The Microscope. Its History_ Construction_ and Application 15th ed. Jabez Hogg 1159 downloads.pdf

133°
0.92 87° 32′ 74° 30′ 88.697 96.143 116.838 0.846 1.087
51′
128°
0.90 85° 10′ 72° 36′ 86.769 94.053 114.298 0.810 1.111
19′
123°
0.88 82° 51′ 70° 44′ 84.841 91.963 111.758 0.774 1.136
17′
118°
0.86 80° 34′ 68° 54′ 82.913 89.873 109.218 0.740 1.163
38′
114°
0.84 78° 20′ 67° 6′ 80.984 87.783 106.678 0.706 1.190
17′
110°
0.82 76° 8′ 65° 18′ 79.056 85.693 104.138 0.672 1.220
10′
106°
0.80 73° 58′ 63° 31′ 77.128 83.603 101.598 0.640 1.250
16′
102°
0.78 71° 49′ 61° 45′ 75.200 81.513 99.058 0.608 1.282
31′
0.76 98° 56′ 69° 42′ 60° 0′ 73.272 79.423 96.518 0.578 1.316
0.74 95° 28′ 67° 37′ 58° 16′ 71.343 77.333 93.979 0.548 1.351
0.72 92° 6′ 65° 32′ 56° 32′ 69.415 75.242 91.439 0.518 1.389
0.70 88° 51′ 63° 31′ 54° 50′ 67.487 73.152 88.899 0.490 1.429
0.68 85° 41′ 61° 30′ 53° 9′ 65.559 71.062 86.359 0.462 1.471
0.66 82° 36′ 59° 30′ 51° 28′ 63.631 68.972 83.819 0.436 1.515
0.64 79° 36′ 57° 31′ 49° 48′ 61.702 66.882 81.279 0.410 1.562
0.62 76° 38′ 55° 34′ 48° 9′ 59.774 64.792 78.739 0.384 1.613
0.60 73° 44′ 53° 38′ 46° 30′ 57.846 62.702 76.199 0.360 1.667
0.58 70° 54′ 51° 42′ 44° 51′ 55.918 60.612 73.659 0.336 1.724
0.56 68° 6′ 49° 48′ 43° 14′ 53.990 58.522 71.119 0.314 1.786
0.54 65° 22′ 47° 54′ 41° 37′ 52.061 56.432 68.579 0.292 1.852
0.52 62° 40′ 46° 2′ 40° 0′ 50.133 54.342 66.039 0.270 1.923
0.50 60° 0′ 44° 10′ 38° 24′ 48.205 52.252 63.499 0.250 2.000
0.45 53° 30′ 39° 33′ 34° 27′ 43.385 47.026 57.149 0.203 2.222
0.40 47° 9′ 35° 0′ 30° 31′ 38.564 41.801 50.799 0.160 2.500
0.35 40° 58′ 30° 30′ 26° 38′ 33.744 36.576 44.449 0.123 2.857
0.30 34° 56′ 26° 4′ 22° 46′ 28.923 31.351 38.099 0.090 3.333
0.25 28° 58′ 21° 40′ 18° 56′ 24.103 26.126 31.749 0.063 4.000
0.20 23° 4′ 17° 18′ 15° 7′ 19.282 20.901 25.400 0.040 5.000

索引：
(1) 数值孔径。（n sin u = a.）
(2) 空气（n = 1.00）。
(3) 水（n = 1.33）。
(4) 均质浸液环境（n = 1.52）。
(5) 白光。（λ = 0.5269 μ，E线。）
(6) 单色光（蓝光）。（λ = 0.4861 μ，F线。）
(7) 摄影用光。（λ = 0.4000 μ，接近hk线。）
(8) 照明强度（a²）。
(9) 穿透能力（1/a）。

阿贝孔径计。

图39——阿贝孔径计。

孔径计是由阿贝发明的一种辅助装置，用于测试物镜的基本特性，并确定其数值孔径与角孔径。这种显微镜配件所依据的原理与托尔斯的原理相同，1876年，已故的J.梅奥尔先生与我共同将这一原理介绍给了伦敦皇家显微镜学会。阿贝孔径计（图39）由一个直径约三英寸、厚度为半英寸的玻璃圆柱体构成，圆柱体上有一段较大的弧段被切掉，因此剩余部分略大于半圆；被切掉的那部分从上到下呈斜面状，倾斜角度为……

45°，可以看到有一个带孔的小圆盘，该孔标志着半圆的中心。要使用此仪器，需将显微镜置于垂直位置，再将光圈测定仪放在载物台上，其圆形部分朝前，弦状部分朝后。假设待测透镜的直径为四分之一英寸，那么使用视野较大的1英寸目镜时，就可以让光圈测定仪上的带孔中心圆盘变得清晰可见。此时取下目镜和拉管，保持焦距不变，然后将装有光圈测定仪的透镜拧接到拉管的末端。这个透镜与拉管中的目镜一起构成了一个低倍复式显微镜。将该显微镜插入镜体中，再让需要测量光圈的物镜的后透镜变得清晰。在後透镜的成像中，可以看到光圈测定仪圆形部分的影像横跨其中。它会呈现为一条亮带，因为从表面正常进入的光线会被弦状部分的斜面反射成垂直方向的光线，从而在空气中形成180°的扇形光束。在光圈测定仪图像的两侧还有两个可滑动的屏幕，它们可以在仪器的垂直圆形部分上滑动。这些屏幕的影像可以在那些亮带中看到。现在需要移动这些屏幕，使其边缘刚好接触到后透镜的边缘。它们实际上起到了光圈的作用，能够缩小那个扇形光束的角度，使其恰好等于物镜的光圈大小，不再更大。

这个角度是通过屏幕之间的玻璃弧度来确定的；这样就能得到与物镜光圈大小完全相等的角度值。由于这些玻璃弧度的数值已刻在光圈测定仪上，因此可以直接读取。不过，往往会出现一个问题：很难准确判断屏幕边缘接触后透镜边缘的位置，也就是光圈的边界所在。为了解决这个问题，蔡司对仪器的结构进行了改进——他们使用了一个安装在金属板上的玻璃圆盘，并在其上设置了用于更精确调整的槽口。

立体双目视觉。
惠斯通教授对立体视觉的惊人发现，很快就被应用于显微镜技术中。因此，了解立体双目视觉是如何形成的或许具有重要的意义。事实上，如果不先了解这种装置所涉及的基本光学原理，就很难理解在立体镜中观察到的那些奇特现象——这些原理使得关于某个物体的两幅略有差异的图像能够融合成一幅具有真实立体感的图像。1838年，F.R.S.查尔斯·惠斯通爵士发明了立体镜，后来布鲁斯特对其进行了改进。约翰·赫歇尔爵士称其为“整个实验光学领域中最令人惊叹的发现之一，其简洁性也堪称完美”。这一发明让人们更加认识到，同时使用双眼才能更精确地感知物体的相对形状和位置，而单独使用一只眼睛则无法达到同样的精度。当注视一个具有三维结构的近处物体时，每只眼睛看到的都是不同的视角图像：当左眼闭合时，右眼能看到某些部分，而这些部分在左眼闭合时则是看不见的；而且，两只眼睛依次看到的各部分的相对位置也有所不同。这两种视觉印象会被两只眼睛同时感知，并在大脑中结合成一幅图像，从而产生透视感和立体感。如果将物体的左右两侧的准确单眼图像呈现给两只眼睛，且让它们看向这些图像时的光轴与看向物体本身时的光轴以相同的角度汇聚，那么就会立即形成一幅立体的图像。所谓的立体感与视觉重影现象密切相关，后者是由于两只眼睛视网膜上对应位置的图像不一致而产生的。不过，如果我们不是直接注视实体物体，而是分别用右眼和左眼注视那些相当于物体在适当距离处时会在两只眼睛视网膜上形成的图像，并让这些图像重合，那么大脑中也会产生与直接注视实体物体时相同的立体感。

然而，阿贝教授认为，双筒显微镜中形成不同图像的原理与普通立体视觉的原理有本质区别，这些图像之所以能够合为一体，完全依赖于大脑的活动，而非那些通常能产生立体感的光学棱镜。这一观点只能部分成立，因为显微镜中的立体效果实际上是由于图像因视差而产生的不同投影方式，以及仪器本身所赋予的深度感知所共同作用的结果。

惠斯通坚信自己的立体视觉原理可以应用于显微镜，因此他先向罗斯求助，后又找鲍威尔协助实现这一目标。不过，这两位光学专家是否真的尝试过实现他的想法则不得而知。1851年，美国的里德尔教授成功地在物镜后方使用了两个矩形棱镜，从而制造出了双筒显微镜。纳谢也设计出了带有两个镜筒及一系列棱镜的双筒显微镜。但里德尔和纳谢设计的仪器都未能实际投入使用，因为它们要么过于复杂，要么成本过高。

需要明白的是，双筒立体镜是将两幅不同的图像结合在一起，而双筒显微镜则只是让观察者用双眼观看本质上相同的图像。要想让立体视觉发挥作用，就必须确保入射光束被均匀地分开，这样光锥的一部分会进入一只眼睛，另一部分则进入另一只眼睛。

选取一个处于倾斜状态的物体，将其置于显微镜视野的中心；然后，用一张卡片靠近物镜，交替遮挡前透镜的右侧或左侧部分——此时就会发现，每次遮挡后物体的某些部分相对位置都会发生变化。

为说明这一点，图40的a、b分别是普通床虫（Cimex lecticularis）卵的局部放大图，卵盖在幼虫孵化时已被强行移开。这些图像准确地展示了当遮挡物镜的右侧或左侧部分时，倾斜的开口所处的两种位置。该物体在此被视作不透明物体，并被绘制出来。

在孔径约为28°的三分之二物镜下进行实验。如果重复这一实验，将卡片放在目镜上方，交替遮挡最终形成的光束的左右两半，那么在所观察的物体上也会出现完全相同的变化与现象。刚刚产生的这两个不同图像正是形成立体视觉所必需的。因此很明显，如图40所示——臭虫卵的局部结构——如果我们不把它们混在一起投射到同一只眼睛中，而是将a、b分别投射到左眼和右眼中，通过这两种投影的叠加效应，我们就能立刻获得判断物体各部分体积及距离所需的所有信息。

几乎所有孔径在一英寸以上的大型物镜，都能从光线锥体的两个相对端点出发，从不同的视角呈现物体的图像；其结果就是在视网膜上同时呈现出物体多个不同的视角。正因如此，如果被观察的物体具有体积感，那么缩小物镜的孔径就能得到更精确的图像。

图41。
图3与图41展示了温纳姆先生所采用的方法——该方法旨在让两只眼睛尽可能靠近，从而使它们能够同时透过双目镜片观看物体。a、a、a分别是从镜片的物镜汇聚而来的光线；这些光线在穿过镜片b后，若不受到阻挡的话，将会在c点聚焦；但它们被两个实心玻璃棱镜的倾斜表面d、d所阻挡。由于棱镜入射面的折射作用，镜片的焦点会被拉长，最终落在玻璃内部的e点处。随后这些光线开始发散，在经过第二个倾斜表面f反射后从棱镜的上方射出，其路径变得更加发散，如图所示。棱镜的反射角度为47½°，为了实现这一角度，必须将棱镜的接触边缘磨掉，否则这些边缘会妨碍反射表面的有效作用，而反射表面往往难以做到完全完美。

图42——阿贝式立体目镜。
图42展示了阿贝式立体目镜的剖面结构，该目镜由三个冕玻璃棱镜a、b和b′组成，它们被放置在两个目镜的物镜下方；管子c则像普通目镜一样插入到相应的管体中。棱镜a和b相互连接，形成一个厚度较大且两侧平行的板状结构，该板与光轴的夹角为38.5°。这样，来自物镜的光线就会被分成两部分：一部分被透射，另一部分则被反射；被透射的光线经过棱镜a和b后，在轴向目镜B中形成物体的影像。为了适应不同的眼距，可以通过图中右侧的螺丝来调整，该螺丝会带动目镜B′以及棱镜b′沿平行方向移动。如果需要更大的间距，还可以拉长这些管子。这种仪器的独特之处在于……

通过转动镜帽将光锥对半分开，就能产生正立或伪立视效果。阿贝所设计的这种双目式结构在我国并未得到应用，部分原因在于它最初是为160毫米长的欧洲式显微镜设计的，而非为我们的10英寸显微镜设计的。

实现令人满意的立体视觉效果的最完美方法，是由温纳姆先生所设计的。在他的双筒显微镜中，从物镜射出的光锥会被均匀分割，然后在目镜处重新合并，这两个目镜共同发挥作用，从而使每只眼睛都能同时看到物体的适当图像。早期实验者设计的各种方法不仅会降低物镜与物体之间的清晰度，还需要对显微镜进行昂贵的改造，有时还需要额外的支架才能使用。而温纳姆先生的发明则不存在这样的问题，即便在使用高倍率时，显微镜作为单目仪器的功能也不会受到影响。

因此，温纳姆所做的最重要改进，就是通过图43所示形状的棱镜来分割从物镜射出的光束。该棱镜被放置在显微镜的镜身内，仅阻断光束的一半（a c），另一半（a b）则继续向前到达主镜身的目镜。进入棱镜的那部分光束会因为其轴向光线与棱镜表面垂直而发生极轻微的折射。在棱镜内部，光线会在b点和c点发生两次反射，之后又以倾斜的角度沿着b点方向朝向副镜身的目镜传播——即图中的左侧；由于出射时的轴向光线仍为……

光线再次垂直于玻璃表面，因此在离开棱镜时不会像进入棱镜时那样发生进一步的折射。通过这种安排，传送到右眼的图像是由穿过物镜左半部分的射线形成的；而传送到左眼的图像则是由穿过物镜右半部分的射线形成的，这些射线在棱镜内发生了两次反射，并且还穿过了两个玻璃表面。该棱镜仅通过位于一个小黄铜抽屉两侧的支点来固定，这样其四个抛光面都便于接触。可以将其滑动到边缘刚好触及物镜中心线的位置，然后再将其推回，使其不再遮挡物镜的光圈。

图44——温纳姆双筒望远镜的剖面图。

如图44所示，该双筒显微镜由一个安装在黄铜盒A中的小棱镜组成，该黄铜盒可滑动到物镜正上方的开口中，从而将形成物体影像的光线中的一半反射到另一个管道B中，而管道B则以一定角度连接到主镜身C上。另一半光线则沿常规路径传播，其性质不会发生变化；即便这些光线被反射了两次，只要棱镜制作精良，也不会出现明显的光强损失或图像清晰度下降的情况。

由于不同人的双眼间距各不相同，使用双筒显微镜时首要且最重要的原则就是确保每只眼睛都能清晰地看到物体。可以通过交替闭上双眼、同时不动头部的方式来测试这一点，如果发现需要调整，就可以通过目镜附近的小旋钮来调节管道D、E的长度，这样就能增加两只眼睛之间的距离；反之，若缩短管道长度，则适合那些双眼间距较近的人使用。

当棱镜被完全拉回并被小旋钮挡住时，倾斜设置的镜身内的视野会变暗，此时物镜整个开口发出的光线仍会像平常一样进入主镜身，棱镜和额外的镜身都不会影响该仪器作为单筒显微镜的使用。

为了清洁棱镜，可以将其完全抽出，应经常且仔细地用干净的无纺布或丝绸手帕、或是皮革制品擦拭棱镜的四个表面，但绝不能使用任何坚硬的物品。在此过程中，可以取下安装在棱镜与黄铜盒粗端之间的黑色软木块，但必须将其重新放回原来的位置，因为它具有阻挡外界光线进入的重要作用。

由于双筒显微镜能让物体呈现出真实自然的外观，因此采用人眼惯用的照明方式能进一步提升这一效果。最合适的照明方式是所有能使光线照射到物体表面的不透明照明方式；而对于那些半透明的物体，如骨骼或牙齿的切片、硅藻、水生微生物等，利用抛物面反射器实现的暗场照明也能获得同样良好的效果。

为了获得完全透明的照明效果，最好在物体下方放置各种物质来散射光线，比如薄纸、磨砂玻璃、极薄的瓷器，或是夹在两片薄玻璃之间的黄色蜂蜡膜。

为了在长时间观察时，无论使用高倍还是低倍镜头，以及大光圈的物镜，都能让双眼获得最佳视觉效果，温纳姆先生设计了一种用于双筒显微镜的复合棱镜。该显微镜的镜身也是专门为这种棱镜而设计的，因为必须做到极高的精确度才能使棱镜处于正确位置。这个主棱镜的形状与普通的温纳姆棱镜颇为相似。在第一个反射面上还放置了一个较小的棱镜，其上表面与第一个棱镜的底面平行，因此直射光线可以毫无偏折地通过；但在两个棱镜的倾斜表面（几乎相互接触）处，光线会分别发生部分反射，这些反射光加在一起后产生的亮度与直接通过镜管的亮度相当。从这两个表面反射出来的图像则像平常一样被引导至倾斜的镜管中。后来，施罗德博士又对这种高倍棱镜进行了改进，使得从物镜发出的所有光线都能通过它，从而充分利用任何倍率下的光圈优势。此外，罗斯公司还制造了左右各一的眼镜片，进一步提升了图像的质量。实际上，人们发现，使用普通的惠更斯式眼镜片观察时，左侧视野中的图像大小与右侧略有不同。为了解决这个问题，左侧眼镜片经过了精心设计，其焦距也被调整得极为精确，从而使双眼在观察时的视线处于双筒显微镜的同一平面上。A、B、C系列的眼镜片也经过了改进，这些改进大大提升了图像质量，同时也为观察者带来了更大的舒适度。

卡彭特博士极力推崇双筒显微镜，并在其工作中不断使用它。他对这种显微镜的评价是：“我认为它最突出的优点在于其穿透力或焦深，这些方面都远远优于单筒显微镜。因此，对于那些表面存在较大不平整度的物体，使用双筒显微镜能够比单筒显微镜更清晰地观察到其细节。”

这种差异在一定程度上可归因于物镜光圈角度的实际变化——由于通过物镜两半传播的光线被分开，因此通过每半物镜所接收到的图像是由以大约30°角发散的光线所形成的。不过他承认，这并不能充分解释为何双筒显微镜能够让观察者看到物体的立体图像，从而让观察者清晰地了解其形状，而单筒显微镜则很难做到这一点。卡彭特为支持自己的观点，举出了一种鲜为人知的蛾类——Zenzera Œsculi的翅膀作为例证：该蛾类的翅膀表面呈波浪状，其鳞片并非以通常的交错方式排列，而是以不同的角度分布，非常适合用来演示这一现象；通过双筒显微镜可以立即观察到翅膀表面的不平整以及鳞片的倾斜情况，而这些是单筒显微镜无法呈现的。

对于不习惯使用双筒显微镜的人来说，卡彭特博士关于该仪器在常规观测中的卓越性能的论述可能显得有些夸张。但根据我自己的经验，我长期使用配备特殊棱镜的Ross-Zentmayer双筒显微镜，该显微镜专为搭配1/8倍干式物镜或1/10倍浸液式物镜而设计，无论在何种情况下，它所呈现的图像质量都与单筒显微镜相当。它为眼睛带来的舒适感实在难以估量；光线强度的微小差异反而可以被视为长时间观测时带来的有益休息效果，显然有助于弥补大多数人双眼之间存在的细微生理差异。如果较强的那只眼睛能更清晰地看到图像，那么较弱的眼睛则更能帮助形成被观察物体的立体效果。在观察不透明物体时，双筒显微镜的优势更为明显，比如昆虫的卵、苍蝇的舌头，以及苔藓、地衣、植物和动物寄生虫等标本——这些物体的表面具有不平整性，需要更深入的观察，通常也需要更多时间才能看清楚。

图45——斯威夫特-史蒂芬森式直立双筒镜。
无论是仪器结构还是棱镜设计方面，都未曾出现过任何具有足够价值或重要性的改进，因此温纳姆设计的仪器不太可能被取代。必须承认，美国波士顿的托尔斯先生在目镜设计上所做的改进是个例外。他的设计是将棱镜安装在一種名为硫化橡胶的轻质材料上，这种材料可适配单筒显微镜的机身，从而取代传统的目镜。物镜所成的图像通过置于其下方的直立目镜而聚焦在第一个等边三角形棱镜的表面上。第二组棱镜则通过齿轮机构来调整，以便适应不同的观察角度。该目镜两侧视野的亮度几乎相等。

史蒂芬森设计的直立式双筒镜（图45）已被证明具有相当的实际价值。它的优点在于无论使用高倍还是低倍镜头，都能保持良好的清晰度，且图像不会明显失真。在用于解剖时，它能呈现物体的直立图像；作为工作显微镜使用时，它同样非常实用，可用于摆放各种硅藻及植物标本。其副镜管上可安装光圈或照明装置；目镜则配有滑动调节装置，可用于调整两眼之间的距离。

图46——罗斯-温厄姆双筒镜的早期版本；鼻镜与棱镜架已分离。

第二章　简单显微镜与复合显微镜

显微镜可分为简单显微镜和复合显微镜两类。为方便起见，简单显微镜还可进一步分为两类：一类是手持式放大镜，另一类则配有支架来支撑需要观察的物体，同时具备调节放大倍数的装置以及用于反射光线穿过物体的镜子。

相比单透镜，带有支架的简单显微镜更为实用，因为它通常由两个或更多透镜组成，这些透镜沿同一轴线相距很近；物体大小的放大程度取决于该物体在观察者眼睛中所张的角度，或者说是从视线轴到物体边缘所形成的角度，如图47所示。从眼睛到a点和r点所画的直线会形成一个角度——即视觉角。当距离较小时，这个角度几乎是从眼睛到o点和w点所画直线的两倍大。这就是所谓的视觉角。将凸透镜置于近处物体与眼睛之间，其作用在于减少从该物体发出的光线的发散程度，使这些光线以适度的发散状态进入眼睛，就好像它们是从清晰视距之外的物体发出的一样，从而在视网膜上形成清晰的图像。在下图（48）中，……

双凸透镜展示了简单显微镜的工作原理：较小的箭头代表被观察的物体，而较大的箭头则代表放大的图像。光线首先穿过透镜后会变成几乎平行的光线，或者说是从视野范围内的某一点发散出来的光线。经过这样的处理后，眼睛接收到的光线就仿佛是直接来自距离眼睛约十英寸处的那个较大箭头所发出的。真实物体与虚像之间的差异，便体现了透镜的放大能力。在这种情况下，物体的放大比例大致等于透镜的焦距与肉眼直接观察时物体距离之比；这是因为物体在更靠近眼睛的位置时能够被更清晰地观察到，而如果没有透镜的话则无法做到这一点。

图48——由凸透镜形成的虚像。

需要记住的是，焦距越短，且放大透镜离眼睛越近，它所构成的球面直径就越小；如果其光圈没有相应缩小，那么高曲率带来的球面像差和色差就会破坏图像的清晰度。不过，正是通过使用这种结构的透镜，早期的显微镜学家们才得以……

列文虎克更为杰出——他能够完成如此多的卓越工作。

各种简单的袖珍透镜大多由双凸透镜、平凸透镜或两者的组合构成，其焦距在四分之一英寸到两英寸之间。有时，这些透镜会成对使用，在它们之间的角状材料上会开一个孔或一个小光圈。这类透镜非常便于放入背心口袋中，供解剖学家和野外植物学家用来观察各种物体及标本。

