一次如此仔细的端详骨骼美妙且复杂的结构,不由得敬畏自然选择之神奇。处理干净的脊椎骨按照顺序用绳子或铁丝串联起来。

四只爪子处理起来也是麻烦。这部分没有太多肌肉,却满满都是结缔组织,极其坚韧。更麻烦的是 跗骨处8个小骨结构的组合,需要非常小心。我当时是一边拆一边画下示意图并且编号,每一个小骨都单独存放在一个试管里面。不过即使这样,后来我组装的时候还是抓了瞎,完全搞不清楚怎么连接了。结果我又找来一副大鼠的爪子,一边对应着一边组装,才最终复原。

另外趾骨和指骨也需要小心,不要张冠李戴。不过至于籽骨,比小米粒还小,虽然当时留了下来,后在组装的时候也没有用上。

肋骨和胸骨之间是软骨组织,结果都被我腐蚀掉很多了,最终我基本没有保留。另外我好像把锁骨搞丢了… 每根肋骨对应在脊椎骨的位置也要仔细记录下来。总之这些细节都是需要特别细心留意的。

整个颅骨也是需要重点说的。之前看帖子说到大脑如何清理不易,不过也正是因为这些前人经验,我倒没遇到太大问题。清理大脑需要针头和注射器。针头从枕骨大孔伸入搅动破坏脑组织,然后用注射器配合清水反复抽吸,往复几次就可以基本清空颅腔了。不过我个人认为最费时间的其实是清理鼻骨内部鼻腔里面的残肉。这些空隙都互相连通且曲折往复,非常不容易触及。不过还是那个道理,也只有这个时候才是你静下心来如此专注观察颅骨的每一处细微结构的机会。

当清理完每一块骨并且清楚的编号之后,恭喜你已经完成了标本制作最苦最累的阶段了。而且后面的过程会越来越具有成就感。

最后再说一下,除了化学腐蚀法,还有其他一些办法可以清除肌肉和软组织。对于大型动物,可以户外掩埋,依靠自然降解,几年之后挖出清理提取骨骼;也有报道用黄粉虫侵蚀动物尸体,可以在相对较短时间内得到比较干净的骨骼。除此之外,还有用蒸煮法的,据说制作过程中肉味飘香,可是我想想看还是算了吧。

3. 脱脂漂白

虽然表面的肌肉软组织都清理干净了,但是骨组织内部还是含有很多脂肪的,包括骨腔中的骨髓。这些脂肪成分如果不加以处理,以后会使标本慢慢变黄产生异味。脱脂溶剂可以选用丙酮,汽油或者二甲苯,这些都是良好的非极性溶剂,可以有效的溶解脂类物质。不过这些有机溶剂都易挥发,使用时需要及时密封。

我选择的是100%丙酮。因为先前所有骨结构都分别放入单独的试管中,所以只需要直接加入丙酮就可以了。浸泡一星期左右就差不多了,虽然从表面上看不出来明显变化。中间可以更换新的丙酮溶剂。脱脂之后我没有用水清洗,而是打开盖子让残余的丙酮自由挥发掉。这个过程一两天也就差不多了。

漂白的目的是为了最终成品的美观,而这一步也是给我最多惊喜的。毕竟之前很久都在一点一点的抠肉,然后虽然干净了却都黄褐色甚至黑了吧唧的,而漂白过后这些骨骼立刻精致起来,感觉瞬间就上了档次。

漂白剂一般使用过氧化氢(H2O2)或者过氧化钠(Na2O2)。过氧离子可以氧化骨质表面的色素分子使其脱色,不过强氧化性同样会腐蚀骨组织,所以漂白处理时间应该小心控制。网络上可以找到的帖子或专利对于H2O2的使用浓度从3%到30%都有,而时间也从小时到几天不等,所以不同的标本之间没有固定反应条件可以通用。对于我的大鼠标本,各个部位的骨骼大小不一,也需要区别对待。我在使用10% H2O2处理的时候,可以明显看到各个表面反应产生的小气泡,说明碳酸盐在缓慢的分解。处理时间方面,尾椎骨等由于本身就接近纯白,几乎不需要处理,而颅骨,骨盆等地方色素较深,我断断续续的漂白了几天不等,直到颜色满意为止。有些人喜欢颅骨顶部天然形成的深褐色骨缝,所以我并没有完全脱色。漂白之后可以用清水漂洗,自然晾干即可。