图49——沃拉斯顿双透镜。

在这种结构的简单显微镜上，最重要的改进或许要归功于著名的沃拉斯顿博士，他设计了这种结构。

这种双透镜结构由两个平凸透镜组成，其焦距比为1:3，凸面朝向观察者的眼睛，而焦距较短的透镜则靠近物体。要理解沃拉斯顿博士所设计的双透镜为何能起到矫正作用，最好参考图49中的附图ll′——其中ll′代表眼睛角膜的某一部分，dd′则为光圈或遮光装置。可以看出，从ll′发出的每束光线都会因光圈dd的限制而发生偏移，因此这些光线会从共同轴线op的两侧穿过透镜；这样一来，每束光线都会受到相反方向的误差影响，而这些误差在某种程度上可以相互抵消、彼此校正。以光线l为例，当它从rb处进入眼睛时，在第一个透镜处会向右偏折，在第二个透镜处则向左偏折。由于每次偏折都会使蓝光比红光更大幅度地改变方向，而且蓝光经过第二个透镜时所处的位置更靠近透镜边缘，那里的折射率高于透镜中心区域，因此蓝光能够几乎平行地射出，从而在人眼中呈现无色状态。同时，这种结构还能减少球面像差，因为光线在通过一个透镜时会更靠近轴线，而在通过另一个透镜时则会更靠近边缘。

显然，这一原理适用于那些距离物体中心最远的光线。至于中央光线，它们会对称地穿过两个透镜，且在两个透镜中占据的位置也几乎相同。蓝光进入第二个透镜时所处的位置会比红光更靠近轴线，因此它受到的折射程度也会低于红光，从而产生一定的补偿作用，不过这种补偿的作用原理与那些偏心光线的补偿方式不同，且补偿程度也较低。在中间区域，矫正效果则更加不理想且不确定；这也解释了为何即便是在制作最为精良的双透镜中仍会存在各种像差。不过，双透镜仍然远远优于单透镜，它能够让角度在35°到50°之间的光线顺利通过。

为进一步改进简单显微镜，荷兰人对目镜进行了改进。他是在双透镜结构中的第一个透镜之外再加入两个透镜，并在它们与第三个透镜之间设置了一个光圈。这样，光线在进入系统时就会先经过这两个透镜而发生第一次偏折。

与单透镜不同，这种透镜产生的球面像差和色差更小，且在第二次折射时能够得到较好的平衡或校正，第三次折射则会在相反方向上实现进一步校正。

沃拉斯顿博士还设计出了另一种简单透镜，即“透视镜”。这种透镜由两个半球形透镜通过其平面表面粘合而成，两者之间还有用于限制光圈大小的装置。大卫·布鲁斯特爵士在1820年也提出了类似的方案，这种透镜被称为科丁顿透镜，如图50所示。它的视野范围稍大，且各个方向的成像效果都很均衡——从以完全相同条件通过透镜的a b线和b a线可以看出这一点。其半球形结构还有一个优点，那就是透镜的放置位置几乎不会影响成像效果。它仍然被用作手持放大镜，不过其放大效果显然不如制作精良的双透镜。这种透镜通常被装在折叠式盒子里，如图所示，非常适合放入背心口袋中使用。它通常会配有图50a所示的小型支架，以便在观察时固定小物件。布朗宁设计的平板透视口袋透镜则是一种非常适合植物学家和矿物学家使用的口袋透镜。它的焦距几乎是科丁顿透镜的三倍，因此可以更轻松地观察不透明物体；它的放大倍数也有15倍、20倍和30倍三种选择。

图50——科丁顿透镜。图50a。

在手持式或口袋式透镜中，最出色的组合之一便是所谓的施泰因海尔消像差透镜（图51）；它由一个双凸透镜与两个凹凸透镜粘合而成，因此具有相对较长的焦距以及较大的平坦视野。这种透镜的高倍率版本常被用于解剖工作。图51——施泰因海尔消像差透镜。这种便捷的放大镜似乎为后来蔡司推出的消色差透镜提供了灵感。没有任何手持式透镜能比得上施泰因海尔的“放大镜”。

图52——简易显微镜。
当透镜的放大倍率较高，或其焦距较短，或者需要更精确、更稳定地使用该透镜时，应将其安装在一个带有管状支架的短架上，该支架还配有齿轮式调焦装置以及反射镜照明系统。图52展示的是一种简易的解剖显微镜，它拥有一个直径为4.5英寸的玻璃圆形载物台，由三条腿支撑着——这是一种用途广泛且十分实用的仪器。

复合显微镜。
复合显微镜与简易显微镜的不同之处在于，其图像是由物镜形成的，然后再通过一个或多个透镜进一步放大，这些透镜就构成了目镜。要使一台显微镜成为复合显微镜，它必须具备物镜和目镜这两种部件；之所以如此称呼，是因为在仪器使用时，物镜位于被观察物体的附近，而目镜则位于观察者的眼睛附近。

显微镜由镜体或主体、支架以及用于固定镜体的装置组成，此外还有用于放置被观察物体的载物台，以及用于照明物体的镜子。在更现代的显微镜中，还增加了用于放置聚光器及其他配件的副载物台。

承载放大透镜系统的显微镜镜体必须与被观察物体保持一定的距离，这一距离被称为焦距，只有这样才能获得清晰的图像。为了实现对焦，显微镜配备了两种调节方式：一种用于低倍率下的粗调，另一种则用于高倍率下的微调。正是通过这种方式，复合显微镜的放大能力才能得到充分发挥。

不过，透镜在放大物体方面的应用也存在局限性，就如同眼镜的放大倍率也有其限制一样。无论是哪种情况，当图像的放大程度尚不太高时，那些缺陷并不明显；但一旦放大倍数增加，这些缺陷就会变得十分突出。因此，在实际使用中，通过使用不同焦距的物镜来改变放大倍率是一种有效的办法。无论采用何种方式来提高放大倍数，都会出现两个结果：能够形成图像的物体表面积会减小，同时照射在图像上的光量也会相应减少。

除了上述两种透镜之外，人们在物镜与目镜所形成的图像之间加入第三种透镜，这也被证明是非常有益的。这种透镜的作用是改变光线的传播路径，从而使图像的尺寸不会过大，进而让整个图像都能落在目镜的视野范围内。显然，这样一来，就可以通过显微镜的目镜同时观察到更多的物体部分。

图53展示了一台普通复合显微镜的镜体及其三重物镜结构；o为被观察物体，其上方为三重消色差物镜，该物镜与目镜ee相连；ff为平凸透镜，其中ee为目镜，ff为物镜，而在bb处有箭头指示其位置。

代表光圈。光线的传播路径由从中心发出的三条光线以及从物体两端各发出的三条光线所示；如果这些光线没有受到透镜ff和光圈bb的阻挡，它们会在a点形成图像。但在这里，这些光线在传播过程中会遇到透镜ff，从而被汇聚到bb点。光圈bb会截断部分边缘光线，只让那些对形成图像所必需的光线通过。而进一步的放大则是由目镜ee来实现的，其效果就如同对待被观察的原始物体一样。由此可见，从原理上讲，物镜ff属于物镜系统的一部分，它也参与到了图像光线的形成过程中，尽管它通常被视为目镜的一部分。

图53：现代消色差显微镜的发展历程。

现代显微镜在光学结构方面的巨大进步，使得其各个机械部件也需要进行相应的改进。随着物镜的孔径越来越大，焦平面也越来越浅，因此必须采用比过去更为灵敏的调焦系统。各大制造商很快意识到了这一点，不久之后，旧型号的显微镜就被淘汰，取而代之的是工艺更精湛、性能更优的显微镜，这些显微镜更适于用于教学以及推动原创性科学研究。

早在早期，英国的业余爱好者们似乎就比其他任何国家的同行更加注重显微镜的改进。在1820年至1835年间，在沃拉斯顿、布鲁斯特、戈林、赫歇尔和利斯特等人的鼓励下，塔利、普里查德、多兰、詹姆斯·史密斯、安德鲁·罗斯以及休·鲍威尔等人设计了无数种不同的组合方案。

用于简单显微镜的单透镜与复透镜，已在前一章中介绍过。
当时为改进透镜以及为业余爱好者设计各种透镜组合而提出的理论，并没有产生持久的价值。不过，这些努力也并非完全徒劳——在过去的二十年间，它们间接带来了好处：阿贝教授通过另一条研究路径发现了新型、性能更佳的玻璃材料，从而几乎消除了次级光谱，显著提升了显微镜的光学性能。在探讨这一主题时，我们不应认为欧洲的光学师们无所作为或消极怠工。恰恰相反，奥伯豪泽、夫琅禾费、谢瓦利埃、纳谢特、哈特纳赫等人都在这一领域做出了积极贡献。

大约在1825年，上述那位光学师为解剖学家们制造出了复式显微镜，这种显微镜至今仍未被完全取代。他是第一个发明旋转载物台的人，还将机械装置应用于对焦操作，并设计了可直接推动或拉动聚光镜管的装置。纳谢特在奥伯豪泽设计的显微镜基础上进行了进一步改进，他在载物台下方加装了一个带有燕尾形槽的部件，通过销钉来移动承载载物台的滑块。后来，美国的光学师们又用杠杆结构取代了原有的设计，并做出了其他改进。最终，哈特纳赫大幅提升了奥伯豪泽的设计，这一版本至今仍在使用。

现代英国式的复式显微镜以及消色差物镜，要归功于充满科学创造力的约瑟夫·杰克逊·利斯特爵士。他在1826年为当时伦敦著名的光学师塔利提供了相关设计图，这些设计为显微镜的机械结构及附属装置带来了重要改进，而这些改进很快便得以实现。

在他发表的论文中，有许多巧妙的创新设计，比如对显微镜镜筒长度的渐进式调节装置、用于固定和旋转样本的载物台装置、辅助载物台、暗室，以及用于倾斜和旋转不透明物体的大圆盘；还有磨制玻璃制成的光线调节装置、带有斜面平板的观察箱，以及用于提升视野清晰度的装置。

一种用于通过沃拉斯顿透明显微镜进行显微绘图的适配器；此外，还有一种由多个透镜组成的装置，可作为物镜下方的聚光器（显然，这便是后来出现的消色差副聚光器的雏形）。目镜在辅助显微镜下的解剖工作方面的作用至今仍未得到充分重视。塔利发表过关于李斯特所设计的显微镜的描述，那是他制造的第一台显微镜，同时他也承认自己得益于“李斯特先生的聪明才智与精湛技艺”。不久之后，李斯特发现了双消色差物镜中的两个非共面焦点，并向伦敦的三大显微镜制造商——詹姆斯·史密斯、安德鲁·罗斯和休·鲍威尔——提供了关于如何制造消色差物镜的指导，而这几位制造商都致力于改进自己的产品。1832年，艺术协会因鲍威尔基于“图雷尔系统”改进的机械载物台结构而授予他奖章，该系统最初是由他为埃德蒙·图雷尔设计的。这种载物台可以通过斜置的小齿轮驱动，从而在支撑机械结构的载物台环内表面的斜齿架上实现完全旋转。1834年，鲍威尔又因在精细调节技术上的创新而再次获得艺术协会颁发的“虹膜奖章”。

大约在同一时期（1835年），安德鲁·罗斯设计了将显微镜镜筒固定在坚固支架上的结构，该支架中间带有弯曲的齿条，从而为更大的载物台腾出空间。他还发明了与齿条支架成直角的空心横杆，借此得以使用一种新的精细调节系统：该系统包含一个带有大螺纹头的精致螺丝，通过杠杆的长臂末端的一个点来施加力，杠杆的短臂则末端呈叉状，与圆柱形滑动管两侧的凸耳相接触，而物镜则被拧紧在这个滑动管上。螺旋弹簧会将鼻部部件压向下，螺丝和杠杆则作用于该部件上。

这似乎是最早应用于鼻部部件的真正灵敏的调焦方法；它无疑是迄今为止最精密的显微镜调焦系统之一。这种系统长期受到青睐，我相信在鲍威尔和利兰德的仪器中仍然存在。

在那些对聚焦精度要求极高的应用领域中，该显微镜无疑具有卓越的性能，这一优点已被广泛认可。

另一种精细调节系统——即通过外部杠杆和螺丝来调整的装置，被称为Lister-Jackson系统。这种系统似乎是为了让镜体能够更牢固地固定在支架上而设计的。在Smith、Beck及其后继者所制造的显微镜中，这一系统的优势得到了充分体现。不过，除了Andrew Ross的后继者们对其进行的改进之外，我认为它已经被后来引入Ross-Jackson仪器中的其他改进方案所取代。

1830年对于现代显微镜的发展而言是一个重要的年份，因为在那一年1月，Lister先生发表了具有里程碑意义的论文《关于改进消色差显微镜的研究》。这篇论文连同他给出的一些实用指导建议一起寄给了那些光学师们（因为没有谁比Lister先生更渴望分享自己的知识了）。这些改进一直持续到1840年，最终在Lister先生及其朋友的共同努力下，“伦敦显微镜学会”成立了。该学会的知名成员中就有George Jackson先生，他的名字至今仍为显微镜学家们所熟知。他与Lister先生一起设计了Jackson-Lister型显微镜，这种显微镜很快就被视为完美的典范。不久之后，Andrew Ross又对这种显微镜进行了进一步改进，其完整结构如图54所示。该显微镜采用杆式结构，两个立柱上装有螺栓，用于支撑镜体和载物台。然而，这样的底座宽度不足，无法承受重心如此高的大型显微镜。其粗调装置也是矩形结构，而细调装置则是一根杠杆，杠杆中间有加工过的部分，这会导致一定的振动；尽管如此，这仍是一款工艺极为精良的显微镜，其缺陷也被认为并非无法弥补。不过，Ross先生还是选择按照Zentmayer的设计打造一款全新的显微镜，即“Ross-Jackson-Zentmayer”型显微镜，我稍后会详细介绍它。后来又出现了一种新型号，即“组织学与细菌学显微镜”，见图55。

图54——早期的Ross-Jackson显微镜。
我提及这种较老型的仪器，主要是为了让大家注意到其精密的调焦系统——该系统最初安装在物镜上，而现在则位于粗调装置之下。这无疑是一种极为精巧的微调方式。这款显微镜还有许多值得保留的特点，因此完全有资格在Ross公司的产品列表中占据重要位置。在Ross-Jackson的“组织学与细菌学显微镜”中，人们似乎花了很大功夫来消除早期型号中的某些缺陷——这些缺陷至今仍存在于一些英国及国外制造商生产的同类产品中——同时保留了两种设计中较为实用的改进之处。通过延长三脚架或爪状支架，可以确保显微镜的稳定性。

更短且更为坚固的立柱，用于承受乐器的全重。

图55——Ross-Jackson组织学显微镜。

图56——鲍威尔与利兰德公司生产的学生用显微镜，配有用于斜向照明的阿米奇棱镜，其载物台与聚光器是可分离的。

而罗斯-杰克逊显微镜则依然存在，同时还有休·鲍威尔所使用的原始三脚架支架。他在设计该显微镜时投入了所有精力，运用了利斯特-杰克逊显微镜中的早期设计原理，只不过应用的角度有所不同。不过，从制造工艺角度来看，这两种显微镜并无优劣之分，因为这两家制造商都生产出了品质上乘的显微镜。鲍威尔与利兰德公司只采用一种类型的支架，且从未考虑过改变它。这种支架建立在真正意义上的三脚架上，为显微镜主体提供了稳固的支撑；显微镜主体的长度经过精心设计，使得物镜的后主焦点与目镜的前焦点之间的距离尽可能接近10英寸这一标准光学间距；光学镜管的长度变化幅度不超过四分之一英寸。

焦距为½英寸及以上的镜头适用。用于固定镜身的臂长为5¾英寸，这一长度不仅使得镜头与光轴之间的间距达到3½英寸，还便于安装较长的微调杆。

图57——鲍威尔公司生产的较大型2号仪器。

图58——鲍威尔与利兰设计的用于直射照明的学生用显微镜。A. 通过副载物台机构将消色差聚光镜靠近标本。

该交叉臂上装有由安德鲁·罗斯最初设计的微调杠杆装置。此交叉臂比罗斯所使用的更长，且将整个装置向前移动，从而为载物台及光学轴的完整旋转提供足够空间；同时，调节杠杆的长度也得到了增加，进而提升了操作的精确度。载物台保留了E.图雷尔发明、休·鲍威尔首次应用的机械结构。它还通过一个斜置的小齿轮作用于载物台环内侧的斜齿导轨来实现完全旋转。载物台环上刻有刻度，用于角度测量；环上的指针则标示出弧度单位的运动量。

副载物台通过齿轮机构驱动，可进行矩形方向的定位移动；其内部设有一个可通过齿轮机构旋转的插座，该插座上安装着各种副载物台附件。通过额外的滑动装置，还可以利用螺旋锥和螺柱来实现精细调节。

该载物台通过特殊的螺丝结构与镜杆的护套相连，从而能够精确控制其在光轴上的旋转角度；载物台上还装有滑动式弹簧夹，以及可移动、可拆卸且可调节的角度装置，用于固定载玻片。镜筒可在镜杆顶部横向移动，而底部的可调钢制支柱则用于限制其轴向移动。这就是鲍威尔目前所设计的显微镜，它体现了六十年来为追求完美而付出的不懈努力，同时也融合了安德鲁·罗斯在机械设计方面的卓越理念。

鲍威尔和利兰公司还推出了价格更为低廉的学生用显微镜，其载物台可移动3/4英寸，镜筒、平面镜及凹面镜均可进行粗调与微调，配有可旋转的光圈、两个目镜以及利斯特式暗室。这些制造商采用的管径标准一致，足以容纳双筒式镜筒以及具有最大视野的2英寸惠更斯式目镜。子载物台的管径也与此相同，从而确保整个系统的统一性。这样一来，就可以使用凯尔纳式或其他类型的目镜作为聚光器。

罗斯公司的显微镜

罗斯公司最近对曾特迈尔型显微镜进行了多项改进，这些改进都旨在提升其性能，使得罗斯-曾特迈尔型号成为一流的显微镜。

罗斯公司还生产了其他类型的显微镜，其中有一种是专为刚开始学习细菌学的人设计的（见图59）。这款显微镜属于近期为高级研究而制造的最为稳定的显微镜之一。圆形的底座和粗短的支柱支撑着整个仪器，坚固的膝关节结构则能在仪器处于直立或倾斜状态时承受全部重量，从而不会影响重心，确保仪器绝对稳定。载物台呈马蹄形，便于手指在滴加油剂时抬起载玻片，使其与物镜接触。微调装置极为灵敏，操作流畅且直接；整个装置都有防护盖，以防灰尘造成损坏。微米调节螺丝则直接位于中心位置。

其配件极为精良，刻度盘的精度可达1/500英寸。该显微镜还配备了新的粗调与微调装置，因此在使用阿贝聚光器进行高倍观测时，能够轻松实现精确对焦。

图59——罗斯公司的“细菌学与组织学”显微镜。

近年来，光学制造商在新型显微镜的研制方面取得了显著进展，这些创新令人瞩目，以至于很难跟上其发展速度。值得欣慰的是，人们一直在研究如何降低成本，使得这类仪器也能为经济条件一般的人所拥有。罗斯公司在这方面做出了创新，他们的“日食”显微镜采用了全新的环形底座设计。这款显微镜是为学生群体专门设计的。

其价格相当合理，且可以购买到。从图60中可以看出，这种支架必须具有极高的稳定性，因为其重心在各个方向和倾斜角度下都能保持稳定。支架的管体上装有编号的目镜，这些目镜为大陆标准规格，光学筒长为160毫米，物镜则根据该长度进行调节；此外还有一根长度为8英寸的拉杆。

微调功能无需依靠调整螺丝，因此不会出现故障。它的灵敏度极高，反应迅速，从结构上看，其性能已达到最佳水平。通过一种新的设计，该支架的所有部位都被完全覆盖，从而避免了灰尘对其造成的损坏。

“Eclipse”显微镜配备了两个目镜，以及1英寸和¼英寸两种高品质、大光圈的物镜，这些镜片都经过调整，能够聚焦在同一平面上；同时它还配有可摆动反射镜以及光圈调节装置。

在“Wenham’s Radial”显微镜中，设计的主要目标是为用户提供更广阔的操作范围，包括在高度和方位方面的调整。这种支架在设计时遵循的核心原则是便于显微镜操作者使用，并能在所有方向上实现最广泛的斜向照明效果。通过让所有的倾斜和旋转动作都以物体为中心点来展开，从而实现了七种不同的径向运动，进而达到了这一目标。

该仪器可像图61所示那样向后倾斜，或像图62所示那样保持水平状态，也可绕黄铜板旋转。无论处于何种状态，来自固定光源的光线总能照射到物体上并传达到物镜处。载物台可以完全旋转，其矩形移动是通过完全位于载物台边缘内的齿轮机构来实现的。子载物台则通过Zentmayer系统安装，该系统配有两个定心螺丝，用于固定光学轴；子载物台同样具备矩形移动和旋转功能。粗调装置采用Ross-Jackson式设计——即螺旋齿轮与斜向齿条结构，而微调装置则基于H. Schrœder博士设计的全新原理。

“Ross-Zentmayer显微镜”是一款极为坚固实用且外观精美的仪器，兼具美观性与耐用性。它属于典型的三脚架结构，由三角形底座以及从横杆上伸出的两根支柱组成，横杆上装有滑座。慢速移动是通过位于第一个滑座后面的第二个滑座来实现的；为避免表面摩擦，两个滑座之间装有硬化钢制滚轮，从而实现无摩擦的微调。位于支架后部的齿轮机构可通过钢制杠杆驱动慢速移动滑座，因此在微调过程中不会触及仪器的主体，从而避免了任何侧向移动。机械载物台可沿轴向旋转，下板的外缘则……

如图62所示——罗斯-温厄姆径向显微镜。该显微镜将角度划分为不同的等级以便记录。它还提供了一种简单的调节方式，可用于将旋转中心精确地与物镜的焦点对齐。由于载物台的各板块之间没有螺旋装置或齿条结构（这些部件都位于外部），因此这些板块可以被拉得非常接近，从而形成厚度较小但结构坚固的载物台；其材质为磷青铜。载物台通过一根锥形杆与支架相连，杆的背面装有螺丝和夹紧螺母，这样就可以轻松拆卸载物台，以便更换为其他类型的载物板。通过转动杆上的螺丝，还可以将载物台倾斜到任意所需的角度。罗斯-曾特迈尔支架的一个特点在于，用于安装镜子的子载物台可以摆动，其旋转轴位于物体平面内的某一点上，因此无论镜子处于何种位置，都不需要调整焦距即可接收光线；这一设计有助于观察那些需要斜射光线的物体，并清晰显示其结构。光线可以从任何角度照射过来，这些角度由摆动杆顶部的刻度圈标示出来，这样一来，许多复杂且昂贵的子载物台装置就不再必要了。早在格鲁布的“扇形支架”中，人们就已经认识到了这种设计的优点，不过那种支架的移动方式要低效得多。

图63——改进型的Ross-Zentmayer模型。
Ross-Zentmayer仪器的基座为整体结构。建议采用双柱支撑方式，因为这种方式更加稳固，而且当显微镜处于垂直状态时，也能让下层平台自由摆动，非常适合用于处理液体样本。下层平台配有用于定位的螺丝，确定位置后则用夹紧螺丝固定。
当所需设备都安装好后，只需将下层平台向侧面拉出即可立即将其取下，从而单独使用反射镜，这非常方便。
该仪器的机械结构十分完善，且完全符合其使用需求。

罗斯公司还有其他类型的显微镜。他们为农民、园艺师以及纺织等行业设计的“新型工业显微镜”，可用于检测农产品和原材料，其价格极为低廉，实在值得称赞。人们已经充分认识到显微镜在现代农业研究中的重要作用，因此非常需要一种成本更低、适合简单检测的仪器。该显微镜配有宽大的方形载物台，可用于放置盛放液体或各种样本的玻璃皿，而且可以移动载物台来调整样本的位置以便观察。载物台下方还有一个带有光圈的板子，用于调节光线强度；由于种子、纺织纤维等不透明物体在需要检测的样本中占很大比例，该板上的孔隙之间留有间隙，当这些间隙处于合适位置时就能形成暗背景，从而阻止光线从下方透过。不过，该显微镜还配备了聚光透镜，以便更好地照亮那些不透明物体。总而言之，这是一款兼具高效性与稳定性的显微镜，而且由于其结构极为简单，仅需3英镑3先令就能买到如此出色的产品。

图64——罗斯的“新型工业用”显微镜。
贝克公司的显微镜。
贝克公司在其现代显微镜中采用了另一种精细调节系统。可以说，那种安装在镜体外部、由短杠杆和螺丝构成的装置是罗斯-杰克逊系统的特色，其设计初衷是为了让镜体能够更牢固地固定在支架上。这一改进在史密斯和贝克早期设计的显微镜中得到了充分体现。他们的后继者R.&J.贝克为显微镜带来了许多重要的改进，而且他们生产的所有仪器及配件都堪称工艺精湛、品质上乘的典范。在病理学领域……

我们所使用的显微镜采用了最初出现在托尔斯显微镜上的那种结构：一个垂直的圆盘，通过它可以调整中心位置，使其与载玻片的厚度相匹配。此外，还可以通过齿轮装置将载物台置于倒置状态。正如我们即将看到的那样，这类显微镜的微调功能已经得到了极大改进，调节更加精确且灵敏。一般来说，这类显微镜具有以下优点：支架坚固稳固，既不会过轻也不会过重；仪器不会偏离其原本的位置——而遗憾的是，当连接部件出现松动时，仪器就有可能发生位移；无论处于何种位置，支架中较重的部分都能保持重心的稳定。

贝克的病理学显微镜（图65）堪称一款近乎完美的仪器，它配有坚固的三角形底座，因此无论处于何种角度都能保持极佳的稳定性。该显微镜拥有适合于以任意角度放置仪器的关节结构；粗调功能通过螺旋齿轮实现；微调则依靠精巧的杠杆和微米级螺丝来完成；对焦功能以及用于安装聚光器和其他附属装置的调心装置也由齿轮机构驱动；载物台则具备水平和垂直移动功能。载物台通过两颗螺丝固定在仪器上，因此可以随时取下，从而为培养皿提供一块较大的方形透明玻璃平台。该显微镜还配备了寻星标尺，由于它总是固定在同一位置，因此可以随时定位并观察样本的任意部位。三重物镜接口则是一项非常实用的附加功能，对于从事组织学研究的学生来说极为有用。

图65——贝克病理显微镜，配有方形且可拆卸的载物台。

图66——贝克大型“大陆型”显微镜。
贝克大型“大陆型”显微镜的制造工艺极为精良。它配有坚固的马蹄形底座，为结构稳固、平衡性良好的显微镜主体提供支撑；该底座可通过关节结构让显微镜以任意角度倾斜。显微镜主体上还装有可调节至“大陆测量标准”的微调装置。它具备螺旋齿轮式粗调功能，以及工艺极为精湛的细调装置，具体细节将在后文详细介绍。显微镜还配有带硫化橡胶顶板的大方形载物台，用于放置培养样本。其下层载物台采用了最理想的定位结构，并配备了消色差聚光镜、光圈等组件。双反射镜可被移开，以便进行直接照明和显微摄影。总体而言，这款显微镜在各方面都非常适合用于精密实验或课堂教学。

要回到这一装置的精细调节问题上来，与贝克先生设计的其他型号显微镜一样，其所采用的调节机制被认为是目前最为灵敏且精巧的装置之一。该装置的构造如图所示：仪器的主体由D D两根杆支撑；这两根杆精确且平稳地安装在三角形核心E E上。在D D杆的顶部有一个螺帽G，杆C则固定在该螺帽上；这条杆穿过核心E E的中心，并与B处的杠杆臂A相连。螺旋状缠绕在杆C上的弹簧J会推动显微镜的本体上升，同时将杠杆臂A紧紧压在螺杆F上。因此，螺杆F的任何微小移动都会通过杠杆A和杆C传递到显微镜的本体上。

图67——贝克的“新型精细调节装置”。当注意到IH之间的距离是IB的两倍时，就能明白这种装置为何如此精巧了：因为B点的位移仅为H点的一半。这种调节方式是为高倍放大镜设计的最精巧的调节方式之一。

图68——贝克型国产双目显微镜。
在贝克型双目显微镜的构造中，镜体通过滑动装置固定在支架上，通过齿轮传动机构实现上下移动，从而完成粗调焦操作。微调则由加工好的调节头来完成，该调节头通过支架内的杠杆作用于镜体。载物台的顶部为玻璃材质，上面装有样品固定装置，该装置配有凸缘和弹簧，可通过象牙尖端的螺丝施加压力来固定样品，从而使样品能够轻松且平稳地移动。螺丝的压力可通过调节头进行调整，从而控制对样品边缘施加的压力大小。

图69——贝克星形显微镜。
当工作台需要用于其他用途时，可拧下并取下物镜架。工作台下方有一个圆柱形装置，用于安装光圈、偏振器或其他设备。反射镜不仅可以绕轴旋转半圈，还可以沿支架上下移动。该显微镜由三脚架上的坚固支柱支撑，镜体可调整到任何便于操作的角度。必要时还可添加一个副工作台，用于安装带有同心螺丝的消色差聚光器——这对于进行更为精细的显微研究而言是必不可少的。
从各方面来看，贝克星形显微镜都是一种适合学生或课堂使用的仪器。它结构稳固、制造精良，具有可调节角度的装置、较大的方形工作台，以及通过微米级螺丝实现粗调与细调的功能。

抽气管、光圈隔膜、安装在摆动曲柄臂上的双镜，以及A或B选项。目镜则为一英寸和四分之一英寸两种规格，其放大倍率在38.5到183之间。

图70——贝克式双目解剖显微镜。

这种用于解剖目的的双目显微镜是由已故的R.贝克先生设计的（见图70）。它是一种结构简单的仪器，底座为方形红木材质，位于由四个黄铜支撑件B B构成的平台上，整个装置高出地面约四英寸。该显微镜有一个大的圆形载物台，可绕另一个平台旋转，标本便放置在这个载物台上，以便进行观察和解剖。左侧有一个齿轮装置K，它通过水平杆I来调节放大镜的焦距。另一根杆R则用来固定棱镜P以及一对按照M.纳谢特双目显微镜原理设计的目镜。贝克先生更倾向于采用温厄姆的设计方法来安置这些棱镜，即让一半的光线能够不受阻碍地进入一只眼睛，而另一半光线则……

光线被棱镜拦截后传递到另一只眼睛。载物台下方是普通的镜子L。聚光透镜M则安装在单独的黄铜支架上，该支架固定在支架的某个支撑点上。不过实际上这种结构并不方便使用，因此这种显微镜并未得到广泛应用。

沃森公司的显微镜

在伦敦的光学仪器制造商中，霍尔本地区的沃森公司所生产的各种显微镜品质上乘、工艺精良。那些专为学生设计的显微镜在机械结构方面具有独特优势，而且与该公司所有其他仪器一样，都配备了某种装置，使得用户能够自行弥补摩擦部件的磨损问题。这一装置的实现方式简单而有效：相关部件采用弹簧结构，螺丝则安装在燕尾槽的外侧。只需轻轻转动螺丝，就能压缩燕尾槽，从而有效防止过度磨损。

我很高兴地看到，沃森公司采用了皇家显微镜学会早些时候推荐的目镜直径标准规格。如果这一标准能得到普遍认可并得到应用，那将是非常有益的，因为这对显微镜使用者来说至关重要。

沃森公司生产的爱丁堡学生用显微镜（图71）在各项性能上都非常出色，其最细微的细节也处理得极为精细，因此很容易理解它为何深受学生们的喜爱。该显微镜采用三脚架式底座，稳定性极高；镜体上装有0.92倍率的目镜，当抽拉管处于关闭状态时，整个显微镜的长度与欧洲大陆的标准一致。抽拉管上有毫米刻度，当抽拉管完全伸开时，镜体的总长度为10英寸。载物台具备机械移动和旋转功能；复合式载物台配有定心螺丝、齿轮装置用于对焦，还有在不需要使用时将聚光透镜抬离光轴的装置。尽管如此，所有这些移动部件都设计得十分紧凑，不会造成任何阻碍。

舞台下方有足够的空间，便于操作镜子。无论是粗调还是微调都能实现平稳的操作，而微调则是基于沃森最新改进的原理——旋转一次加工过的调节头，镜体就会移动1/300英寸。该显微镜的舞台尺寸非常大，因此可以使用大型培养皿。没有其他价格更高的显微镜能与其相媲美。将其置于垂直状态时，其高度为11.5英寸。

图71——沃森的爱丁堡学生用显微镜。

图72——爱丁堡学生用显微镜的载物台子阶段。该图显示了学生用显微镜载物台的底部结构：反光镜以一定角度设置，以便实现斜向照明，同时载物台也偏向一侧。

光学制造商们所使用的、目前流行的各种目镜尺寸往往会造成混淆。对于学生用显微镜及小型显微镜而言，确实需要一种标准尺寸。欧洲大陆的制造商们长期以来一直采用0.92英寸作为标准尺寸。如果采用这一尺寸，目镜的位置就会与皇家显微镜学会多年前规定的物镜调节螺丝位置相同。沃森公司也充分认识到了使用标准尺寸的必要性，因此他们现在在大多数显微镜中都采用了这种标准尺寸。而被称为“罗斯尺寸”的1.35英寸英制直径则仍被用于他们所有大型显微镜中。

沃森公司的机械抽气装置。

图73——沃森式机械抽拉管（全尺寸）。

沃森公司生产的爱丁堡学生用显微镜的镜身管有一个重要特点（实际上，他们所有配套齐全的仪器都是如此）：这类显微镜配备了两个抽拉管，其中一个通过齿轮装置驱动，另一个则在镜身管内部滑动。这样的设计优点在于：镜身长度可以调得很短或很长，同时也能为那些针对欧洲或英国标准镜管长度而设计的物镜提供足够的调整空间；此外，还可以通过改变镜管长度来调整物镜以适应不同厚度的盖玻片。如果盖玻片的厚度超过物镜所适用的厚度，则需要使用较短的镜管长度；反之，则需加长镜身。这一功能是通过齿轮装置的抽拉管来实现的。当镜身处于闭合状态时，其长度为142毫米（55⁄8英寸）；而当两个抽拉管都被拉出时，长度则为305毫米（12英寸）。

因此，其长度小于大陆型显微镜的抽拉管，而大于英国式显微镜的抽拉管。这两种抽拉管的长度都以毫米为单位标示；在带有刻度装置的抽拉管上，刻有双重刻度——当抽拉管完全拉出时，可读取相应数值；而仅使用带有刻度装置的抽拉管时，则可显示镜体长度。这种机械式抽拉管的优点在于能够实现快速操作，并获得完美的效果。

图74——沃森组织学显微镜。支架“A”：垂直放置且抽拉管完全缩回时的高度为9.5英寸。

抽拉管的内顶部尺寸小于其余部分，该部分形成一个长约1英寸的装置，用于安装目镜；这样就可以将抽拉管内部直到该装置的位置涂黑，从而最大限度地减少反射。抽拉管的末端配有通用螺丝，可用于安装孔径计等设备。

沃森公司的组织学显微镜（图74）是一种价格较为低廉的仪器，专为学生设计；虽然结构较为简单，但其制造质量却与那些更昂贵的型号相当。该显微镜配备了螺旋齿条和齿轮式粗调装置，通过这种装置可实现最平稳的移动，不会出现回弹现象，因为齿轮的齿始终不会脱离齿条；其精度极高，因此能够完美地对焦高倍镜片。此外，它还配有标准的微调装置，售价为3英镑3先令。

图75——沃森公司的半机械式载物台。

沃森公司还在其各种显微镜中配备了多种有价值的附件，其中包括半机械式载物台，这一设计有助于降低制造成本。图75为该载物台的示意图。

该载物台呈马蹄形，中间有开口，由1/4英寸厚的黄铜板制成，整体宽度为5¼英寸，深度为4英寸。在主载物台的边缘有一个框架，该框架通过下方的双齿条齿轮装置实现垂直移动，移动距离为3/4英寸，载物台两侧设有控制装置；在这个机械框架的边缘还装有一条滑动杆，因此既可以通过齿条装置驱动，也可以手动操作。不过，这种机械装置的移动方向是单向的；而由于滑动杆上承载着……

这样，操作者就可以用手指轻松地将物体水平移开。这一阶段的优点在于整个表面完全平整，而小齿轮的头部则位于该平面之下，因此可以方便地观察培养皿或连续的切片。

另一项极具价值的改进措施，便是为学生用显微镜设计的定位装置。这一装置能让学生以较低的成本准确调整子载物台的聚光镜位置。它由图76所示的部件构成——该部件顶部有一个法兰，安装在一个由两块板构成的盒子里。通过两个螺丝将法兰压在弹簧上，从而实现定位，其原理与普通子载物台定位方式相同。该装置可适配沃森公司以及大多数其他制造商生产的各种学生用显微镜。

沃森公司的改良型范赫克显微镜（图77）在各方面都堪称一流仪器，能给使用者留下极佳的印象。一旦投入使用，其诸多便利之处——出色的工艺水平以及精确的动作控制——都表明它非常适合用于细菌学实验室以及其他需要高度精确结果的实验场合。该仪器的每一个细节都经过精心设计：粗调功能通过斜齿轮和螺旋小齿轮来实现，确保动作极为顺畅；而最关键的微调功能则依靠沃森公司特有的超长杠杆来完成，这种设计使得微调动作极为缓慢，是目前最为精细且可靠的微调方式之一。通过这种方式，整个显微镜机身可以通过固定在螺丝上的铣制头进行升降，该螺丝的尖端为硬化钢制成，通过杠杆作用于连接在机身滑轨上的部件，两者之间通过长约2.5英寸的燕尾形接头相连。由于控制装置位于杠杆上，因此可以用任意一只手操作。另一个重要特点是，在进行微调时，目镜与物镜之间的距离不会发生变化。显微镜的所有摩擦部件都配有弹簧槽，这些槽中装有补偿螺丝。这些都是经过深思熟虑后才设计的要点。此外，该显微镜的机身还允许使用……

由于在镜管闭合时的总长度仅为143毫米，而展开后则可达320毫米，因此无论所使用的物镜是为160毫米还是250毫米的镜管长度设计的，都有足够的余量来补偿盖玻片的厚度。将显微镜置于垂直位置时，其高度为13又1/8英寸。

图77——沃森改进型的“范赫克细菌学显微镜”。

载物台——该显微镜采用了较为新颖的设计，旨在将振动降至最低。用于固定载物台的支架并非像通常那样螺接在镜臂的前端，而是由整体铸件制成，它承托着下方的子载物台，并与镜座顶部的连接处相接。连接螺栓则贯穿整个结构（即镜臂和载物台）。

该设计使得载物台及其子载物台变得极为稳固，仿佛为一体；这一点非常重要。这些为凹面结构的镜子安装在摆动臂上，这样在需要直接照射样品时就可以将镜子转向一侧。右侧还配有钢制夹杆，可用于将显微镜固定在任意倾斜角度。目前采用的三脚架式底座已取代了其他大多数类型的底座。在与工作台的接触点处，底座上装有软木垫，这不仅能增强稳定性，还能在一定程度上防止振动。子载物台也配备了与物镜对焦机制类似的精细调节装置。为了能够像调整物镜那样轻松且精确地调节大光圈的聚光器，这种精细调节装置是必不可少的——事实上，只有这样才能让这些聚光器发挥出最佳性能。沃森公司不遗余力地致力于将这款产品做到尽善尽美。沃森便携式显微镜：这款显微镜在整体结构上与组织学显微镜类似，但其底座、镜子支架等部件都可以折叠起来，从而使其体积极为紧凑；使用时，其支架则具有极高的稳定性。通常来说，便携式显微镜都只是临时用的工具，但这款显微镜却是一款功能完备、实用性强的仪器，能够配合最高倍率的物镜使用，而且其各部件都具备良好的调节功能，尺寸也适合各种规格，因此那些为大型显微镜设计的物镜和配件也可以在这款显微镜上使用。

图78——沃森便携式显微镜。该仪器垂直放置且调低高度后的高度为9又3/8英寸。

沃森岩石学显微镜（图79）是他们爱丁堡学生用型号的改进版，专为岩石学和矿物学研究而设计。

图79——学生用岩石学显微镜。
该显微镜配有带有大尺寸棱镜的偏光镜，分析器安装在显微镜主体内，而偏光片则安装在下方的支架上。该支架上有一个分度圆，每个四分之一圆位置处都有一个弹簧扣。通过取下偏光片并抽出分析器，即可将显微镜用于常规研究工作。在分析器下方以及显微镜主体内，还装有克莱因石英板。
显微镜的载物台为玻璃表面，可同心旋转，其周边有分度标记，可通过游标进行读数。目镜上带有十字线装置；如有需要，还可在目镜上方安装带有方解石板的分析器，同时偏光片上还装有聚光透镜，以便实现立体观察效果。所有配件均采用通用螺纹设计，因此可以相互替换。

图80——Swift公司的组织学与生理学显微镜。

Swift公司的显微镜以出色的品质和精良的工艺著称，因此与其他光学制造商的产品相比毫无劣势。Swift公司显微镜的一个特点——这一特点贯穿于其所有系列产品之中——就是它们全都按照统一标准制造，因此仪器的各个部件及其附件都可以相互替换；较便宜的型号也具备与最高品质型号相同的性能。因此，如果学生从1号型号开始使用，他随时都可以通过使用为3号或4号型号设计的配件来升级自己的仪器，也就是说，让仪器的性能提升一倍。

其初始价格即为如此。在整个显微镜系列中，光学中心都保持不变。

图81——Swift & Son公司四脚显微镜支架的摆动腿结构。

显然，三脚架式底座已经取代了他们其他一些类型的支架；而他们所谓的四脚三脚架，其实是一种相当独特的设计。

摆动腿通过螺丝（图A）固定在三脚架的框架上，该螺丝配有一个强力钢制螺旋弹簧，当螺丝被拧紧时，弹簧会被两个钢制夹具压紧，如图B所示。

显然，这种弹簧的弹性作用能够自动弥补承重表面可能出现的磨损，因此该连接装置不可能出现松动的情况。

斯威夫特的四足显微镜（图80）无论置于何种位置都能保持极佳的稳定性：其主体支撑在马蹄形平台上，四条腿从该平台伸出，其中两条前腿是固定的，而后腿则可绕平台旋转。这种后腿可旋转的设计使得显微镜能够适应任何不平坦的表面，从而始终保持稳定状态，同时也能降低因意外侧向力而导致的倾覆风险。显微镜的脚部装有软木垫，进一步增强了稳定性，便于进行显微摄影。从目镜到物镜的距离为6.5英寸，通过带有毫米刻度的拉管，这一距离还可延长至9或10英寸。马蹄形结构的载物台配有弹簧夹，可随时安装可移动的机械载物台。该显微镜的辅助载物台有两种形式：一种为普通结构，适用于普通聚光器；另一种则为带有中心调节功能的常规齿轮式消色差聚光器。它具有对角线方向的粗调装置，微调则通过精度极高的微米级螺旋丝来实现。

图82——斯威夫特的螺旋齿轮式粗调装置。

图82旨在展示Swift公司为其显微镜所采用的螺旋齿轮传动装置的优点，这种装置取代了传统的水平齿轮传动方式。其优势显而易见：齿轮与齿条之间的接触更紧密，因此更具耐用性，同时能将时间损耗及间隙问题降至最低，磨损也较少。此外，小齿轮的齿会逐渐嵌入齿条的齿中，从而实现更为平稳的运转；如果制造和安装得当，在对焦时就不会感觉到齿轮传动的存在。

图83是一种带有齿轮传动装置的辅助拉管，可替代普通拉管用于Swift公司的任何显微镜上。其螺纹直径与普通拉管相同，因此所有拉管以及这些仪器的其他部件都可以互相替换。该拉管的长度可以以毫米为单位进行调节，范围从160毫米到250毫米不等。这种设计的优点在于，可以轻松找到每种物镜与每个目镜组合的正确调整值，并将其记录下来，以便日后再次使用同一组合进行观察。

Swift公司的三脚架显微镜（图86）。在大多数方面，之前关于四脚架显微镜的描述同样适用于这种支架。虽然外观上有所不同，但如前文所述，它也可以被打造成更高性能的型号。它完全适合用于组织学研究。与之前的支架一样，这种显微镜的马蹄形平台非常实用，因为它能让显微镜的支柱牢牢地固定在平台上，从而使整个支架极为稳固。

斯威夫特细菌显微镜（图84）由内特利的陆军医学院的赖特教授设计，这一设计充分证明了该显微镜的卓越性能以及其在高级细菌学研究中的完美适用性。该显微镜的一个优点在于：无需添加或拆卸任何部件，即可轻松切换到高倍或低倍观测模式。安装在三重物镜架上的物镜在调整到可用状态后几乎立即就能处于对焦状态，从而节省了更换物镜的时间。此外，承载物镜的物镜架为新型结构，其设计方式能够有效防止灰尘进入。

图84——斯威夫特陆军细菌显微镜。图85——同一显微镜的下方结构。

配有光圈装置的阿贝聚光器安装在偏心臂上，因此在不需要的时候可以轻易地将其移出显微镜的轴心，而无需重新调整对焦状态。

再次将相关部件调整到合适位置。在观察培养皿中的菌落或未染色的细菌以便挑选出适合制图的菌落时，需要将聚光器移开，此时会用一个带有三个开口的装置来替代聚光器；这些开口分别由弹簧装置固定，配合斜射光使用。如图85所示，这种结构是从载物台的下方看到的。载物台足够大，因此在检查培养皿的边缘部位时，几乎不用担心它们会失衡。

图86——Swift公司生产的组织学学生用显微镜。

其精细调焦功能则依靠Swift公司的专利式坎贝尔差动螺旋装置，该装置能够方便地实现高倍物镜下的精准对焦。显微镜的支架极为坚固，因此能够有效避免显微镜发生振动。

显微镜的底座部分（图85）显然采用了最为理想的设计形式。

图87——Swift高级学生用显微镜。

Swift高级学生用显微镜——这款显微镜（图87）是为高级学生设计的优秀仪器，其机械性能极为出色，能够满足各种使用需求。其支架采用与Challenger显微镜相同的三角架结构，因此可以将显微镜调整到任意倾斜角度；镜体长度适中，便于搭配大陆制造商生产的物镜使用。此外，该显微镜还配有伸缩管，可将镜体长度延长至10英寸，直径则为13/16英寸，这样就可以使用与更大型支架相配套的目镜。粗调功能通过螺旋齿轮机构实现，而微调则依靠精心设计的差动螺旋结构来完成，从而实现精确调节。

该显微镜的载物台为马蹄形结构，可随时安装机械式载物台，下方的子载物台则可配备消色差聚光镜。学生可通过它掌握制造高级显微镜所需的知识。

贝克公司显微镜系列中，作为高端仪器且非常适合精细观测工作的，是经过改进的“纳尔逊型号”第2款（见图88），而非更为复杂的第一款或结构更简单的第三款。前者之所以更优，是因为它具有更多的调节功能；而后者则并无比“高级学生用”显微镜更高的优势。这款显微镜安装在坚固的三脚架上，无论处于垂直、水平还是倾斜状态都能保持稳定。三脚架的前端带有凹槽，可将其固定在照相显微装置的基板上——这种设计最初是为照相显微工作设计的，但在普通观测工作中也很方便。由于微调装置位于支柱底部而非通常所在的顶部，因此在照相显微工作中，滑轮产生的拉力可用于驱动微调，从而减少仪器振动。而在普通观测工作中，操作者的手可以放在三脚架顶部，从而使微调装置更加稳定。微调是通过“坎贝尔”差动螺旋来实现的，每旋转一圈相当于1/200毫米。物镜镜筒上有毫米刻度，因此可以使用短焦距或长焦距的物镜，焦距范围可从150毫米延伸至280毫米。通过齿轮装置对下层镜筒进行调节，可轻松调整盖玻片的厚度。从尺寸上看，该显微镜的目镜相当大，与蔡司公司用于长焦距补偿目镜的目镜尺寸相同；不过，也可以随时更换更小的目镜。