4. 组装成型

当你得到所有脱脂漂白过后的骨骼后,标本制作也就到了最有意思的一步了。这时看着零散无序的一块块骨骼逐渐拼装起来愈发有了形态,你会感到前面的付出都得到了回报。不过组装过程也不是易如反掌,尤其对于新手,搞清楚每块骨之间的连接面和方向角度都需要不少思考。我在粘接的时候从网上找来不少大鼠骨骼模型来参考,而尽管这样,我还是弄错了一些地方,只好用丙酮溶解掉强力胶然后重头再来。

对于骨骼之间的连接方式,小型动物使用强力胶即可,大型动物还需要辅助支架,铜丝,铁丝甚至钢筋。我没有用到这些辅助手段,所有连接之间强力胶便可以搞定。另外开始组装之前还需要考虑一下动物最终呈现的形态。我因为是第一次,所有就选择了难度最小也是最自然的的蜷卧姿态,有经验之后可以考虑更加生动的呈现形态。

连接方式和呈现姿态确定以后,就可以开始动手了。因为此时骨骼都经过了处理,最好减少手指表面油脂对骨骼的二次污染,另外工作前洗手也是必需的。面对眼前的上百块骨骼,组装顺序是需要思考的问题。我的经验是首先连接脊椎,因为脊椎决定了标本最终的形态,也是串联起颅骨,肋骨及四肢的核心。很多帖子选择使用铜丝贯穿进入脊椎空来控制弯曲形态,不过我发现锥孔尺寸从前到后相差很大,没有合适的铜丝可以有效地限制各个脊椎骨的方向和角度,所以索性就不用铜丝,而直接胶连了。结果看来我之前所担心的几处脊椎自然弯曲并没有成为问题,而通过脊椎骨之间的直接接触连接就可以实现。不过直接胶连可能带来的问题是椎间盘的空位被骨骨直接接触取代,导致最终脊椎长度会缩水。

尾椎是单独连接的,到最后才粘到腰椎上的。粘接尾骨的时候也要注意弯曲角度,最好可以形成天然弧装弯曲以控制最终成品的总长度。脊椎连接好之后我选择固定肋骨和胸骨。

四肢结构相对简单,而且涉及最终站立平衡,我并没有马上粘连。到了这里,我开始遇到了这项工作最大的困难:四足骨骼的组装。指骨和趾骨还好,可是腕骨和跗骨就是噩梦了。组件多,尺寸小,结构复杂,我不得不又找来一幅新的爪子来研究。尽管如此,腕骨我还是放弃了...每一个骨头都比小米粒还小,再放大镜下也不容易分辨形态,最终实在不能还原了,只好随机的粘接了一下,勉强连接起掌骨和尺骨,桡骨。

之后就可以将后肢与骨盆粘接了,而这时,标本也第一次自己站立了起来。

这是在比对着位置固定前肢,使其也能自然接触到桌面。最后接上尾骨和颅骨,就算大功告成了。

回顾这次骨骼标本制作过程,真心感觉这是一件极其耗费心力的事情。虽然不需要太多专业知识,但耐心与细心是必不可少的。想想如今越来越多的匠人工艺逐渐被时代席卷而来的工业体系与人工智能所取代,可是动物(植物)标本制作却依然需要标本师们穷极心力来完成,并且每一件都将成为孤品。回想起每一次参观都被美国自然历史博物馆里面标本展品的精美逼真震撼的哑口无言,我觉得这就是科学与艺术最美妙的结合,而远非“商品”可以描述。


更新:

为了准备长途搬家,小心的用细线把标本固定好。

这些制作过程用到的盒子,试管,标记图什么的,只能拍完照片后就丢掉了.....

好吧,先这样了。




  

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