图88——贝克改进型的“纳尔逊模型”显微镜。尺寸：垂直放置且镜体向下调节时，高度为11英寸；载物台高度为4又1/8英寸；水平放置时光轴的高度为8又1/2英寸；三脚架支脚的间距为8×8又1/2英寸；反射镜的直径为23又1/8英寸；抽拉管的内径为13又1/10英寸。

该显微镜的机械旋转载物台以黄铜制成，精度可达1/100英寸，并配有夹紧杆与止动装置，因此可以始终将样本调整到特定位置以便精确对齐。子载物台则具有用于调焦的齿轮装置以及定位螺丝；如需更精细的调整，还可进一步使用相关装置。总体而言，这款显微镜非常适合用于需要高精度的观测工作，同时也非常适合用于显微摄影。

图89——贝克高级学生用显微镜。尺寸：垂直放置且镜体完全降下时的高度为11¼英寸；载物台的高度为4¾英寸，宽度为4英寸；水平放置时光轴的高度为6½英寸；底座的尺寸为6英寸×6英寸；镜子的直径为1¾英寸；抽气管的内部直径为11⁄12英寸。

仪器上的标注说明：A，惠更斯式目镜；B，以毫米为单位标刻的抽气管；C，物镜支架；D，粗调装置；E，带毫米刻度的微调装置；F，马蹄形滑动载物台，其上下及左右方向均有刻度，可用作寻星器；G，副载物台的齿轮传动装置；H和I，用于调整副载物台位置的螺丝；J，聚光器的支撑架；K，带有可移动臂的镜子，该镜子安装在坚固的三脚架上。

该型号与1号型号的不同之处在于：1号型号的微调装置仅能调节镜体，无法调节副载物台；而该型号中用于同时调节镜体和副载物台的部件为一体结构，从而进一步提升稳定性；机械载物台的旋转范围为360度，可通过手动或齿轮装置来驱动；该载物台还配有固定螺丝以及用于微调副载物台的装置。

贝克公司生产的高级学生用显微镜（图89）可被视为一种典型的仪器，既适用于组织学研究，也适合高级学生使用。制造商旨在通过简化调节装置并缩小仪器尺寸，以合理的成本打造出性能优良的便携式仪器。这一目标并非通过使用质量较差的调节装置来实现的，而是通过将调节装置的数目降至最低来达成的。

图90——梅奥尔型可拆卸机械载物台。

“纳尔逊型号”显微镜的三脚架式底座被爪形底座所取代，实际上这种爪形底座依然属于三脚架结构，因为它也是由三个点支撑的；虽然其支撑范围没有那么大，但这非但不是缺点，反而使得该仪器更加便于携带。该显微镜具备齿轮式粗调装置以及坎贝尔式微调装置，拉杆上的刻度以毫米为单位，最大调节范围为180毫米；目镜测距尺的规格与大陆牌产品相同；此外还有大型方形开放式载物台，便于更自由地操作；载物台和拉杆上均带有刻度。

这些结构足以在低功率下对任意检测区域进行检测；此外，平台上还钻有孔洞，以便日后需要时安装可拆卸的机械平台。该子平台为通用尺寸，配有用于调焦、调整及定位的螺丝。

图91——贝克公司的组织学显微镜。尺寸：垂直放置且镜体降至最低位置时的高度为10½英寸；平台的高度为4英寸；平台的宽度为3½英寸；水平放置时光轴的高度为5¼英寸；支架的跨度也为5¼英寸；镜子的直径为15⁄8英寸；抽气管的内部直径为11⁄12英寸。

贝克公司最近推出了一种类似的仪器，其特点是具有可摆动的子平台，同时还配有用于补偿导轨磨损的调节装置。该平台的从前到后的长度也稍长一些。

这些支架非常适合用于细菌学研究，对于那些希望拥有一款能够承载所有可能需要的仪器的支架、同时又不想花费太多钱购买大型型号的业余爱好者来说，没有比这更好的选择了。

其“可拆卸式机械载物台”（图90）是对已故的J.梅奥尔先生所设计的结构的改进版本。垂直移动通过齿轮机构实现，移动范围为11/8英寸；水平移动则通过快速作用螺丝来实现，移动范围为1.5英寸。样品通过三个点紧紧固定在显微镜的载物台上，而整个机械结构则由两个可轻松取下的螺丝固定。该载物台可承载宽度小于1¾英寸的载玻片。

贝克的组织学显微镜（图91）与前述型号不同，属于中倍率显微镜，最大放大倍率为400倍左右。它配有载物台下方的光圈，除镜子照明装置外没有其他照明设备。不过，如果该支架的调节功能良好，那么添加某种形式的亚载物台聚光器也是可行的，这样就能提升仪器的使用性能。然而，这类显微镜的载物台下方空间相当有限，无法容纳亚载物台聚光器，因此并不适合用于高精度研究工作。但对于普通学生的日常学习而言，这款显微镜确实非常适用。

图92——鲁塞莱特池塘显微镜。
该组织学显微镜的支架与更高级的学生用显微镜支架具有相同的结构，重量更轻，便于携带，这一点对于需要频繁在教室之间搬运的学生用显微镜来说非常重要。该显微镜配有齿轮装置用于粗调焦距，还有坎贝尔差动螺旋装置用于微调焦距，此外还具备抽气管和光圈装置；光圈架为通用规格，因此可以随时更换为阿贝聚光器。通过添加这些配件，该显微镜的性能便可达到更高标准。
鲁塞莱特池塘显微镜（图92）可用于快速观察池塘水中的水生植物，它由一根可沿池塘边缘移动的关节式臂构成，该臂上装有平场透镜；通过固定在红木支架上的齿轮装置来调整焦距，而池塘则可以放置在该支架上，或者直接用螺丝固定在池塘上。这种便捷的池塘显微镜由贝克公司制造。

皮利舍尔显微镜。
位于新邦德街的皮利舍尔先生因其高品质的仪器而广受好评。他最近推出了几款经过改进的显微镜型号。其较大型的“新国际”型号配有罗斯-杰克逊式结构的坚固三脚架，这种结构在伦敦的光学仪器制造商中颇为流行；该显微镜具备齿轮式粗调装置以及更精良的微米级细调装置；载物台配有定心螺丝以及齿轮式对焦调节装置；还采用了新型的滑动针孔光圈和虹膜光圈；配有B型和C型目镜；物镜规格为5/8英寸和1/7英寸；聚光器为阿贝式，数值孔径为1.20。从各方面来看，这都是一款完美的显微镜，它被妥善地装在红木箱中，价格也相当合理。皮利舍尔的第2款“国际”显微镜（见图93）既适合军队使用，也适合学生使用，非常适合用于临床工作。该显微镜配有坚固的三脚架，上面有两个深青铜色的立柱，配有齿轮式粗调装置e和细调装置d；载物台i宽度足够大，非常适合临床工作，同时也足以用于解剖操作。整个仪器的制造质量很高，粗调功能极为精准，甚至无需使用细调装置就能轻松实现对1/8英寸物镜的对焦。如果再多支付少许费用，还可以加装机械式载物台，这种载物台通过杠杆机构实现调节，其操作极为简便，甚至可以在使用1/8英寸物镜时仅用手即可进行调节——这对于临床显微镜来说无疑是个优势。

图93——皮利舍尔的“国际”显微镜。

以下字母用于说明该显微镜的整体结构（见图93）：a为目镜；b为拉管；c为滑动管；d为微调装置；e、e为粗调装置；g为镜臂及镜子；h为带有阿贝聚光器的副载物台；i为带有弹簧夹的载物台；j为已拧紧的物镜以及双目镜筒。

“科斯莫斯”是皮利舍尔推出的价格更低的型号。这款颇具创新性的显微镜的支架完全由黄铜和枪金属制成。其微调装置极为灵敏且稳定，因此可以搭配最高倍率的浸射式物镜使用。其光学部件的构造也遵循了最新的技术标准。该显微镜配有带半圆形臂的爪状支架，支架上装有滑动管式粗调装置以及微米螺旋式微调装置，此外还配备有一个大型……

该显微镜配有方形载物台、光圈及反射镜。整个仪器被妥善地装在桃花心木制成的箱子里，此外还配有A型或B型目镜，以及分辨力与穿透力俱佳的1英寸和1/5英寸物镜，其放大倍率可在30倍至380倍之间调节。整个装置均置于桃花心木制的外壳中，售价仅为5英镑。

Pillischer双筒显微镜（图94）的设计理念介于Beck和Ross所设计的著名显微镜之间，其制造工艺水平可与任何学生用显微镜相媲美。用于支撑显微镜主体的臂呈半圆形，这增强了仪器的强度与稳固性；不过当显微镜处于水平状态时，这种设计是否真的能提升其稳定性则值得怀疑。显微镜的主体部分则靠在一根实心黄铜制成的平行杆上，该杆上有一个凹槽，用于容纳连接在主体上的齿轮装置，凹槽的设计使得齿轮能够牢固地固定住，同时小齿轮也能在其内部顺畅滑动。这样一来，显微镜就能实现稳定而均匀的运动，几乎无需进行微调。该显微镜的两个目镜之间的倾斜角度比大多数显微镜都要小；不过，由于齿轮装置的作用，那些双眼间距较大的人也能舒适地使用该显微镜。棱镜的位置经过精心调整，能够使两个视野都获得相同的照明强度。载物台的移动范围为每个方向1又1/4英寸。用于驱动载物台移动的部件都位于同一轴线上，而非并排设置——其中一个垂直方向的部件还设置在载物台的左侧，这样就可以仅用右手或双手协同操作来控制载物台的移动。载物台本身具备常规的垂直与旋转运动功能，且运动范围比普通显微镜要大得多；而用于放置样品的平台上还有弹簧夹，可以在载物台处于垂直位置时固定样品。此外，还有一种带有定心螺丝的新型子载物台，可用于放置阿贝消色差聚光镜、光圈、偏振器等其他光学元件。

图94——皮利舍尔双目显微镜。

大陆光学仪器制造商。
在大陆光学仪器制造商中，较为知名的有蔡司、莱茨、赛伯特、赖歇特和哈特纳克。这些公司似乎都在努力打造最出色的显微镜产品。已故的卡尔·蔡司为现代显微镜的发展做出的贡献，远远超过上述其他任何一家光学仪器制造商。因此，我选用了他所生产的众多高品质显微镜中的典型型号作为示例。近年来，蔡司的继任者们一直在努力从三个或四个方面完善其产品的机械结构，即支架的结构、载物台的布置、对焦方式以及照明系统。

支架方面——现有的支架设计在很大程度上仍保留着奥伯豪泽最初设计的那种风格，后来由哈特纳克对其进行了改进；不过“巴布钦”型支架仍为少数制造商所青睐。蔡司的支架（见图95）具有更强的稳固性，其鞋形底座结构十分坚固，能够承受沉重的支撑柱，这些支撑柱则用于固定平衡且结实的镜身、带有刻度的长焦管，以及直径为4英寸的硫化橡胶圆盘。此外，该支架还配有用于阿贝照明装置的定位装置，以及光圈装置，以便在关闭聚光器时使用。镜面为全尺寸、平面且呈凹面形状。粗调功能通过精密的齿轮机构实现，仅凭这一装置就能对中等倍率的物镜进行对焦。微调则通过微米级螺丝来完成，螺丝施加的力通过两块硬化钢表面之间的接触传递到可移动的镜身上，从而确保镜身能够实现极其精确且均匀的移动。

螺丝头部上的刻度线可用于记录镜身的垂直移动情况。在最新的支架中，每条刻度对应着镜身沿光轴方向的0.01毫米的上升或下降量。通过这种方式，可以以相当高的精度测量物体的厚度——只需依次对物体的上下表面进行对焦，然后从刻度线上读取数值即可。在此过程中，必须注意以相同的方向旋转螺丝来进行两次调整。此时，物体在空气中的厚度就等于两次读数之间的差值。利用这种方法，还可以测量其他物质的厚度，比如物体表面的覆盖玻璃的厚度。

图95——蔡司中型显微镜。
该显微镜的管长为160毫米，即从物镜连接处到目镜端的距离。通过调节装置可以改变管长，而管身上的毫米刻度则可用于精确测量。我对这款显微镜的描述同样适用于其他更高级别的显微镜，这类显微镜在各方面都设计精良，非常适合用于生物学和科学研究。

韦茨拉尔的E.莱茨公司生产的显微镜——这家光学仪器制造商推出了12种高级型号的显微镜。该公司的所有产品都采用马蹄形支架结构（见图96），镜体通过铰链固定，还配有圆形旋转式机械载物台，该载物台通过销钉与普通载物台相连，从而将载物台固定在适当位置。只要拧下螺丝即可……

载物台可以拆卸；这样，该载物台便可用于在较大范围内进行搜索并记录搜索结果。

图96——E. Leitz公司生产的中型显微镜。

图97——Leitz公司的解剖显微镜。

粗调是通过齿轮机构来实现的，而微调则通过千分尺螺杆来完成，其螺杆头部带有1/100毫米的刻度。抽气管上也标有毫米刻度。副载物台可通过齿轮机构移动，用于安装阿贝聚光镜和光圈装置。该副载物台通过定位销与上载物台相连。

在完成精确对焦后，该装置能够固定样本并使其保持在该位置。取出销钉后，即可通过按下按钮将子载物台拆下或移至一旁。简而言之，这款显微镜在各方面都十分完善，配备了现代高端技术工作所必需的复杂机械结构。

莱茨品牌的学生用显微镜具有可滑动式载物台、微米螺旋调焦装置、凹面镜、两个目镜以及两个物镜——分别为¾英寸和1/8英寸，外壳为红木材质，售价为3英镑10先令。莱茨品牌的解剖用显微镜则配有沉重的底座，内置两个消色差透镜，放大倍率分别为10倍和20倍。

赖歇特和赛伯特品牌的显微镜采用与蔡司相同的结构，因此只需简单介绍即可。这类显微镜的特点是工艺精湛、结构合理且对焦精准。粗调功能通过传统的齿轮机构实现，而微调则依靠微米螺旋来完成，操作十分便捷；其工作表面经过硬化处理，从而避免磨损。高级型号的显微镜其支架上还配有刻度微米螺旋，抽拉管也以毫米为单位标示长度。其机械载物台、子载物台及各种附件的加工质量都非常出色，此外还配有载物台镊子、测试工具以及各类盖玻片和载玻片。他们生产的顶级显微镜会装在红木箱中寄出。

浏览欧洲各制造商的产品目录后会发现，他们生产的功能完备的显微镜价格往往高于英国同类产品。据悉，贝克和沃森公司是这些光学产品的代理商。

纳谢特品牌的显微镜是一种新型产品，最早在1892年的安特卫普展览会上亮相。它的结构非常坚固，具备进行组织学研究所需的所有特性。载物台可围绕光轴旋转，上面还有可移动的载玻片架。粗调通过齿轮机构实现，微调则采用1886年《皇家显微镜学会杂志》中描述过的新型微米螺旋调焦系统，其刻度可精确到毫米的1/400。平面镜和凸面镜安装在带关节的臂上，抽拉管的长度也以毫米为单位标注。其照明系统则由一个宽角度的阿贝聚光器（数值孔径为1.40）以及光圈组成。

光圈通过齿轮丝杆来调节其开合程度。而安装在轮子上的光圈则由切线丝杆驱动，这种丝杆只需微小的移动，就能使光圈的开口从聚光器的中心移至边缘。总体而言，该显微镜的构造相当新颖，而且设计极为精良，完全符合现代需求。

巴黎的Nachet和Hartnack同样属于一流显微镜制造商，其制造工艺之精湛甚至可与英国的制造商相媲美。

图98——Nachet品牌的演示用显微镜。

除了上述提到的制造商之外，伦敦和欧洲大陆还有许多其他显微镜制造商，他们都是享有盛誉的光学专家，但由于篇幅限制，我不得不略过他们的介绍。Newton公司的学生用显微镜也值得一提，它是一款性能良好且实用的仪器，配有稳固的支架，其镜体可旋转，这样在水平放置用于显微摄影时就能确保稳定性。还有其他一些光学制造商生产的显微镜也经受了时间的考验，比如Collins、Crouch等人。不过，可以肯定的是，那些以生产高品质显微镜而著称的制造商……

打造更实用型的学生用显微镜以及其他类型的显微镜。

细菌学显微镜。

用于细菌学研究的显微镜，其各个部件都必须十分完美。在选择仪器时，价格是一个重要因素——因为最完美的仪器通常也是最昂贵的。因此，我将举一个在细菌学实验室中实际使用的典型仪器的例子。这类显微镜应具备以下特性，而这些特性对于观察细菌及其他微生物这类极微小的物体来说都是不可或缺的。

“理想的细菌学显微镜应配备放大倍率足够高的物镜，以及特殊的照明装置；其对焦机制则需具备极高的流畅性与精确度；载物台也应当足够宽敞，以便能够观察培养皿中的样本。”

我们将逐一探讨这些要点与建议，首先从支架开始谈起。

沃森父子公司的Van Heurck型号支架完全符合经验丰富的细菌学教师所提出的各项要求，因此我毫不犹豫地将其作为典型仪器推荐给各位读者。这款仪器确实值得那些曾经使用过它的人给予的高度评价，而他们的判断力也是完全可以信赖的。关于这款显微镜的详细信息，请参阅沃森父子公司产品目录的第108页。

支架——对于所有高质量的研究工作而言，一个坚固可靠的支架无疑至关重要。仪器的稳定性以及是否不会出现振动，很大程度上取决于支架的设计。我很高兴看到克鲁克尚克博士也认同罗斯-杰克逊型号支架的优点，在我看来，这种型号至今仍未被更新款式的支架完全取代。事实上，罗斯-杰克逊型号支架的最新改进之处在于对其支架脚部的设计进行了优化，使其更加稳固。

它被设计成了与鲍威尔式支架一样坚固稳定的结构；处于水平状态时同样不会发生振动。

不过，支架有四种不同形式：三脚架式、带双柱的平板式、以平板或弯曲爪状结构作为末端的单柱式，以及马蹄形支架。带有软木脚的三脚架式支架是所有模型中最稳固的。而单柱支撑结构显然不可取，因为它容易产生振动，极大妨碍实验室工作。沉重的马蹄形支架则结构紧凑且稳固，其重量几乎算不上缺点。

镜筒的长度为8到10英寸，此外还配有带有刻度尺的拉杆。通过延长拉杆可以获得更高的放大倍率，但这样做会降低图像的清晰度，因此几乎不适用于细菌观察。三目镜头无疑很方便，因为它能节省更换不同放大倍率物镜所需的时间，同时也能降低损坏物镜的风险。对焦应通过齿轮装置进行粗调，再配合最可靠的细调方式来完成。滑动式结构则不可推荐，因为其移动过程可能不够顺畅，需要用力操作，这可能导致物镜与样本剧烈接触，从而损坏镜头或样本；或者该结构可能会过于松散，导致难以保持对焦状态。

载物台应当平坦且坚固，可以是矩形或圆形，只要其大小足以容纳培养皿即可。对于高倍率观察而言，可拆卸式的机械载物台非常有用——这样在用一只手进行精细调整的同时，仍能持续观察活动中的细菌。如果载物台上刻有纵向和横向刻度并配有止动装置，还可将其用作找焦工具。机械载物台必须能够拆卸，以便在需要观察培养物时让载物台本身没有任何附属物。

光圈方面——应避免使用一系列不同尺寸的独立圆盘，因为这些圆盘很容易丢失，而在某些情况下很难重新获取它们，从而影响细菌学研究工作的进行。

更好的方案是使用带有不同大小孔洞的旋转式光圈，不过最方便的形式还是虹膜光圈。

在生物学研究中，副载物台聚光器与物镜一样不可或缺——实际上，聚光器与物镜应被视为一个整体光学装置；没有它，显微镜就称不上完整。正是通过副载物台聚光器，光线才能被集中到一点或某个特定的细菌上；为了获得最佳的成像效果，就必须有能够精确调整聚光器位置和焦点的机械装置。所有这些内容都将在“实用光学”一章中详细阐述。

在为读者介绍现代显微镜的发展历程时，我主要依据的是自己长达半个多世纪与显微镜技术相关的丰富经验。当然，如果篇幅允许的话，我本可以更详细地介绍那些以卓越品质著称的制造商，他们的仪器设计相当完善，能够满足学生以及那些注重成本控制的显微研究人员的需求。不过，没有理由像某些作者那样将各种显微镜分为六类，因为这种分类方式其实意味着它们在机械结构或制造精度方面存在缺陷，而实际上这些差异仅仅体现在用于节省时间的先进功能以及用于特殊研究或创新工作的附加装置上。在结束这部分内容之前，我希望提醒大家注意使用显微镜时的几个重要问题，即：不同显微镜的镜身长度存在差异，尤其是英国制造与欧洲大陆制造的显微镜之间。我国规定的镜身光学长度标准为10英寸，而机械长度标准则为8¾英寸。欧洲大陆的制造商所采用的镜身光学长度为7.08英寸，即180毫米；机械长度则为6.3英寸，即168毫米。

阿贝教授专门为长度为10.6英寸的英国式显微镜设计了一种消色差浸物镜，其机械管长略小于该数值。这意味着显微镜的标称管长会有所增加，因此，在抽拉式镜筒上加装齿轮装置这一设计便具有实际意义，而这种装置如今已普遍成为显微镜的组成部分。不过，当使用长度为10英寸的英国式显微镜时，这种差异可以忽略不计；实际上，只有在使用较短长度的欧洲式显微镜时，如此微小的管长差异才会对调整工作造成影响。此外，如果操作者想要使用明视器来观察放置在较短长度显微镜载物台上的物体，那么他无法获得同样清晰的图像。

显微镜的光学管长是指从物镜的后透镜到目镜的前透镜或主焦点的距离；而机械管长则是指从物镜的鼻端到目镜上透镜的距离。

哈特纳赫学生用模型显微镜。

第三章 应用光学：目镜；消色差物镜；聚光器。

毋庸赘言，目镜是显微镜中应用光学领域极为重要的组成部分。它是一种光学装置，其作用是在光线从物镜射出后、到达观察者眼睛之前，帮助形成实像或虚像。近年来，人们越来越重视对目镜的改进，因为视野的平坦度在很大程度上取决于目镜的性能。因此，光学工程师们努力使目镜具备消色差功能以及补偿功能。

目前有几种不同类型的目镜，其中一些具有特殊特性，我们将在适当的地方详细介绍它们。不过，英国的光学师通常用罗马字母A、B、C、D、E来表示各种目镜的参数；而欧洲大陆的光学师则更喜欢使用数字1、2、3、4、5、6等来标识目镜，以此来区分不同的目镜类型。

最常用的目镜是所谓的惠更斯式目镜（见图99），这种目镜的出现已有两个多世纪的历史。它是由荷兰哲学家、杰出科学家、威廉三世的秘书克里斯蒂安·惠更斯所设计的。最初，它是为惠更斯亲手制造的望远镜的目镜而设计的，此后近两个世纪以来一直被用作显微镜的目镜。该目镜由两个平凸透镜组成，这两个透镜的平面朝向观察者的眼睛，两透镜之间的距离等于它们焦距之和的一半——换言之，就是目镜的焦距与物镜所形成的像所在位置到目镜的距离之和的一半。在两个透镜之间还设有一个光圈，其存在原因将在后面解释。

惠更斯本人似乎并未意识到这种精心设计的眼镜片所具有的价值。直到博斯科维奇指出，通过这一巧妙的结构设计，他成功纠正了早期眼镜片所存在的部分色差问题。图100展示了惠更斯式显微镜的眼镜片结构：ff为物镜，ee为目镜，而lmn则代表从物体中心及边缘发出的三组光线中的最外侧两条光线。如果没有物镜的话，从rr到bb之间就会形成一系列彩色图像——靠近rr的部分呈红色，靠近bb的部分呈蓝色，以此类推，其颜色与棱镜光谱中的颜色相对应。

图中所示的效果，即让蓝色图像位于红色图像之外，从而过度校正物镜的色彩，其实是人为造成的。同时，bb和rr处的图像弯曲方向有误，因此无法通过凸面目镜清晰地看到；这便是由两个透镜构成的复合显微镜的又一缺陷。不过，物镜在使光线弯曲并汇聚到b′b′和r′r′这两个焦点的同时，也改变了图像的弯曲方向，使其更适于被目镜ee清晰地观察。此外，物镜还将红色和蓝色图像拉得更近，从而使人眼看到的图像几乎无色。关于透镜的色差问题，前文已有详细解释。但如果假设物镜没有过度校正，而是完全消除了色差的话，那么光线一出现就会呈现彩色。

它们已经通过了场镜；例如，中央光束的蓝色光线会汇聚在b″点，而红色光线则汇聚在r″点，这与眼睛晶状体的作用完全相反——因为眼睛晶状体的蓝色焦点距离也短于红色焦点，所以蓝色图像应该出现在r″点，红色图像则出现在b″点。这种现象是由于物镜的过度校正所导致的：它将蓝色焦点bb移得比红色焦点rr更远，其距离恰好等于场镜与眼睛晶状体中红色焦点与蓝色焦点之间的距离之和；这样一来，当光线穿过这两个透镜时，br之间的间距就被完全抵消了，从焦点距离的角度来看，各种颜色的光线在经过眼睛晶状体时就会重合。不过，虽然它们的距离相同，但在另一个方面存在差异——由于场镜对蓝色光线的折射能力更强，因此蓝色图像会比红色图像更小。以线条l为例，可以发现，在通过场镜之后，会形成两组线条，一组为实线，另一组为虚线，前者代表红色光线，后者代表蓝色光线。布斯科维奇指出了惠更斯式目镜中的这一偶然现象。场镜造成的颜色分离现象其实与物镜的过度校正类似，而这也为彻底纠正这一问题提供了可能。如果让不同颜色的光线在到达眼睛晶状体之前保持在一起，它们仍然会带有颜色，从而在眼中形成彩色图像。场镜的作用使得蓝色光线更靠近眼睛晶状体的中心，而由于眼睛晶状体的球形结构，其在该处的折射能力低于边缘处，因此可以说眼睛晶状体的球面误差几乎可以与场镜的色散效应相互抵消，这样蓝色和红色光线l′和l″就会几乎平行地射出，从而使眼睛能够看到清晰的单一点。其他颜色线条也是如此。如此设计的眼睛晶状体不仅能将b′b′、r′r′这些图像重新聚合在一起，还能有效降低图像的模糊度，进而帮助纠正色差和球面像差。

图100——惠更斯式目镜。
图101——拉姆斯登式目镜。
惠更斯式目镜的另一种形式是由已故的乔治·艾里爵士所设计的那种：其物镜为凸面朝物方的弯月面透镜，而目镜则为平面朝眼睛的交叉凸面透镜。另一种负透镜式目镜被称为凯尔纳式或正视镜式目镜。它由一个双凸面物镜和一个……组成。

无色双透镜目镜。它的放大倍率为10倍，但其性能远远不及惠更斯式目镜；同时，它的视野平坦度也不如后者。

拉姆斯登目镜，或称正目镜，主要用于作为微米刻度目镜，用于测量放大后图像的尺寸。该目镜的结构如图101所示：在玻璃条上刻有以1/100英寸为单位的刻度，每隔五个刻度就会有一个刻度更长，这样既便于读取刻度值，也能同时清晰地看到物体的影像，正如图102中所示的血液细胞的显微照片那样。

一旦获得这些测量值，它们对于同一物镜而言就是恒定的。因此，必须使用所有物镜来测定目镜微米刻度上的各刻度值，并将其仔细记录下来。

是利斯特先生首先提出在显微镜载物台上设置一定刻度的标尺。他将该标尺视为一个微观物体，观察目镜上对应的刻度与放大后图像中的刻度之间有何对应关系。例如，如果目镜上的10个刻度对应着图像中的1个刻度，且已知这些刻度的间距是相等的，那么说明图像的尺寸是物体的10倍，而物体的尺寸则是微米刻度所显示数值的1/10。如果微米刻度与放大后图像上的刻度间距不相等，就需要通过三则运算来计算；不过通常情况下，仪器制造商会提前制作出表格，列出该微米刻度在每种物镜下的各刻度数值。

杰克逊先生设计的这种简单且廉价的微米刻度器如图103所示。它由一块置于目镜焦点处的玻璃片构成，其刻度精度非常高：使用1/4英寸物镜时，刻度精度可达万分之一英寸；使用1/8英寸物镜时，则可达二十万分之一英寸。此外，还可以估算出半刻度甚至四分之一个刻度的数值，从而实现较高的测量精度，因此可以替代那些更为复杂且昂贵的螺旋式微米刻度器。

千分尺更为便于使用，且不会因操作者经验不足而出现误差。正目镜能够提供最清晰的千分尺图像，而负目镜则显示物体的图像。正目镜的图像完全没有失真，甚至包括视野边缘部分；不过物体图像会略带色彩。负目镜则没有色彩，但视野边缘会有轻微的失真。在视野中心区域——如图102所示，血液细胞与千分尺的放大倍率为1.3500倍——其直径的一半范围内几乎不存在失真现象，极高的清晰度使得测量结果极为精确。

在图103所示的玻璃片a上刻有短而粗的刻线，以便于计数；第五条刻线较长，第十条刻线更长，这与普通刻尺的格式相同。为了使这些刻线更清晰可见，人们会在其上涂抹非常细腻的铅粉；之后再用薄玻璃片将其覆盖，并用加拿大香脂固定，以防止铅粉被擦掉。这样处理后的玻璃片会被装入一个薄的黄铜框架中，从而可以自由滑动到合适位置。图103展示的是杰克逊式目镜千分尺。在负目镜的两侧也设有刻线，这样就可以将黄铜框架压在视野中央、处于目镜的焦点位置，如m处所示；该装置的螺丝长度应比普通情况更长，以便根据不同人的眼睛状况进行调节。黄铜框架则通过目镜管内的弹簧固定在原位；使用时，可通过移动载物台将物体移至视野中心。

通过小螺丝作用于玻璃片，可以非常精确地使其一侧与长线对齐。之后即可像读取普通尺子上的英寸和十分之一刻度那样轻松读出数值。实际上，操作过程只不过是将尺子放在需要测量的物体上而已；无论该物体是透明的还是不透明的、是否有装框，只要其边缘能够清晰可见，就能测出其直径。

不过，在使用千分尺之前，必须先确定每个物镜对应的刻度值。具体方法如下：将带刻度的玻璃片放在载物台上，调整目镜使得两块玻璃上的刻线平行，然后数一数目镜中多少个刻度对应着载物台上的一个刻度。对载物台的不同位置重复此操作，如果存在差异，则取平均值。假设载物台上的百分之一英寸需要目镜中的18个刻度才能覆盖，那么显然一英寸就需要1800个刻度；而占据9个刻度的物体，其长度则为百分之二英寸。以这个例子为例，若显微镜配有标有英寸和十分之一刻度的拉杆，将拉杆拉出一段距离后，载物台上的刻度图像会被放大，使得目镜中的20个刻度对应原来的1个刻度。这样，每个刻度的值就相当于千分之二的英寸，原本占据9个刻度的物体现在则相当于10个刻度，再除以2000，得到的小数即为0.005。

可以将拉杆的拉伸长度以及目镜千分尺上相当于载物台上一英寸的刻度数记录在表格中。此后，使用同一千分尺和物镜进行测量时，只需通过简单的心算，就能将结果转换为英寸的小数形式，即便没有直接观测到小数数值也是如此。

当使用高倍物镜测定千分尺的精度时，如果载物台上的百分之一英寸占据了过大的视野范围，那么应使用百分之二或百分之五的刻度，此时需将相应刻度数乘以200或500，具体取决于情况。

千分尺不应插入过深的眼镜片中，因为这样才能保持图像的清晰度。通常会使用中等倍率的凯尔纳式或惠更斯式眼镜片；无论如何，都应选择低倍率的眼镜片，以避免影响图像质量。

即便使用高倍率物镜，千分尺上方的眼镜片的焦距也不应小于四分之三英寸。

拉姆斯登眼镜片——蛛网式千分尺是目前用于测量放大图像的最有效的装置。它的工作原理是在眼镜片的视野范围内铺设两根极细的平行金属丝或类似“蛛网”的结构，通过千分尺螺杆的作用可以调整这两根丝之间的距离。该螺杆的螺纹部分被划分为一百个或更多等份，当螺杆转动时，这些刻度会依次经过指针，如图104所示。视野中的一部分区域会被一块边缘带有凹槽的黄铜板截断，这些凹槽之间的间距与螺杆的螺距相对应；每隔五个凹槽，其中一个凹槽会做得更深，以便于计数。刻度上的总刻度数表示螺杆在调整两根丝之间的距离时所转动的完整圈数，而螺杆螺纹上的指针则显示了额外转动的微小角度。通常使用的螺杆每英寸有100条螺纹，这样眼镜片上的每个刻度就对应1/100英寸的数值。螺杆螺纹部分的边缘也被划分成相同数量的刻度。

图104——拉姆斯登螺旋测微计的目镜。
在沃森制造的拉姆斯登螺旋测微计中，如图104所示，测微尺刻度被刻在圆形玻璃片上；通过拧下顶部部件，将该玻璃片放入相应位置。两根固定好的金属丝中的一根会被置于视野边缘稍偏的位置。螺旋的齿距被设定为1/100英寸，而刻度盘则能将齿与齿之间的微小间距也精确到1/100英寸，因此可以读取1/10000英寸的数值。这种测微计的目镜完全由铝制成，这一特点极具优势，因为铝比黄铜轻得多，便于操作。

其他制造商生产的螺旋测微计则有一些不同的设计。为了适应所使用的目镜的放大倍率，会在玻璃片下方设置光圈；有时还会添加一条与玻璃片垂直的导向线。使用时需注意，当可移动的玻璃片与固定的玻璃片完全对齐时，刻度盘上的指针应处于零位。

补偿式目镜——物镜结构上的重大改进自然也带来了目镜方面的有益变革。所有大光圈的物镜，由于其半球形前透镜的曲率关系，即使在中心区域完全消除了色差，其视野边缘仍会存在一定的色差现象。无论图像是通过物镜直接呈现的，还是通过消色差目镜来观察的，都可能发现色边，且这些色边在视野边缘处可能会更加明显。最终，借助补偿式目镜，这种残余的色差几乎被完全消除。

补偿式目镜的结构相当巧妙，因为它具有相反方向的等效误差——也就是说，红光形成的像比蓝光形成的像要大；因此，这种目镜能够弥补不同颜色光线带来的放大率差异，从而使视野边缘的图像不再出现色彩问题。

蔡司的补偿型目镜经过特殊设计，当将其装入显微镜的物镜筒中时，每组目镜的下焦点都位于同一平面上；因此，在更换不同目镜时无需调整焦距。这不仅具有优势，还能节省时间，同时，决定放大倍率的物镜上焦点与目镜下焦点之间的距离也保持不变。

图105——蔡司补偿型目镜系列的剖面图，为全尺寸的1/2。

A——镜筒上边缘所在的平面。

B——目镜的下焦点平面，目镜透镜处于其正常位置。

普通的目镜，如惠更斯式目镜等，其放大倍率从4倍直径开始。这类目镜的设计使得人们可以像在英格兰习惯的那样方便地使用它们来获得高放大倍率。蔡司公司的12号和18号补偿目镜则是为与其16毫米和8毫米焦距的消色差物镜配合使用而设计的。目镜的编号是根据阿贝教授最初提出的方案来确定的——即该数字表示在特定镜筒长度下，该目镜能使物镜的初始放大倍率提高多少倍，同时也可作为对目镜进行有序编号的依据。正是基于这一原则，德国的补偿目镜被分为不同的系列，其编号分别为2、4、6、8、12、18。在这些目镜中，12号最为实用。将补偿目镜与任何消色差物镜结合使用时，其放大倍率可通过将该目镜的编号乘以物镜的初始放大倍率来得到，具体计算如下：例如，焦距为3.0毫米的物镜，其本身的放大倍率为83.3倍（按常规的250毫米观察距离计算）；那么12号目镜与这款物镜结合使用时，其放大倍率为12×83.3=1000倍直径。不过，阿贝所提出的目镜分类标准，是基于使用目镜后显微镜的总放大倍率相比仅使用物镜时的放大倍率而言的。因此，这些编号既表示目镜在特定镜筒长度下能使物镜的放大倍率提高多少倍，也代表了目镜本身的放大能力，同时还便于对目镜进行有序编号。

图106——B和C型消色差目镜。

为修正高倍物镜中的某些误差，人们设计了补偿式目镜——这类物镜的物镜表面为半球形。无论是否为消色差设计，这类物镜在经过补偿式目镜处理后性能都会得到极大提升；不过低倍物镜及低倍率物镜的性能则会下降。低倍率的补偿式目镜属于惠更斯式结构，而高倍率的则属于无场镜的组合式结构，因此在使用过程中可充当单一的或正透镜。这对于那些使用低倍率物镜的人而言非常重要。

沃森和斯威夫特公司为其消色差目镜系列采用了新的设计公式，从而提升了其放大倍数以及视野的平坦度。此外，这些目镜的放大倍数与所对应物镜的初始倍率之间也保持着恒定的比例关系。

这些制造商生产的补偿式目镜与蔡司公司的产品原理相同，都是用于修正视野边缘部分的颜色误差，因此其效果与欧洲大陆制造的同类产品相当。图106、107和108以虚线轮廓展示了这些目镜中各透镜的形状与位置。

投影式目镜主要用于显微摄影以及屏幕演示。这种目镜的盖子上配有螺旋调节装置，用于对焦，而光圈则位于目镜前方。

透镜是实现精确对焦所必需的部件。图108中盖子下方的那个环上有刻度，这样就可以准确记录屏幕距离的变化情况。

图107——补偿目镜。图108——投影目镜。

施密特测角仪的用于测量晶体角度的目镜设计得可以轻松地在带有精确刻度的圆形范围内旋转。在目镜的焦点处画有一条横线，其上方装有游标。将晶体置于显微镜的视野中，并确保它们完全平放，然后将游标调至零位，接着转动整个装置，直到那条线与晶体的一个面平行；之后再转动带有游标的框架，直到那条线与晶体的另一个面平行，此时即可准确读出它所移动的度数。

测角仪——如果需要更高的精度，那就必须使用已故的利森博士所发明的双折射测角仪。利用这种测角仪（见图109），可以测量各种晶体角度，无论是微观晶体还是其他类型的晶体。它解决了以往同类仪器存在的诸多问题。它的优点还包括：能够测量不透明甚至有缺陷的晶体，以及微观晶体和位于其他透明介质内部的晶体。它同样适用于最大的晶体，只要将整个晶体放置在合适的调节台上，就可以在不取出晶体的情况下测量其角度。该测角仪的有效性取决于是否使用了双折射棱镜，这类棱镜可以是冰长石或石英制成，其厚度需恰到好处，以便将待测角度的两个像部分分开。

利森博士极力强调显微镜在检测需要测量的晶体平面时的重要性，因为在很多情况下，晶面的倾斜并非仅由贝壳状断口造成，还可能由于晶面某些部分的凸起导致，不过使用双折射测角仪进行测量时，这些凸起仍能产生可接受的反射信号。

如今，用于晶体学和岩石学研究的显微镜都是专门为测量晶体角度而设计的。为了使眼睛看到的图像与图109中的物体图像一致，人们会使用正立目镜和正立棱镜。这些装置还有助于对晶体结构进行精细观察；不过，光线经过两个额外表面时会损失一些能量，这会影响图像的清晰度。纳谢设计了一种极为巧妙的装置，使得原本倒立的图像变为正立图像；他在目镜上安装了一个简单的矩形棱镜。当显微镜处于正立状态用于观察时，棱镜会使光线产生一定的倾斜，这一特性反而有利于将图像以合适的角度呈现在眼中。

这一数值几乎与显微镜通常使用的倾斜状态下的数值相当。

消色差物镜。

图110——全平消色差物镜。

在显微镜的所有光学及机械部件中，消色差物镜无疑是最为必要且最重要的。光学设计师所追求的理想状态，就是让透镜组合能够产生完美的图像——即清晰度极高且几乎无色彩偏差的图像。关于消除透镜中的球面像差和色差的方法，已在前一章中详细阐述。现在，我将试图展示本世纪以来消色差技术的发展历程以及显微镜的演变过程。

要确定消色差技术最早被应用于显微镜的时间，几乎与确定该仪器在过去的起源及其诸多改进措施的出现时间一样困难；事实上，关于其每一次改进的优先权问题，一直存在争议。

在本世纪头十年里为这一领域做出贡献的学者中，就有布雷西亚中学物理实验室的负责人贝尔纳多·马佐尼。据悉，他是一名业余光学师，于1808年制造出了消色差物镜，并在1811年将其带到米兰展出。在该“皇家科学研究院”的支持下，他因该物镜的卓越性能而获得了银质奖章。在已故的约翰·梅奥尔的帮助下，马佐尼保存完好的一台物镜于1890年被送到了伦敦皇家显微镜学会。这台物镜是由多个透镜组合而成的，燧石透镜的平面朝向被观察物体。这是一种实用的改进措施，后来谢瓦利埃也采用了这种方法。1823年，法国光学师塞利格首次提出了将两台、三台或四台焦距相同的平凸型消色差双透镜上下堆叠起来，以此提升显微镜的放大能力和光圈大小的方案。弗雷内尔在报道这一发明时更倾向于亚当的设计，因为后者能提供更大的视野。随后，塞利格又在反射镜与被观察物体之间放置了一个小光圈，进一步改进了他的物镜。

在我国，戈林博士鼓励塔利致力于消色差物镜的研究，他的初步尝试就取得了与谢瓦利埃相当的成功。利斯特在检测这些透镜后表示：“那位法国光学师虽然不了解光圈的重要性，但他向我们证明了出色的性能并不只存在于三重透镜中。”1827年，摩德纳的业余光学师阿米奇来到我国，带来了他的消色差显微镜及物镜，这些物镜通过将双透镜与三重透镜结合使用，确实实现了光圈大小的提升。在消色差物镜的发展史上，最具重大意义的改进来自约瑟夫·杰克逊·利斯特——他是利斯特勋爵的父亲，也是伦敦皇家显微镜学会的创始人之一。

利斯特在1829年对显微镜光学领域的那些发现，其重要性远超人们通常认为的程度。显然，他是个充满热情的人：由于找不到能够按照他的公式来加工透镜的光学师，他便亲自动手制作透镜，不久之后就制出了据说当时最优秀的透镜。

同年，利斯特在《皇家学会会刊》上发表的论文中指出，如何利用第二个透镜来抵消其中一个双透镜产生的像差。他进一步证明，燧石透镜应当为平凹透镜，并通过某种粘合剂与凸面的冕玻璃相连。他指出，第一个条件“可以避免在调整两个曲面中心位置时出现误差”，而第二个条件则能将因反射造成的光损失减少一半——因为在各种组合中，各个表面之间的反射都会导致极大的光损失。只要这些条件能够与对球面像差和色差的处理相协调，那么它们就可以作为显微物镜的设计基础。

安德鲁·罗斯很快便意识到了利斯特建议的价值，1831年他便按照利斯特的设计原则制造出了物镜，如图112所示：a a′代表前组透镜，m代表中间组透镜，p代表后组透镜，这三组透镜共同构成了消色差物镜，该物镜由三对透镜组成，即一对双凸冕玻璃以及一个平凹燧石透镜。

图111——利斯特设计的双凸冕玻璃透镜与平凹透镜；图112——安德鲁·罗斯设计的由¼英寸燧石透镜与粘合剂结合而成的物镜。

利斯特还提出了其他组合方案，他自己也制作过一种物镜，该物镜由一组弯月面透镜、三组中间透镜以及一对后置平凸双透镜组成。这种物镜的工作距离为0.11英寸，其性能极为出色。

其他光学师——休·鲍威尔，1834年；詹姆斯·史密斯，1839年——也按照同样的原理制造出了成功的产品。利斯特所公布的数据在另一个方面发挥了作用：它激励了光学师们致力于进一步改进消色差透镜。安德鲁·罗斯是积极践行利斯特原理的人之一，不久之后他就发现，将多个透镜以较短间距组合在一起能获得更好的效果。附图展示了从1831年开始，大约二十年间透镜组合方式的演变情况。

从½英寸到1/12英寸的各类透镜，每一种都由至少六到八个不同的镜面组成；其背面结构则是由两片冕玻璃制成的双凸透镜以及一片燧石玻璃制成的双凹透镜共同构成的三重结构。

图113——早期干式透镜的组合方式。
A：双凸透镜；B：平凹透镜；C：双凸透镜与平凹透镜的组合；它们通过不同的组合方式，如D所示，可形成3英寸、2英寸或1.5英寸的透镜；在E处则可形成1英寸和2/3英寸的透镜；而在F处则可形成½英寸、4/10英寸、¼英寸和1/25英寸的透镜。
D这种组合方式多年来一直被称为“诺福克透镜”。

罗斯根据利斯特的公式制造出直径为¼英寸的消色差物镜后，立刻发现了一个此前未被注意到的错误：物镜最薄的盖玻璃会引发相当大的折射干扰。使用盖玻璃与不使用盖玻璃时，所形成的图像存在明显差异。为解决这一问题，他首先在显微镜主体上增加了图114所示的装置。但由于这种装置也会影响图像质量，利斯特又采用了另一种方法——将物镜的前透镜安装在一个独立的管子里，该管子套在另一个装有两对透镜的管子上。这一设计促成了他发明螺旋调节装置，其结构如图114所示。位于管子末端的透镜a被包裹在装有相关组件的黄铜件b中；而最靠近物体的透镜所在的管子a，则可以通过旋转螺丝环c在圆柱体b上上下移动，从而根据覆盖在物体上的玻璃厚度来改变两者之间的距离。当调整到位后，两个管子就会紧密贴合在一起。在管子a上有一个小孔，透过它可以看到圆柱体上的刻度，而管子边缘则刻有较长和较短的标记。当圆柱体上的刻度与管子上的较长标记对齐时，即为未使用盖玻璃时的正确调整状态；而当其与较短标记对齐时，则可得到适当距离，以消除厚度为百分之一英寸的盖玻璃所带来的像差。如今已有这种厚度的盖玻璃可供使用。为了确保调整准确，还需通过移动用于分隔或连接各组件的部件，并同时使用显微镜的微调螺丝来进行实验验证。随着均匀浸没式系统的出现，旧式盖玻璃带来的问题已几乎被彻底解决。不过，消色差干式物镜仍存在一定程度的残余色差，为了解决这一问题，蔡司提出了采用与该国长期以来使用的不同方法来安装各透镜。图115展示的就是这样一种物镜。

螺旋环Bb的作用就是调整位于A点的两个后透镜之间的精确距离。这种螺旋环的数值本身并无问题。因为很难始终获得厚度完全均匀的盖玻片，其厚度会存在差异，因此必须像以往那样，在对样品进行观察时逐个调整参数，才能获得完美的成像效果。

早在1842年，安德鲁·罗斯所设计的消色差透镜的卓越性能就已得到认可，人们也普遍遵循他提出的设计公式。毫无疑问，他早期制造的许多消色差透镜至今仍被视为珍品。我拥有直径为½英寸和¼英寸的此类透镜，我认为它们的性能可与当今相同光圈的消色差透镜相媲美。在组织学研究工作中，我发现这些透镜非常实用。

1850年，温纳姆先生制造出了一款具有出色消色差性能的透镜。该透镜由一个半球形的前透镜组成，具体结构可见附图116。温纳姆的设计公式似乎被大陆地区的光学制造商们广泛采用，他们以较低的价格出售这类透镜。在巴黎，普拉兹莫夫斯基和哈特纳克进一步改进了这种透镜的性能；而我则长期使用过哈特纳克早期设计的浸液式透镜。1867年，鲍威尔和利兰德在他们设计的早期浸液式透镜中采用了这种单前透镜结构，据说这样一来，焦距几乎可以保持恒定，而通过减小前透镜的厚度来缩小光圈，虽然不会影响像差，却能大幅增加工作距离——因为第一次折射发生在前透镜的曲面处，而去除前透镜平面部分的厚度只会使边缘光线无法进入，不会改变两透镜之间的距离，这一空缺部分则会被均匀的浸液或更厚的盖玻片填补。

1874年，波士顿的R. B.托尔斯对显微镜的物镜以及光学和机械部件进行了重大改进。不过，这些改进大多要归功于那些擅长观察测试样本的业余专家们的批评与建议——比如华盛顿已故的伍德沃德博士，他拍摄的关于硅藻复杂结构的一系列照片至今仍无人能及。这些成果得益于温纳姆为罗斯公司设计的显微镜光学部件的改进。他与同时期的数学科学家们得出了相同的结论：要想提升显微镜的放大能力，只能从质量与数量两个方面着手。

此时，显微镜学家们开始寻求已故的阿贝教授的帮助，以在折射率方面进一步完善物镜性能。阿贝指出，要实现这一目标，就必须进一步改进玻璃制造技术。

经过一系列实验，人们发现了一种名为氟石的矿物。当将其与等量的德国皇冠玻璃和燧石玻璃按一定比例混合时，就能获得所需的性能，并且这种混合物具有不同的色散率和折射率。从1876年开始，阿贝教授的科研工作使得物镜的孔径大幅增加，均匀型光学系统也得以广泛应用。

在此之前，最优质的物镜也只能勉强实现色彩校正功能。毫无疑问，当时最需要解决的问题就是消除或减少次级色差。阿贝在1880年指出了其他一些残余误差，这些发现进一步推动了用于制造各种光学仪器的玻璃的光学性能的提升。

耶拿玻璃工厂克服了诸多技术难题，从而在显微物镜领域实现了彻底的变革。蔡司、鲍威尔、贝克、罗斯、沃森、斯威夫特等厂商生产的消色差玻璃镜片已完全消除了次级光谱，仅存可忽略的第三级光谱；也就是说，这些厂商生产的物镜现在能够校正三种光谱光线，而非像旧式物镜那样只能校正两种。只有那些希望进一步探索细菌内部结构或分辨最细微的硅藻特征的人，才能真正理解已故阿贝教授的研究成果的重要性与价值——这些研究成果可以说彻底改变了人们对于高光圈价值的传统看法，同时证明了：如果放大倍数过高而光圈大小没有相应提升，那么就会产生关于微观结构的错误图像。正是他提出了极为完善的物镜光圈评估体系，即“数值孔径表示法”。通过这一方法，不仅可以准确比较各种物镜的相对光圈大小，以及它们在不同光照条件下的分辨能力，还能以数学上的精确度来评估它们的穿透力和照明能力。

采用这种均匀系统所带来的实际优势，总体上远远超过了以往所取得的或人们认为可能达到的水平。再结合阿贝所改进的目镜，就可以实现物镜、被观察物体与目镜之间的近乎完美的消色差与均匀性，同时确保整个视野内的图像都具有清晰的分辨率。此外，物镜与被观察物体之间的工作距离也得到了增加，再加上其他重要成果，这一切都已被科学家们带给显微镜使用者，从而使得均匀系统得以被广泛采用。

这一系统由与阿贝共事的卡尔·蔡司所提出，属于用于制造物镜的消色差系统。

英制与德制物镜的优劣比较

就德制物镜的优劣而言，它们并不比英国光学制造商生产的物镜更具优势。

如图118所示，这种1/12英寸油浸式物镜的放大倍率为6比1，它由四组透镜组成：最前端是一块高折射率的半球形冕透镜；第二组透镜则是用于收集来自半球形透镜的光线的消色差透镜；中间那块透镜为单弯月面透镜；最后一组透镜也是消色差透镜，其结构设计旨在弥补前端透镜的球面像差和色差。

我第一次见到的是由卡尔·蔡司在耶拿工厂于1877年12月制造的同类物镜。它的数值孔径有了显著提升，增幅超过了50%；这一改进非常明显，因为110°的油浸角比空气中的180°角更具优势，同时物镜的分辨能力也相应提高。目前看来，要制造出孔径更大的高倍率物镜并没有什么障碍。实现这一目标的途径在于进一步寻找新的玻璃材料以及折射率为1.8或1.9的合适浸液，同时还需要相应折射率的玻璃，这样才能确保各组元之间的均匀性。蔡司认为，在显微镜研究的那些更为复杂的领域中，消色差透镜将会取代传统的物镜。不过，显微镜技术中还有许多问题亟待解决，而这些问题并不需要物镜达到极致的完美程度；在大多数情况下，只要传统类型的消色差物镜质量良好，就足以满足需求。传统类型的消色差物镜和目镜仍然具有优势，因为由于它们的结构较为简单，所需品质的优质透镜可以以远低于新系列物镜的价格买到。

这类镜头的结构更为复杂，因此需要更多熟练的手工劳动来制造。如今的德国眼镜充分体现了其在生产过程中所展现出的精湛技艺与高超工艺水平。正因如此，它们的价格也更高，这一点从各大光学公司的产品目录中便可看出。干式镜头的价格则相对较低：数值孔径为0.30的1/2英寸镜头售价为1英镑10先令，而数值孔径为0.65的1/6英寸镜头售价为2英镑。另一方面，当数值孔径接近0.40这一极限时，消色差镜头的价格会迅速上升。蔡司公司最优秀的镜头是数值孔径为1.4的12毫米（1/2英寸）和3毫米（1/8英寸）型号，这两种镜头都具备应有的光学性能，无疑属于任何光学厂商中最出色的产品。如前所述，由于采用了新型玻璃材料，康泰纳尔公司生产的消色差镜头也与英国制造的同类产品相比有了显著提升，同时也就出现了新的命名方式——半消色差镜头和副消色差镜头。德国的光学厂商也跟随了蔡司的步伐，莱茨、赖歇特和赛伯特等公司的产品目录中也列出了几乎相同的镜头系列，而且这两种类型镜头的质量也相差无几。值得一提的是，赖歇特公司生产的浸液式镜头的价格相当低，但其性能却极为出色。我曾使用过莱茨公司生产的数值孔径为1.30的1/12英寸镜头，用于观察细菌，使用体验非常好，该镜头由沃森与贝克公司销售，价格为5英镑。同一家公司生产的1/12英寸干式镜头的数值孔径为0.87，售价为3英镑；而1/12英寸的浸液式镜头的数值孔径为1.10，售价则为3英镑5先令。莱茨公司指出，要观察细菌，需要功率在600到700倍之间的优质镜头。

人们研制出一种新型透镜——1/10英寸、焦距为2.5毫米的油浸透镜，旨在为细菌学研究提供更多工具。这种透镜的放大倍数必然低于他之前使用的1/12英寸油浸透镜，但由于制造成本较低，其售价也更低。前述的1/12英寸透镜搭配3号补偿目镜时，其放大倍数可达到700到800倍。若要充分利用莱茨公司5号及以上型号的高倍率透镜，应使用厚度为0.17毫米的盖玻片，并确保拉管长度为170毫米。在使用这类油浸透镜时必须严格遵守这一长度要求。如果显微镜配有物镜支架，则拉管长度应调整为160毫米；若没有该支架，则应保持170毫米的长度。若拉管长度偏离正确值10毫米以上，就会降低莱茨油浸透镜的性能，使其不如其他厂商的产品。有人认为，斯坦海尔早在多年前设计其著名的手持放大镜时，就采用了德国那种由三片透镜组合而成的消色差结构（见第77页，图51）。蔡司公司的3毫米透镜具有三片前透镜，以及两对三片后透镜——总计九片透镜——其结构示意图如图118所示。这种透镜结构的公式是由美国波士顿的托尔斯提出的，这一公式使得透镜的通光口径得以增大（自他去世后，人们普遍认可他对显微镜领域的诸多贡献）。蔡司公司为自家系列干式消色差透镜所设定的等效焦距描述得相当模糊，反而容易造成混淆而非起到分类作用；例如，两种通光口径相同的透镜——24毫米和16毫米，分别对应英制1英寸和2/3英寸规格，它们的通光口径都被定为0.30；而12毫米和8毫米的透镜，对应英制1/2英寸和1/3英寸规格，其通光口径则为0.65；6毫米透镜相当于1/4英寸，4毫米透镜则相当于1/4英寸和1/6英寸，它们的通光口径均为0.95。

纳谢在安特卫普展览会上展出了一款出色的1/10英寸油浸透镜，深受评委们的好评。

需要明确的是，具有相同角通光口径的干式透镜与油浸透镜，其分辨能力也是相似的。不过，从物体盖玻片射出到空气中的光线，在强度和密度方面存在差异。

光线发生偏折，因此锥体的亮度也会相应降低。在这一点上，我认为有必要对覆盖玻璃所带来的变化进行清晰而全面的阐述。

由此可见，阿米奇关于在物体与物镜之间放置水滴这一发现的意义重大。令人惊讶的是，光学学家们竟然长期忽视了这一现象，因为很明显，水滴能够减少斜射光所产生的反射。水膜不仅能增大光圈，还能提升图像的清晰度与锐度。如前所述，水膜能够收集那些偏离方向的光线，并将其引导至目镜，从而显著提升图像的质量，同时也有助于消除残余的次级像差。而使用空气或干燥的物镜时，则会产生一定的像差，这些像差足以影响光线从光源传递到前透镜介质过程中的传播，进而增加物镜的总球面像差；在广角拍摄情况下，这种像差会从光轴向外呈非比例地增加。要纠正这一问题，只能采用一种粗略的平衡方法，即在后透镜中引入相反方向的像差。这样一来，未得到纠正的残余像差会随着光圈的增大而迅速增加，而这些像差会通过物镜的总放大作用体现在图像中。因此，在非均匀介质环境中，存在一个最大的角度光圈值，超过这个值就会导致图像清晰度明显下降，尤其是当需要一定工作距离时。如果我们使用折射率和色散率与覆盖玻璃相当的浸液来消除所有颜色的前向像差，那么这个问题就能立即得到解决。例如，如果使用折射率为1.25的玻璃制物镜，且以水作为浸液，那么140°的角度光束就会受到像差的影响。而如果使用均匀介质，同样的光束在該介质中的等效角度为112°，它就可以毫无像差地进入前透镜，而且从曲面射出时也不会有任何干扰性的像差，其角度会在70°到90°之间。此时，光束的第一个显著球面像差出现在第二透镜的前表面，因为此时光线的最大倾斜角度已经大大减小了。

图119。图119a。

图119和图119a无疑能更清楚地说明这一点。如果140°的物镜适用于水介质环境（见图119），那么在光轴两侧将各有一个延伸至70°的锥形光束区域，而这个大的锥形区域会在前表面a处产生球面像差。但在均匀油浸条件下（见图119a），整个112°的锥形光束区域可以毫无像差地进入前透镜，因为平面表面不会引起折射；而且由于前透镜的球面不存在明显的球面像差，入射的光线会从焦点F被引导到对应的焦点F′，同时其发散角也会缩小到70°–90°，整个过程不会产生任何球面像差。

因此，通过均匀油浸系统，无论在理论上还是实践中，校正大角度物镜的问题都得到了简化。23

阿贝测试板。

阿贝设计了这种测试板（见图120），用于检测物镜的球面像差和色差，并确定能够实现最佳校正效果的盖玻片厚度：共有六块玻璃，每块的精确厚度都有标注，范围为0.09至0.24毫米，这些玻璃依次粘接在基板上，其下表面经过镀银处理并刻有平行线条，这些线条的轮廓便构成了测试图案。由于这些线条的间距较大，因此用最低倍率的显微镜就能轻松分辨出来；不过，由于镀银层极为薄，它们也适合用来检测高倍率、大角度的物镜。

光圈。图120显示了原始尺寸的测试板，其中一个圆圈被放大了。

图120——用于测定玻璃盖厚度的阿贝测试板。

在检测大光圈的物镜时，需要依次对各个圆盘进行对焦，同时观察视野中心的图像质量，以及分别使用中心照明和非常倾斜的照明方式时所出现的图像变化。

当物镜的球面像差得到完美校正后，即使使用倾斜照明，视野中心线条的轮廓也会十分清晰，不会出现模糊或边缘不清晰的情况。如果在对物镜进行了精确的倾斜照明调整后，再使用中心照明，那么无需再次调整焦点即可保持同样的清晰度。

如果某物镜在使用任意一个圆盘时都能满足这些条件，那么在对应厚度的玻璃盖使用时，该物镜就不存在球面像差问题。相反，如果所有圆盘在倾斜照明下都会出现线条边缘模糊的情况，或者线条轮廓不清晰，又或者物镜需要不同的焦点调整才能在中心照明和倾斜照明下都获得相同的清晰度，那就说明该物镜的球面像差校正存在缺陷。

倾斜照明时出现线条模糊的现象，表明边缘区域的校正过度；而边缘虽然不清晰但没有明显的模糊现象，则表明该区域的校正不足；若在倾斜照明时需要调整焦点……

而中心照明现象则表明各个区域并未同时发挥作用，这可能是由于平均校正值过低或过高，或是光线汇聚不均匀所致。

图121——蔡司盖玻片测量仪。

盖玻片测量仪。

蔡司更进一步，为显微镜使用者设计了专用的盖玻片测量工具。他发明了一种测量仪器（见图121），可以精确测定盖玻片的厚度。该测量装置由一个从圆形盒体中伸出的夹子来完成，读数则通过盒盖上的刻度圈上的指针来显示。刻度圈上的刻度以1/100毫米为单位。这种巧妙的测量仪能够测量5毫米以上的厚度。

这段必要且重要的插述让我暂时偏离了关于消色差物镜的讨论，现在我将回到这个话题上。

英式浸液物镜与干式物镜。

在英国的光学制造商中，这种均匀浸没式系统最早得到了最坚定的支持者。其中较为积极的倡导者便是鲍威尔和利兰德两位先生，他们率先根据自己设计的公式制造出了1/8英寸的浸没式物镜，这种物镜能够分辨出那些用传统干式物镜无法分辨的物体。这一成果激励他们继续研发，最终制成了1/16英寸的浸没式物镜，该物镜被华盛顿的陆军医疗部门所采用；之后又研制出了1/25英寸的浸没式物镜。不过，这两种物镜的通光口径都不及1/8英寸的物镜。在制造第一台油浸式物镜时，他们尝试了新的设计公式。这种物镜具有双前透镜结构以及双后透镜结构，但仍然未能达到预期效果，于是又进行了进一步改进——将前部透镜结构改为半球形结构，即气球状透镜。这样一来，该物镜的通光口径便提升到了1/12英寸，数值孔径达到了1.43。经过几次试验后，设计公式又有了进一步的改进：前部透镜改由燧石玻璃制成，其结构如图122所示。按放大比例来看，这就是鲍威尔设计的1/12英寸物镜，其数值孔径为1.50。这是一种质量上乘、场曲非常平缓的均匀消色差浸没式物镜。可以看出，与其他光学制造商的产品相比，这种物镜的四个透镜曲率要更为深刻。

罗斯公司也在其多款消色差物镜的设计上做出了许多重要的改进与创新，而这些物镜的计算公式则是由施罗德博士专门为他们设计的。这类产品的种类太多，此处无法一一列举，但大多数产品都属于高端品质，且具有极高的精确度。在他们生产的最佳产品中，我特别推荐一款1英寸、30度视角的物镜，以及两款油浸式物镜：一款1/8英寸、数值孔径为1.20，另一款为1/12英寸、数值孔径为1.25。图122展示的是鲍威尔和利兰德设计的1/12英寸油浸式物镜，其比例尺为6-1。我认为，这无疑是对产品卓越性能的最好证明。他们的1/10英寸物镜……

1英寸口径的物镜具有相对较大的光圈，因此能够呈现出清晰的鳞片图像。Ross公司生产的多个系列物镜，其品质完全保持了这家历史悠久的光学制造商的高水准与良好声誉。

R.和J. Beck先生们非常重视其用于组织学研究的干式物镜系列的改进，这类物镜需求量很大，尤其是城市医院的实习生们，他们通常会从价格较低的物镜开始使用。对于这类应用而言，25°空气角的1英寸物镜、40°以上角度的½英寸物镜，以及直径在50到250之间的¼英寸或1/5英寸放大倍率的物镜，就足以满足他们的大部分需求。在细菌学研究方面，Beck先生们提供的是1/6英寸的浸没式物镜，这类物镜具有较大的光圈和出色的品质，且价格适中。我试用过的1/10英寸浸没式物镜在细菌学研究中也表现不错；要获得最佳效果，还需要配备优质的亚载物台照明消色差聚光镜。

Watson and Sons公司通过对其所有物镜系列的显著改进，进一步提升了自身的声誉。这主要得益于他们在生产过程中采用了Jena玻璃，这使得他们能够提升特定系列物镜的光圈大小，尤其是副消色差系列物镜，这些物镜的品质都非常高。很难详细列举他们生产的各种物镜，不过所有物镜都在图123中展示了其独特特点——1/6英寸的英式组合式物镜，其尺寸与放大倍率相匹配，同时他们在消除残余颜色方面也付出了大量努力。1/8英寸的物镜配有校正环，由一个深而厚的前透镜、平凹形火石透镜、中间部分的双凸形冕透镜以及后部由两个冕透镜粘接在致密火石透镜上的三重组合透镜构成，比例按1:5绘制，图中还标出了相关细节。

用于表示燧石成分，而白色部分则代表组合式镜头的冕玻璃透镜。该物镜的初始放大倍率为83倍直径，数值孔径为0.94。这款性能出色的物镜只需2英镑即可购得。

另一款极为实用且价格低廉的物镜是1英寸口径、数值孔径为0.21的型号，它由两个消色差系统组成，分别位于镜头的前后两侧，两者之间的距离约为半英寸，同样非常适合学生使用。

在附图中的透镜尺寸被画得过大，因此实际上两个镜头组件之间的距离应更大一些。

在沃森系列中，1英寸、½英寸、1/6英寸以及1/8英寸的干式物镜，还有1/9英寸的物镜，都是最为实用的。

贝克公司也有自己的物镜系列，其中大部分与欧洲光学制造商生产的物镜极为相似；关于蔡司和莱茨物镜的描述同样适用于贝克的物镜，其组织学系列产品享有盛誉，非常适合学生及课堂使用。

斯威夫特父子公司也推出了一系列新的物镜，包括半消色差型和全平场型，这些物镜的质量都非常出色，而且场域的平坦度以及消色差性能都得到了提升。每个系列的折射率都已精确测定，焦距也准确无误，从而实现了更大的有效光圈。特别值得推荐的是他们生产的1/12英寸口径、价格为5英镑5先令的均匀浸没式物镜，这种物镜完全适合细菌学研究，其分辨率非常高，从后面提供的足癣菌显微照片中便可看出这一点。他们的1/6英寸干式物镜售价仅为1英镑16先令，真是便宜得惊人。

在组织学研究中，最实用的物镜规格为½英寸和1/3英寸，后者价格为1英镑12先令；还有1/5英寸规格的物镜，其数值孔径为0.87，价格为3英镑。

位于邦德街的Pillischer先生制造了许多优质的物镜。其中，那种1/12英寸规格、数值孔径为1.25的优质油浸物镜尤其值得关注——它非常适合用于细菌学研究，具有出色的分辨率以及良好的穿透能力。

图125：Watson品牌的1英寸消色差组合物镜。如需更准确地了解物镜与目镜结合后的放大倍数，可参考下表；长期以来，显微镜使用者一直希望获得更高的精度。

目镜与物镜的放大倍数

针对10英寸镜筒长度而计算的、可供初步选择的目镜放大倍数

Huyghenian系列目镜：
制造商名称：A、B、C、D、E、F
编号：0或1、2、3、4、5、6
Baker品牌：6、8、12、15——无对应直径数据
Beck, R. & J.品牌：4、8、15、20、25——该型号未生产
Leitz品牌：5、6、7、8、10、12
Powell & Lealand品牌：5、7.5、10、20、40
Reichert品牌：2.5、3.5、4、5、6.5

25
Ross：3、8、12½、20、25、40英寸
Swift & Son：6、9、12、15、18、21英寸
Watson & Sons：4、6、8、10、12、15英寸
Zeiss：3、4、5.5、7、9，该规格产品未生产。

用于消色差物镜的补偿目镜。
Zeiss款目镜的直径分别为2、4、8、12、18、27英寸。
这可视为一套典型的目镜组合，更多详情可见目镜相关介绍。

针对10英寸镜筒长度所计算的物镜初始放大倍率。
其计算方法为将清晰视距10英寸除以物镜的焦距，即：

焦距（英寸）：4、3、2、1½、1、2/3、½、4/10、¼、1/5、1/6、1/8、1/12
初始放大倍率：2.5、3.3、5、7.5、10、15、20、25、40、50、60、80、120

从上表可以看出，物镜的名称直接反映了其初始放大倍率。但由于制造商很难精确计算出这一数值，因此这些数据只能视为近似值。例如，理论上应为40倍放大的¼英寸物镜，实际放大倍率可能会略有差异。

Zeiss及其他消色差物镜的放大倍率，可通过将物镜的焦距以毫米为单位后除以250毫米（清晰视距）来计算，即：

焦距（毫米）：24、16、12、4、3、2、1.5

初始放大倍率分别为10·5、15·5、21、63、83、125、167倍。当某个目镜与物镜一起使用时，总放大倍率可通过将物镜的初始放大倍率与目镜的放大倍率相乘来得到。上述计算均基于10英寸的镜筒长度；如果使用更短或更长的镜筒，则可通过比例关系立即算出放大倍率。若10英寸镜筒长度下的放大倍率为180倍，那么6英寸镜筒长度下的放大倍率则为：10 : 6 :: 180 = 108倍。

阿贝设计了三种不同类型的目镜：1. 寻找用目镜；2. 工作用目镜；3. 投影用目镜。寻找用目镜属于低倍率的负透镜结构；工作用目镜既有负透镜形式也有正透镜形式，其中正透镜形式是基于更先进的原理设计的；而投影用目镜主要用于显微摄影，其视野较小但分辨率极高。这些目镜的特点将在相关章节中分别介绍。

高倍率物镜

为获得最佳使用效果，使用高倍率物镜时需注意以下几点：必须为显微镜的镜筒提供与物镜校正参数相匹配的长度——对于较短的欧洲式镜筒，该长度为0.160毫米；而对于10英寸的英式镜筒，则为0.250毫米。应同时使用经过校正的干式物镜和浸液式物镜，起始数值孔径应为0.75（在空气中约相当于100°）。如果产品说明中没有给出盖玻片的厚度，应联系制造商进行修正。

对于均匀的油浸式物镜，必须充分利用所有边缘光线，通过折射率与浸液相同或至少与其相当的液体，将聚光器的上透镜与样本以及物镜的前透镜光学地连接起来。通常会选用雪松油来实现这一目的，更好的使用方法是将一滴雪松油滴在物镜的中心或盖玻片的顶部，然后再降低……

通过粗调使物镜与样本接触，再通过微调仔细调整焦距。如果用一只手的拇指和食指固定载物台并左右移动它，同时用另一只手进行微调，那么就不会有损坏物镜或样本的风险。在收好显微镜之前，应使用浸过乙醚、酒精或甲醇的细毛刷，仔细清除物镜及样本玻璃盖上的油污；柔软的麂皮手帕或棉布手帕也可以用来擦干油污，细白吸墨纸同样适用。如果透镜意外接触到加拿大香脂，必须用乙醚或酒精极其小心地将其清除——显然乙醚是更安全的选择，因为若不谨慎使用酒精，它会迅速溶解香脂并使样本的玻璃盖松动。

消色差聚光镜

消色差聚光镜已不能再被视为显微镜的附属配件，因为它实际上是显微镜光学系统中不可或缺的一部分。因此，它的作用至关重要，构成该聚光镜的各透镜的校正工作也必须尽可能做到完美——实际上，其校正效果应尽可能接近物镜的校正效果。了解消色差聚光镜的发展历程或许会很有意义。在我的第一章中，我已经提到了沃拉斯顿博士早先所做的尝试：他的实验促使他在显微镜载物台的下方安装了一根短管，管内装有一个焦距约为四分之三英寸的平凸透镜，该透镜可以上下移动（后来则通过两个旋钮来控制其移动）；为提升图像清晰度，他在反射镜与透镜之间放置了一个挡片。后来发现，将挡片放在透镜与样本之间效果更好。基于这一改进，沃拉斯顿博士指出：“照明强度取决于照明透镜的直径以及图像与孔径的比例，可以根据观察者的需求进行调节。”法国的杜雅尔丹和英国的塔利也在沿着相同方向进行研究。一两年后，杜雅尔丹设计出一种他称之为“照明装置”的仪器，用以弥补沃拉斯顿装置的缺陷，并用于照明。

使用消色差光来照射物体。这一方案被提交给大卫·布鲁斯特爵士审批。当初有人提出使用消色差聚光器时，他给予了这样的鼓励性评价：“我毫不迟疑地认为，用于照明的装置必须与用于观测的装置一样完美。因此，我建议照明透镜必须完全不存在色差和球面像差，同时还要格外小心，确保排除来自物体以及观察者眼睛的所有外来光线。”这位在光学领域具有远见卓识的学者，他的见解最终促成了消色差聚光器的巨大发展与改进。1839年，安德鲁·罗斯制造出了第一种实用的聚光器，并在为《便士百科全书》撰写的文章中提出了关于物体照明的准则。这些准则概括如下：1. 照明光锥的尺寸应与物镜的孔径相等，不能更大；2. 在日光照明下，当白色云朵处于焦点位置时，物体应放置在光锥的顶点附近；有时将物体置于光锥顶点上方或下方能获得更好的成像效果；3. 使用灯光照明时，则需要使用牛眼透镜来使光线平行，使其与来自白色云朵的光线相似。据发现，利斯特先生早已预见了分级聚光器的概念。

罗斯所设计的早期聚光器由两根可以相互套合的小黄铜管组成。外层的管子上装有一块扁平的黄铜板，该板可在显微镜载物台下方滑动，通过螺丝即可调整照明装置的轴线。装置的上部装有消色差组合透镜，通过齿轮机构可以将其靠近或远离载物台上的物体。照明装置的各个部件都可以拆分开来，这样就可以将透镜组合起来以获得高放大倍率，或者分开使用以获得较低放大倍率。

史密斯与贝克公司通过对罗斯的聚光器进行进一步改进，在其结构中又加入了一片消色差透镜；在使用高倍率物镜时，会使用三片这样的透镜，而使用低倍率物镜时则使用两片甚至一片。调整和对焦则是通过载物台下方的齿轮机构来实现的。鲍威尔也对这种聚光器进行了更多优化，1850年，一位业余显微镜学家吉列特先生充分认识到了控制进入显微镜的光线的的重要性，于是设计出了一种新型的聚光器。

人们制作了一系列具有不同数值的圆孔光圈，让它们在消色差透镜与光源之间移动。

安德鲁·罗斯根据吉列特的理论制造出了第一台聚光器，而这款装置也被证明是迄今为止最成功的发明之一。吉列特式聚光器由一个消色差透镜c组成，其焦距大约相当于四分之一英寸，光圈角度为80°。该透镜被拧入一根黄铜管的上端；与这根透镜成约25°角的是一块可旋转的圆形黄铜板a b，板上装有锥形光圈，光圈上有一系列大小不一的圆形开口h g。随着光圈的旋转，这些开口会依次限制从照明透镜透射出的光线强度。固定有锥形光圈的圆形板上还装有一个弹簧和挡块e f，后者可用于指示哪个开口与照明透镜处于中心位置，同时还能显示刻度圆盘上标记的开口编号。其中三个开口带有圆形中心盘，可用于实现斜向照明，从而只让呈空心锥形的光线照射到物体上。

上述照明装置被安装在显微镜的次级阶段ii中，该阶段位于显微镜的主平台下方。它由一根可以旋转的圆柱形管构成，同时还配有矩形调节装置，该调节装置通过两个螺丝l m来实现——一个位于装置前方，另一个则位于其框架的左侧。这根圆柱形管用于容纳并支撑各种照明、偏振装置以及其他辅助设备。

使用吉列特式聚光器的注意事项：在调整显微镜的整体结构以便与吉列特式照明装置配合使用时，需要注意一两个重要要点——首先是确保照明装置处于中心位置，其次是合理调整所使用的光线强度。对于第一点，需将照明装置放入圆柱形管中，然后向上推动滑动杆k，直到被挡块挡住为止；接着再移动显微镜的主体部分。

为便于使用，照明装置可设置为垂直或倾斜状态；通过齿轮机构调节滑动杆，使照明透镜与样品台的上表面保持水平。接着将固定显微镜主体的臂向右移动，直到遇到限位装置，从而确定其中心位置。调整反射镜，使光线从反射镜照射到照明装置上，并在反射镜上放置一张干净的白色纸张，以获得均匀的光斑。随后安装低倍目镜以及低倍率物镜（半英寸焦距），因为这样更便于对仪器进行调试。将透明样品放在样品台上，调整显微镜的镜筒，直到能够清晰地看到样品。之后取下样品，打开目镜的盖子，取而代之的是一种称为“定心目镜”的镜片，这种镜片能极大地方便当前所需的调试工作，即让显微镜的各个部件与照明装置保持居中状态。该定心镜片固定在目镜顶部，可通过其滑动管进行调整（无需干扰显微镜的镜筒），直到样品镜和定心镜中的光圈图像清晰可见。在通过显微镜观察时，可通过次级载物台上的左侧螺丝移动照明装置，以便观察者能够识别出属于照明装置的那个光圈，再通过两个调节螺丝将该光圈与其他光圈对齐，如此即可满足居中这一要求。取下反射镜上的白色纸张以及定心镜片，重新盖上目镜的盖子，再将样品放回样品台上；如果因调整不当而影响视线，可通过齿轮机构或微调螺丝进行修正。

重新刊登这些原始说明，是为了展现吉列特对其发明价值的深刻理解。其中关于定心的详细说明值得关注，尽管如今已大多被带有定心功能的螺丝装置所取代。他进一步指出，使用普通反射镜并将照明光束聚焦在样品上，就能获得最佳效果；而白色云状照明装置则能提供所需的光线强度。认为直射光比间接光更为重要的观点是错误的。通常情况下，使用者会过度照亮样品。不过，这些问题将在后面进一步探讨。

自1850年以来，人们已经知道了许多对吉尔莱特式聚光器的改进方案。罗斯所设计的改进型聚光器（见图127）可直接安装在显微镜的副载物台上，调整合适后便能成为一种效率极高的仪器。其光学部分与4/10英寸的物镜类似，配有两组可旋转的光圈装置，这些光圈带有不同的开口大小和调节装置，能够完美地显示物体表面的细节。

图127——罗斯改进型消色差聚光器，配有光圈调节装置。

阿贝式聚光器。

这种聚光器的核心特点在于其较短的焦距，它能够收集反射镜反射的光线，从而形成一大口径的光束锥，其焦点位于物体的平面上。

只有在使用大光圈物镜观察那些颗粒细小且着色较深的粒子（如原生质、细菌等）时，才应使用照明锥的全开状态。在所有情况下，都必须通过光圈或其他形式的隔板来适当缩小照明锥的范围。通过将隔板置于偏心位置，利用图128所示的装置，可以阻挡中央光线，使照明光束中的部分光线照射到样品上，从而实现斜向照明。当隔板处于偏心位置时，通过绕光学轴旋转支架，就可以从各个方向控制这束斜向照明光。中央遮光隔板则能阻挡所有轴向光线，仅让边缘光线透过，进而实现暗背景照明。图128所示的光圈式隔板其最小开口的边缘与载物台上的样品表面非常接近。

阿贝聚光器是应用最广泛的聚光器类型。由于其能够产生较大光圈的照明光束，因此可配合最高倍率的物镜使用；而移除顶部透镜后，则可用于低倍率物镜。使用该聚光器，即便搭配¼英寸的物镜，也能实现暗背景照明。

图129——与显微镜下级镜片分离的阿贝聚光器。
图130——阿贝照明器的光学结构；图131——1.2数值孔径照明器与1.4数值孔径照明器的光学结构。

该聚光器由沃森公司生产，有1.2数值孔径和1.4数值孔径两种型号。其透镜安装在铝制支架上。图130所示的型号应用更为广泛，但对于需要高倍放大的场景，人们更倾向于使用图131所示的型号，因为它能够为大数值孔径的物镜提供最理想的斜向照明效果，因此非常适合用于显微摄影。

沃森公司的消色差聚光器（图132）的数值孔径为1.0，图中为剖面结构。虽然它最初是为微型分光镜设计的，但同样适用于普通用途。与阿贝聚光器相比，它能传输更大的无像差光锥，因此可以配合更高倍率的物镜使用；此外，去掉顶部透镜后，它也可以作为低倍率场景下的聚光器使用。由于其透镜尺寸较大，非常适合用于微型分光镜。无疑，这是目前最优秀的通用型聚光器之一。其透镜采用新型肖特玻璃制成，同样安装在铝制支架上。

图133——鲍威尔式消色差聚光镜。
许多显微镜学家认为，带有校正环的鲍威尔式亚级消色差聚光镜（图133）优于阿贝式聚光镜。鲍威尔式聚光镜的机械结构非常简单：其校正环与普通物镜的校正环类似，具有更陡的螺旋槽，且只能转动半圈；校正环上还固定有一段长弧，便于用手指触碰。该结构设计使得只要稍加触碰，校正环就能轻松平稳地转动。校正环仅会移动组合透镜中的后透镜，而不会影响整个镜座的稳定性。光圈则由A和B装置来调节。

图134。图134a。

图134b——鲍威尔消色差油浸聚光镜，数值孔径为1.40。

进行这种调节的目的是通过分离透镜来增大聚光镜的最大平面光圈。当物体在聚光镜的完整光圈照明下被观察时，如果焦点位于火焰边缘，就会发现被照亮的后透镜部分呈椭圆形且尖端突出，而非圆形。此外，当聚光镜的焦距被调整时，虽然被照亮区域的外形会变得更接近圆形，但在中心两侧会出现两个暗斑，这体现了聚光镜的球面像差效应。如果在这些情况下通过调节装置分离透镜，那么这些暗斑就会消失，从而形成更大尺寸、形状均匀且为圆形的照明区域。光圈旋钮或一系列可插入支架中的分级光圈盘则用于精确观测；通过光圈可以始终记录下相同的照明条件，从而再现相同的照明效果。

因此，我们有一种简单的方法来调节任意两个相邻光圈之间的开口大小；例如，如果将杠杆置于左侧，使透镜之间保持最大距离，并使用6号光圈，而在观察物体时发现照明光锥不够大，而换用7号光圈后又发现照明过强，那么我们可以回到6号光圈，再将杠杆向右转动60°，从而缩小透镜间距并略微提高焦距，这样就能得到介于6号与7号光圈之间的开口大小。通过这种校正装置，我们可以像使用光圈一样轻松地调节开口大小，而且能够以远高于普通光圈的精度记录具体的开口大小。不过必须承认，聚光器所发出的光锥非常小。

Powell还提供了一种数值孔径为1.40的消色差油浸聚光器，但该聚光器没有校正装置；图134展示了通过臂A降低滑动管以及抽出单元B来更换光阑的情况，这一操作无需改变聚光器的焦点。图134a显示的是单元B被关闭，同时通过臂A将其抬高至光学组件的后透镜附近。图134b则展示了六种主要的光阑类型。Powell推出的干式消色差聚光器，其消球差性能接近0.9，也相当出色；但由于价格高昂，难以被更广泛地使用。这类聚光器的特点在于，通过聚光器的折射作用，能将轴向光线转换为倾斜入射的聚光光线。

R. & J. Beck公司提供了多种类型的消色差聚光器，其中一些结构较为复杂，另一些则较为简单且价格低廉，适合学生使用的显微镜；当凹面镜发出的光线不足以满足那些需要强透射光的物体的照明需求时，就必须为即使是学生用的显微镜也配备消色差聚光器。最新型号的聚光器（见图135）配备了可旋转的光阑及光圈装置，以及其他有助于获得理想成像效果的组件。

Beck公司的复合照明装置（见图136）。在显微镜操作中，能够快速改变照明条件是非常重要的，正因如此才设计了这种复合型聚光器。它由上部结构A组成，即一种宽角度聚光器。

其光圈大小可通过杠杆B来驱动的光圈装置进行随意调节。该装置还可用于其他各种用途。在光圈装置下方有一块板C，如图所示，它可以被随意摆动到不同位置。可以将挡块D放入该板上的相应位置中，这样该聚光器就可以用于暗场照明，或者作为斜向照明装置用于高倍观察。还有一个大型偏振棱镜E，它固定在板C上；当不需要时也可以将其取下。通过这种方式，就可以单独或组合使用各种不同的照明方式。

图136——贝克设计的复合型聚光器。

他们的聚光器（图137）具有较大的光圈，并且具备旋转一系列光圈装置的功能。它既可用于干式物镜，也可用于数值孔径高达1.3的浸液式物镜，同时还适用于湿式或干式的组织样本观察。其前端呈球形，通过一个旋转装置来控制一系列透镜和光圈的转动。此外，这种设计还能避免因毛细作用而导致连接液体被吸走的问题。

其吸引力与将其安装在平面表面上的情况相同。同时，它也不会对子镜头的移动造成太多干扰。

图137——贝克的球面消色差聚光镜。

图138——沃森公司的副色差聚光镜。

沃森公司设计的副色差聚光镜（图138）是为了满足人们对无需色差、且能产生较大范围均匀照明区域的聚光镜的需求而制造的。该聚光镜的光学部分由一个完整的半球形前透镜构成，中间及后部的结构则用于实现必要的光学校正。在制造过程中使用了耶拿磷酸盐冕玻璃和硅酸盐燧石，这些材料赋予了该聚光镜独特的性能。该聚光镜的总孔径为1.0，其平面孔径对应的数值孔径为0.90。其放大倍率为2/7。

其数值为1/4英寸。由此可见，它特别适合与高倍物镜一起使用。

即便不使用前透镜，它仍可正常工作，此时放大倍率为1/10英寸，数值孔径为0.35。它的安装方式极为便捷，光圈装置被设计成恰好位于光学系统的正中心位置。

控制光圈的旋钮移动的弧度被划分成了若干段，从而可以随时显示聚光镜所处的光圈值。这款聚光镜的一个重要特点就是几乎不存在色差问题。通常情况下，相同结构的聚光镜由于场镜或后透镜的直径较小而难以使用，但通过增大该透镜的尺寸，这一难题便得到了成功解决，而且该透镜的全部功能都得到了充分利用。

伦敦的大多数眼镜商都有自己专门设计的消色差聚光镜，这些聚光镜是根据各自的支架和物镜来设计的，价格从便宜到昂贵不等。

图139——斯威夫特的照明偏振装置。
图139a——斯威夫特设计的光圈与中央遮光装置。

斯威夫特公司的照明装置（如图139所示）配备了众多实用组件。光学组合A被设计为从3英寸物镜到其六分之一的焦距范围内都能发挥有效聚光透镜的作用。CC是两个小型加工而成的部件，用于将光学组合A精确地定位在物镜的轴线上。可旋转的光圈E上有四个开口，用于安装中央遮光装置、斜向光盘以及硒化物薄膜。D是一个支架，上面装有两个可旋转的容器，其中一个容器内放置有云母膜，该云母膜可以轻松地在下方的硒化物薄膜上转动，从而在偏振光实验中实现颜色变化。箭头和PA标记了云母膜及硒化物薄膜的正轴位置，借此可以记录实验结果等。这两个可旋转的容器中的任意一个都可以被移至聚光器的中心，并通过弹簧装置固定在那里；如此一来，只需转动容器D，云母膜等部件就可以在其位置上旋转，因为这两个容器是通过精细的齿轮结构相连的。F是一个安装在偏心臂上的偏振棱镜，使用时它会处于中心位置，而不用时则会被移开。G则是用于指示并调整聚光器对物体聚焦位置的滑轨装置。这种聚光器的优点在于它集成了偏振棱镜、硒化物薄膜、暗场装置以及斜向光遮光装置，这些组件都可以被放置在光学组合的附近。

图140所示的Baker’s Nelson聚光镜，是为他们的中型显微镜设计的。不过，它具备许多高级型号显微镜所必需的组件。实际上，只要显微镜的载物台下方有足够的空间容纳该聚光镜，它就可以用于所有此类显微镜。该聚光镜包括：90°孔径的消色差组件（适用于所有倍率，包括1/8英寸焦距的人造光源聚光镜）；调焦装置；暗场照明器；带有可旋转管状结构的大光圈，用于调节斜射光强度；小孔径调节轮；带有两层硒膜的偏振棱镜；透明孔径；以及用于低倍率显微镜的斜射光快门。

Baker’s Students’聚光镜（图141）旨在替代Abbe聚光镜，且价格更为便宜。它能传输更宽范围的平面光锥，通过更换前置透镜，既可用于高倍率也可用于低倍率显微镜。它同样适用于显微摄影工作。

J. Mayall先生设计的用于斜射照明的半圆柱形或棱柱形照明装置（图142）非常实用，因为其允许半圆柱体倾斜或偏心放置。通过适当调整，无需与样本直接接触，即可用任何颜色的单色光观察干燥样本。如果将其与载玻片紧密接触，则可实现入射光的最大斜射角度。置于液体中的样本可以放在半圆柱体的平面上，通过普通透射光进行照明，或者像使用半球形照明器或Wenham浸没式抛物面镜那样，在暗场中使其“自发光”。一个双臂凹面镜就足以用来引导照明光线。这种半圆柱形装置最初是由波士顿的Tolles公司制造的，用于测量孔径，但在Mayall先生的建议下，Ross公司将其改造成照明装置。

图141——贝克式阿贝聚光器的光学结构。
螺旋形狭缝应安装在聚光器较大透镜的正下方，如此布置后即可方便地获得斜向光线。

图142——梅奥尔式半圆柱形照明装置及螺旋形光圈。

韦伯斯特-柯林斯通用聚光器（图143）早已广为人知，因此几乎无需过多描述。它是一种价格低廉的聚光器类型。

这种聚光器最初是为学生用显微镜设计的。它被安装在亚载物台上，配有光圈装置，同时还有一系列可通过螺旋装置驱动而旋转的光圈。

图143——韦伯斯特-柯林斯通用聚光器。

斜向照明方式。

温纳姆的抛物面聚光器——温纳姆先生为显微镜及其附件所做的诸多有益改进值得特别提及。谈到各种浸没式聚光器（他更喜欢称其为照明装置）时，他发明的直角棱镜、截头半球形透镜、抛物面聚光器，以及那种能够利用超过全反射角度的光线并通过盖玻片反射到物体表面的反射式照明装置，这些精心设计的发明都备受赞誉。它们全都极大地提升了显微镜的性能，帮助研究者克服了在认为消色差透镜和干式物镜已经足够完美的情况下仍存在的各种观测难题。物体能够获得更好的照明效果，完全得益于从物体表面反射到物镜光圈上的光线；显然，只有使用干式物镜时才能实现这种反射作用。这种反射作用应被视为温纳姆先生的独特发现。不过需要指出的是，它与那些用于将光线直接照射到物体上的现代消色差装置有所不同，后者的出现证明了……

在前透镜的镜身部分，能够实现最大27°角度的直射光通量。

温纳姆所发明的装置中，最实用的可能要数半球形透镜了——罗斯公司将其用于他们出色的Zentmayer显微镜支架上，事实证明这种透镜非常实用。不过，要实现直射斜光的装置需要使用较薄的载物台，因此那些使用早期设计的显微镜支架的人，无疑会欢迎任何能够将轴向光转换为斜光的装置的出现；因为这样一来，那些载物台厚度较大的显微镜使用者，就能享受到使用干式物镜所能获得的最佳分辨率了。图144——温纳姆的抛物面反射镜。通过图145可以更清楚地理解这一结构：该图以ABC截面展示了光线如何从表面C垂直入射，再经抛物面AB反射至焦点F，而这些光线并不属于物镜所能接收到的最大光束范围（该最大光束由GFGH表示）；而将物体置于F点时，则会干扰这些光线，从而使该物体被强烈照亮。位于S处的遮光装置可防止光线直接从反射镜透出。

在显微镜中，抛物面反射镜安装在载物台下方的圆柱形接口中，其焦距可通过旋转该反射镜的同时上下微调来实现——也就是说，在用BB边缘旋转反射镜的同时，还要小心地调整其上下位置。之后还需要通过齿轮机构来进一步精确调整焦距。由于进入反射镜的光线必须为平行光，因此通常会在装置中添加一面平面镜；这样一来，使用自然光时也无需额外处理。

并非直接反射，而是需要通过在光源与镜子之间放置一个侧向聚光器，使来自人工光源的光线变得平行。该聚光器应距离光源约1¾英寸，距离镜子约4½英寸。镜子的几乎整个表面都应受到均匀的照明；这可以通过暂时在镜子上放置一张卡片或一张白纸来检测。如果将光源置于凹面镜大约2½英寸的距离处，也可以获得平行光线。对于透明度极高的物体而言，暗背景照明并不适用——除非这些物体的折射率存在显著差异，或者其中含有空气泡。

图145——抛物面反射镜。

昆虫的气道系统就是一个非常典型的例子。如果将各种蚊子的透明幼虫置于由明胶和甘油制成的凝胶中，稍微加热但不要让温度过高……

将昆虫彻底杀死后，大约在第三天，其体内的液体就会被吸收，取而代之的是空气。在抛物面聚光器的照射下，用低倍双筒显微镜观察时，蠓的幼虫便成了一幅极为精美的景象：昆虫的身体几乎看不见，取而代之的是一套精妙的气管骨架，那些气管以立体的方式呈现出来，闪闪发光，宛如由抛光银制成的结构。遗憾的是，这样的景象并非永久存在——一旦水完全干涸，这些气管要么会塌陷，要么又会重新充满液体。

至于背景的黑色程度以及标本的亮度，这取决于从抛物面聚光器发出的光线强度是否超过了物镜的进光角度。实际上，需要不断阻挡更多来自抛物面的光线，最终使用高角度物镜时，几乎无法获得黑色的背景。

总体而言，最适合这种照明方式的光源是灯，而灯发出的光线必须通过大型平凸透镜或聚光器来使其更加平行。

温纳姆的浸没式聚光器——1856年，温纳姆描述了多种斜向照明装置，其中一种就是浸没式照明装置，如图146所示——它是由一个直角棱镜与丁香油作为介质连接而成的简单结构。不过后来这种设计被放弃了，取而代之的是与载玻片相连的近乎半球形的透镜。虽然这是一种改进，但仍未达到温纳姆所期望的理想效果。最终，他采用了图146中所展示的那种形状和大小的半圆形玻璃盘，半径为四分之一英寸，边缘经过精心打磨，两侧则通过固定在底座上的简易夹具固定。用于连接玻璃盘上表面与载玻片的介质可以是水、甘油或油；通过将普通镜子向侧面摆动，还可以增强斜向照明的效果。借助这种照明装置，那些封装在香脂中的难以观察的标本也能被清晰地呈现出来。这块简单的玻璃片能够以惊人的方式收集并集中光线，其效果实在不错。

它可以替代那些成本较高的消色差聚光镜。使用时既可以与载玻片直接接触，也可以像普通聚光镜那样以干燥状态使用。

温纳姆先生后来设计了一种小型截头玻璃抛物面镜，用于与载玻片直接接触；此时可用水、甘油、油或其他物质作为接触介质。在这种照明装置中，光线在玻璃的凸面上发生内反射，从而以斜向方式照射到载玻片的下表面，再通过作为介质的液体传递，最终在盖玻片的上表面再次发生内反射并到达物镜。要使这种反射式照明装置发挥最佳效果，必须将其调整到与载物台同一水平面上。接着通过低倍镜观察装置上的标记来调整旋转中心的位置，之后在装置顶部滴一滴水，再将载玻片放在水面上。载玻片上的微小物体可以通过低倍镜观察其更高的亮度来发现，或者通过旋转照明装置来定位它们；这种照明方式在观察荚膜结构时效果极佳，整个结构会呈现出呈之字形分布的亮蓝色斑点。用于这种照明装置的样品需要经过精心挑选和固定。

阿米奇棱镜最初是为斜向照明而设计的，它由一个扁平的三角形玻璃棱镜构成，该棱镜的两个较窄的边略呈凸形，而第三个最宽的边则作为反射面。当正确使用时，它能发出非常倾斜的光束。该棱镜可以像图147所示那样安装在载物台的装置中，或者像第85页图56所示的鲍威尔显微镜那样，安装在独立的支架上。

如何最大限度地发挥消色差聚光镜的作用。

其照明方式——良好的自然光是最适合进行各种工作的光源。显微镜应放置在朝北的窗户附近。绝不能使用直射的阳光，最佳的光源是来自白色云层的反射光。优质的石蜡灯是最实用的人造光源，且易于控制。在烟雾弥漫的城市环境中，石蜡灯通常是最为方便且最有用的照明工具。如果能够按照建议，使用带有白炽灯丝的煤气灯进行显微摄影，那么它将会成为最适合显微镜使用的最纯净、最理想的人造光源。在各类石蜡灯中，由贝克和斯威夫特制造的那些无疑是最出色的。

图148为安装在灯具前部支架上的平场靶心透镜的光学结构剖面图。这就是贝克显微镜灯的构造。

由于这类灯具的烟囱是由金属制成并经过涂黑处理，因此不会有任何反射光干扰视线。必须确保灯芯的燃烧状态均匀。

经过精心设计：金属烟囱的正面为玻璃材质，便于光线透出；在低功率下使用时，火焰的平面部分会被利用，而火焰的影像则通过平面镜反射，从而让整个观察区域获得均匀的照明。在高功率下工作时，则需将灯体调整至与火焰边缘对齐的位置，同时不再使用镜子。通过直接作用于火焰边缘的方式，照明强度会大幅提升，进而可以将光束集中在需要仔细观察的任何部位。

为获得最佳效果，必须认真对待样品的照明问题。将灯和显微镜放置到位后，首先应使用低功率以及最小的光圈。通过显微镜观察时，可能会发现光圈的影像并不位于视野中心；此时可通过调节聚光器的对中螺丝来加以修正。之后再将低功率换成高功率，使用最大的光圈，使细菌或硅藻变得清晰可见。接着需将光圈换为中号大小，通过上下调节聚光器，直到火焰边缘的影像呈现为一条极其明亮的光带为止。如果这条光带并未恰好位于视野中心，就需要再次调节聚光器的对中螺丝。在微调对焦时，应尝试不同尺寸的光圈，同时使用校正色镜，这样就能得到最清晰的图像。即使聚光器已准确对中，仍需针对每个样本单独进行对焦，以弥补载玻片厚度及固定介质层厚度的差异。对于盖玻片厚度的差异，则可通过调节环来进行校正：用高倍目镜替换普通目镜，这样图像的缺陷会变得更加明显。通过将调节环完全旋转——先朝一个方向，再朝另一个方向——并仔细观察图像的变化，会发现无论向哪个方向转动调节环，图像质量都会明显下降。此时需逐渐减小调节环的转动幅度，直到找到一个中间点，在该点上使用高倍目镜时能获得最佳图像；再将高倍目镜换回低倍目镜，就能得到最清晰的图像。

亚级聚光镜的作用——当亚级聚光镜被调整到几乎与样本接触的位置时，它能产生最强烈的照明效果。它会形成一束焦点极短的锥形光束，而该锥形的顶点应恰好位于所观察的特定细菌或细菌群所在的位置上。如果不使用光圈，聚光镜就会破坏科赫所称的“结构图像”。如果组织切片的各个组成部分都是无色的，且其折射率与切片所处的介质相同，那么在显微镜下就什么也看不见。然而，由于细胞、细胞核以及各种组织在这一点上存在差异，穿过它们的光线会发生衍射，从而形成由线条和阴影构成的图像。如果在这样的组织中存在微小的有色物体，并且能够将组织置于折射率完全相同的介质中，那么由于组织本身不可见，这些有色物体就更容易被检测出来。这正是处理经过苯胺类染料染色的细菌时所需要的，通过使用亚级聚光镜就可以获得理想的效果。

如果我们使用聚光镜的最大光圈，那么高度会聚的光线会照射到组织的各个组成部分上，光线从四面八方进入，阴影消失，结构图像也就不复存在了。此时如果插入光圈，使得光线基本上为平行光，结构图像就会重新出现。随着光圈尺寸的逐渐增大，结构图像会变得越来越模糊，而染色细菌的图像则会变得越来越清晰。因此，在观察处于活体状态且未经染色的组织时，必须使用光圈；而当需要聚焦观察切片或盖玻片标本中的染色细菌时，则必须移除光圈，让光线充分照亮整个视野——（克罗克尚克）。

显然，广角聚光镜是由多个透镜组合而成的，这些透镜会将所有进入的光线汇聚到一个小点上。聚光镜必须被精确地对焦，这样，当这束强光从聚光镜的上部透镜射出时，就能从各个方向照射到样本上，从而形成一个广角的光锥。

物体应放置的位置如图149所示。也就是说，物体会被从各个方向穿过它的光锥所照亮。

不过，也有一些物体需要被完全照亮，这时就需要转动光源，并使用赫歇尔透镜聚光器（如图148所示）来收集光线并将其投射到镜子上。对于功率为四分之一或五分之一的光学系统而言，聚光器应置于焦点稍低的位置，这样才能使整个视野都得到均匀的照明。此外，在使用聚光器来观察各种物体时，必须注意：为了展现不同的结构特征，光圈的开口大小需要相应调整；有些物体在通过蓝色玻璃减弱光线强度后，其结构能更清晰地显现出来，而另一些物体则更适合用强度较高的直射光来观察。在观察硅藻时，通常只需要使用斜射光，为此会使用带有中央开口的光圈，同时将光圈完全打开。这样，聚光器就会向物体发出一圈斜射光，通过这种方式也可以在较低功率下实现暗场照明。

光圈

图150——光圈。

早期使用的光圈结构如图150所示。

它仅仅由一块圆形黄铜板构成，板上有一系列大小不一的圆形开口。这些开口通过中央的销轴或轴线与另一块板相连，而那块板上也有一个与光圈板上最大开口大小相同的开口，其位置恰好与显微镜主体的轴线相对应。光圈板上的孔洞处于中心位置，由第二块板上的弯曲弹簧固定住，该弹簧会抵住光圈板的边缘并卡在相应的凹槽中。见图151——快门光圈。当需要使用聚光光线时，这个空隙可以阻挡光线进入镜子。它通常被安装在显微镜的载物台下方。这种结构几乎已被由美国的威尔士设计的虹膜光圈所取代。这位光学师为他的学生使用的显微镜设计了这种光圈。图151展示的是虹膜光圈的早期形式。通过按压侧面的杠杆手柄，光圈会逐渐关闭，同时仍能持续观察被检测的物体。

镜子

用来说照亮物体的方式，用已故的安德鲁·罗斯的话来说，“其重要性仅次于用于观察物体的镜片的品质”。为了确保良好的照明效果，镜子必须与物镜和目镜保持紧密配合；它应被视为同一系统的一部分，通过一系列协同作用来实现最佳照明效果。物体照明可分为三种类型：反射光、透射光和折射光。对于透明物体，使用透射光进行照明；而对于不透明物体，则需要反射光。

镜子的直径应为2.5到3英寸左右，而且不能固定不动，而应能够在载物台下方的支架上上下移动，这样从镜子发出的光线才能准确聚焦。

显微镜的反射镜其实是非常重要的部件，但有时作家们会忽略这一点而不予提及。在我看来，它无疑是显微镜中不可或缺的组件，因此我在讨论反射镜时将会将理论与实践相结合。

图152——反射镜的主焦点。

显微镜的反射镜应当是完美球面的一部分，其中心点也应是该球面的曲率中心。如果反射镜的边缘为完美的圆形，那么反射面上A线（见图152）上的那个点就是该球面的极点。AC线被称为反射镜的主轴，而通过C点且与反射镜相交的任何其他直线则属于次轴。当入射光线与主轴完全平行时，反射光线会汇聚于F点，即反射镜的主焦点。以上就是关于反射镜的理论部分。现在我们来探讨它的实际应用。

尽管显微镜的反射镜看起来很简单，但如果其表面曲线不完美，就会产生二次反射，从而导致多束光线出现。平面反射镜有时也会让灯焰产生多次反射现象；我们发现，通过旋转反射镜可以解决这个问题。多年前，我曾提出过一种解决方案：将一个长方体棱镜放置在单独的支架上，如图153所示。该棱镜AB安装在C、D、E构成的万向架上，再固定在装在镜杆上的黄铜管G上，这样就可以替代传统的反射镜了。

更常用的直接使用镜子的方法，是通过凹面反射光线；而当使用聚光器时，则优先选择平面镜。无论采用哪种方式，都必须确保光学轴始终保持一致，并且位于显微镜的开口管中心。另一种方法是插入一个靶心透镜，从而为镜子提供一束平行光。靶心透镜的平面应朝向光源，这样光源、靶心透镜、亚载物台聚光器以及物镜就能处于同一直线上，而靶心透镜则与这条直线成直角。在亚载物台的底部放置一张薄白纸，即可判断光线是否真正平行。接下来需要将标本聚焦在载物台上，再将亚载物台聚光器聚焦在载玻片上；如有必要，可通过亚载物台的调焦螺丝，或微调靶心透镜及光源的位置，从而进一步完善利用平行光工作的装置。

图153——长方体棱镜。

显微镜的附件。

显微镜的附件和器件数量实在太多，要逐一描述它们及其用途的话，所需篇幅将远远超过我所能提供的范围。因此，我只能谈谈那些使用较为广泛的附件。

在介绍了利用透射光的方法之后，我还想简单谈谈利用反射光来照亮不透明物体的方法。一种非常古老且高效的照亮不透明物体的方法就是著名的利伯库恩装置。至今，仍有不少新发明未能完全取代它。这种被称为利伯库恩的凹面镜以其发明者的名字命名，它能够将来自镜子或牛眼透镜的光线直接反射到物体上。该装置由一个银制盖子组成，这个盖子可以滑动在物镜上（见图154）；a表示复合结构的下部，b则是物镜。图154——利伯库恩装置。光线在c处汇聚，最终在d点聚焦在物体上。物体可以固定在玻璃片上，或者用载物台夹具f来固定；如果物体体积很小或呈透明状，则可以将其粘在暗盒e上，或者安装在贝克式不透明圆盘旋转装置上。

图155——用于在观察过程中固定物体的载物台夹具。

对于那些无法用载物台夹具妥善固定的不透明物体或其他物体来说，这种固定装置会非常有用。

该物体可通过胶水或金质固定件暂时固定在支架上。该支架可旋转，这样就能让物体的各个部分都显现在视野中。因此，如图156所示，贝克的盘状支架在研究昆虫、有孔虫等生物时非常有用。

不过，对于不透明物体而言，其照明方式基本上只能是单侧的，因此，在实际应用中人们更倾向于使用银制侧反射器（见图157）。为了实现更完美的照明效果，还应使用靶心形透镜。索比先生设计了一种可安装在物镜上的反射器，它由一个半圆形盖子构成，实际上就是对抛物面反射器的改进版本。通过略微调整镜子的倾斜角度，就可以让光线与这种反射器配合使用。

银制侧反射器通常采用球窝结构，因此可以朝任何方向转动。它通过插销固定在显微镜的载物台上，而插销则插入专门为它钻好的孔中，这样就可以方便地上下调节或将其置于任意位置。如果使用自然光，应将显微镜放置在与白云反射的光线相同的方位；不过，使用灯光来为反射器提供照明则更为方便。

图157——银制侧反射器。

利伯库恩显微镜仅适用于低功率光源——2英寸、½英寸以及2/3英寸的透镜。钻石甲虫等昆虫的鞘翅非常适合用它来观察。

在试验抛物面反射镜时（见图158），索比意识到在各种照明条件下观察物体的重要性。当他使用图158所示的、经过他改良的抛物面反射镜来观察钢铁样品时，发现由于照明角度过大，样品上那些抛光程度较高的部分会将光线反射到物镜的光圈之外，而这些部分与那些吸收光线的部分难以区分。于是他在物镜前方放置了一面小平面镜，遮住物镜一半的光圈，同时用半圆柱形管子阻挡来自抛物面反射镜的光线。这样的设置产生了与最初方式相反的效果，且被证明有助于确定物体的结构。

靶心聚光透镜

这种配件常被用来汇聚来自灯或镜子的光线；或者将灯发出的发散光线调整为与抛物面照明装置或银色侧反射器平行的光线。目前常用的类型是焦距约为三到四英寸的平凸透镜（见图159）。它通常安装在黄铜支架上，因此可以将其放置在任意方向、任意高度的位置。在白天使用时，其平面一侧应朝向被观察物体，而在用于汇聚灯的光线时也需保持这一位置；但当与侧反射器一起使用时，则平面一侧必须朝向灯。人们对这种极为重要的配件给予了大量关注，后来出现了双透镜结构，进一步提升了靶心聚光透镜在细菌学研究及显微摄影领域的应用价值。

图159——靶心透镜。

“在最近对双透镜系统中的球面像差进行的研究中，人们原以为不可能制造出没有像差的‘赫歇尔式双透镜’，尽管这类双透镜在许多光学书籍中都有出现。贝克设计的聚光器将像差降到了最低水平，比约翰·赫歇尔设计的聚光器少27%的像差。显然，这种双透镜在两个透镜的弯月面半径之比以及两透镜焦距之比方面都与赫歇尔式的有所不同；实际上，两者唯一的相似之处在于第一个透镜是横置的。为了验证这一点，可以用平凸透镜（惠更斯式目镜的场镜）将平面灯焰的影像投射到一张白色卡片上，先使用凸面朝卡片，然后再使用平面朝卡片，此时灯应放置在距离透镜约6英尺的位置。尽可能使灯焰的影像清晰对焦。”

在灯焰周围会看到一圈由雾状光构成的光环；但当透镜的平面朝向卡片时，这圈雾状光会显著减弱，而火焰图像的亮度则相应增加。如果透镜是完全无像差的，那么就不会出现这种雾状光环，所有光线都会集中在灯焰的图像上，从而使该图像达到最大亮度。简而言之，这种雾状光环的直径就代表了球面像差的程度。如果将上述具有最小像差特性的双凸透镜与同焦距的普通单凸透镜进行比较，会发现雾状光环的直径会缩小到约1/5英寸，而使用这种新型透镜后，其直径还会进一步减小，仅为1/20英寸。这些实验很有意义，因为显微镜图像的亮度或模糊程度其实是一种与之相关的现象。

图148展示了贝克设计的无像差双凸透镜光学结构的剖面图，以及与之配套的灯。

显微镜用灯——石蜡在家庭中的广泛应用改变了我们对最佳人造照明光源的看法。优质石蜡燃烧时产生的火焰比菜籽油更白、更纯净，因此不会那么容易让眼睛感到疲劳。这类灯的初始成本很低，只需支付少量费用就能获得一种便于使用的灯具，它配有可调节的滑动支架，还有瓷制、金属制或纸质遮光罩，可用于保护眼睛免受散射光线的伤害。所有的眼镜店都能提供各种合格的显微镜用灯。

为了使光线更具白色效果（即所谓的“白云照明效果”），可以取一张纸巾，将其浸入精炼鲸蜡的热水中，待其接近冷却后剪成圆形，然后将其盖在光圈板上的最大开口处。这样就能有效减弱光线的强度并使其更加柔和。

贝克设计的专用显微镜灯则是为精细的显微镜观察工作而制造的。它配有能够产生平焰的燃烧器，该燃烧器可以旋转，从而可以选择使用火焰的边缘或平面部分；此外，它还配有带有两个开口的金属烟囱，3×1尺寸的玻璃片可以在这两个开口中移动，这些玻璃片可以是白色的，也可以是彩色的。

该灯可供使用。赫歇尔式消像差聚光镜安装在一个摆动臂上，该摆动臂以灯焰为中心旋转，且可以固定在任意位置。整个灯具具有升降功能，还有弹簧夹可将它固定在任何位置。该灯的设计使得在最低位置时，灯焰与桌面的距离仅为三英寸。这样一来，显微镜操作者就能拥有一个能够满足其所有照明需求的灯具。

图160——贝克型全功能灯。

图162——用于携带的玻璃支架。
图161——沃森显微镜灯及彩色玻璃片。

沃森显微镜灯（图161）具有金属烟囱结构，其设计比前述型号更为简单。对于学生而言，这种更简单且成本更低的型号已能满足所有使用需求。此外，还有专门用于携带各种有色玻璃片的支架，这些玻璃片可用作光线的滤光或调节装置，有助于观察细微结构（图162）。

目镜与物镜转换器。

显微镜的一个实用附件就是旋转式目镜，它由F.R.S.查尔斯·布鲁克先生发明，可用于安装两个或更多物镜，从而节省时间，避免反复拧装物镜的麻烦。在使用旋转式目镜时，需要注意其定位是否准确。贝克公司的物镜产品

该转换装置旨在便于将物镜安装到位并进行更换。该装置由一个经加工处理的头部构成，该头部通过三个夹爪来固定物镜，同时配有通用螺纹，这相比传统螺丝有了显著改进。蔡司则采用了带有对中调节功能的管状滑动式物镜转换装置。沃森公司则通过将物镜设计为显微镜主体管的一部分来解决对中问题（见图163），这样一来，即便使用长度较短的学生用显微镜，也能完全弥补长度上的不足。

他们的三重物镜设计极为精良，实际使用效果也非常出色。该物镜由重量极轻的铝制成，从而有效减少了因重质黄铜材质而产生的应力。

寻星器——寻星器是一种不可或缺且实用的工具，它能够标记出特定物体的位置，从而便于日后再次找到该物体。在需要在大面积范围内进行搜索时，寻星器能够节省时间。从《皇家显微镜学会杂志》中记载的各种寻星器设计可以看出，这种工具确实非常有用。其中最实用的设计便是为机械载物台设置刻度，将一定范围划分为100个等份。鲍威尔和利兰德在他们生产的第1号显微镜架上采用了这种设计；而贝克和沃森则在银制部件上增加了1/100毫米的刻度作为寻星器，同时还配备了1/10毫米和1/100毫米精度的载物台微米尺，以及用于标记样品上任意位置的马尔特伍德寻星器。

马尔特伍德寻星器（图165）可搭配任何显微镜使用，且无需机械载物台。这一实用的工具至今仍位列显微镜配件之中。它由一块3×1¼英寸的玻璃载片组成，载片上印有面积为1平方英寸的刻度尺；该刻度尺被水平和垂直线条分割成2,500个小方格，每个方格内都有两个数字，分别标明其“纬度”（即在垂直方向上的位置）和“经度”（即在水平方向上的位置）。这些刻度点始终位于玻璃载片底部及左端的固定距离处；使用时，载片应放置在显微镜载物台的边缘，并靠在一个距离载物台中心约1.5英寸的简单挡针上。

潘塔塞克博士设计的寻星器似乎比马尔特伍德的更具优势，但使用起来不够方便，因此无法取代后者这一传统上备受青睐的仪器。我长期以来一直在使用艾米奥特寻星器——它既高效又便宜；如果图165所示的马尔特伍德寻星器丢失或损坏，还可以借助直角尺和圆规来重新制作。

图166——艾米奥特物镜寻星器。

奥克登测微仪由两个刻度尺组成：一个为垂直方向的，固定在载物台上；另一个为水平方向的，安装在中间板所连接的臂上。第一个刻度尺可用于将垂直滑动的载物板定位在相对于固定载物板的任意确定位置上，而第二个刻度尺则可通过中间板来调整水平滑动的载物板的位置。

微米计——准确测量被观察物体或其部分的尺寸至关重要。用于此目的的最有效设备就是微米计目镜，其早期形式——杰克逊式微米计目镜已在“目镜”一节中有所介绍（第144页）。与大多数其他配件一样，每位光学师都有自己独特的使用方法。

在测量细菌时，应使用带明视器的台式微米计。台式微米计由一块带有以十分之一毫米和百分之一毫米为单位的刻度的薄玻璃片构成。图像会被投射到放在桌子上的纸上，从而可以绘制出图形，进而将待测物体与刻度进行比较。

如前所述，拉姆斯登微米计目镜的视野中横跨着两根细线，其中一根可以通过微米计螺丝进行移动。视野中还有带齿的刻度，这些齿之间的距离与螺丝螺纹的间距相对应。

黄铜头的周长通常被划分为100等份，即每英寸100丝。待测细菌会被放置在与固定部件边缘看似接触的位置上。

转动微米螺丝，直到移动的金属丝似乎与另一侧边缘接触为止。视野中的刻度以及加工在螺丝头上的刻度共同决定了螺丝的完整旋转圈数，以及金属丝之间间距的微小数值。

在蔡司制造的微米目镜中，带有交叉线玻璃板的目镜通过微米螺丝在视野中移动。鼓状部件边缘上的每一格对应0.01毫米。鼓状部件的完整旋转次数则通过视野中的刻度来显示。

在用于蔡司消色差物镜及补偿目镜的微米装置中，其刻度设计使得在管长为160毫米的情况下，对于每种物镜而言，每一个刻度所代表的微米值（0.0001毫米）恰好等于该物镜焦距中的毫米数。因此，这类目镜无需参考任何表格，因为透镜的焦点即可准确指示出其微米数值，误差在5%以内。

图168——沃拉斯顿透明显微镜。
透明显微镜是微米尺极为实用的辅助工具，人们已经设计了多种使用它的方法。有些方法是将图像投射到专门用于绘图的纸张表面，而另一些方法则将铅笔和纸张放入显微镜的观察视野中。通常采用的是前者。若要使用沃拉斯顿透明显微镜或比尔的那种中性色调反射器来绘制物体，这两种装置都可以滑动起来，取代目镜的盖子，如图168所示，其平面朝上。此时必须将整个仪器抬高，直到棱镜的边缘与放在桌上的纸张保持恰好10英寸的距离；而使用后者时，仪器则保持垂直状态，物体的图像会被投射到放置在支架前的纸张上。

必须对光线进行适当调节，使物体上接收的光线量恰好为所需最低限度，而纸张上则应获得充足的光照。只需使用一只眼睛；如果将瞳孔的一半对准棱镜的边缘，物体就会出现在纸上，可以用铅笔在纸上描出它的轮廓，同时铅笔的尖端也能被看到。如果在视野中出现蓝色色调，说明棱镜位置过靠前，此时需将棱镜向后移动，直到蓝色消失为止。

图169——用于绘图的显微镜摆放位置。

显微镜应放置的位置如图169所示。

比尔的中性色调反射器（图170）被广泛使用，其优点在于实用、简单且成本低廉。

图170——比尔的中性色调反射器。

图171——阿贝型透射显微镜。
阿贝型透射显微镜之所以被采用，是因为其能够更好地照亮投影图像，从而使图像更加明亮。目前，沃森父子公司采用铝材来制造这种显微镜。与以往将图像投影到纸上再加以描摹的方式不同，这种显微镜则是将纸张和铅笔一起投影到视野中。镜子将纸张的影像反射到置于显微镜物镜上方的棱镜的镀银表面上，进而将影像传递到人眼中。镀银层上有一个中央开口，通过该开口即可观察到微观景象。该显微镜通过一种带有布衬的适配器安装在显微镜管的外侧，这样既便于调整中心位置，又能确保各部件同轴。如果显微镜的物镜带有盖子，则需要先取下盖子才能安装该透射显微镜。该装置可以通过滑动销与适配器分离，从而方便更换；或者如图所示，将其抬开以避开障碍物。由于几乎完全由铝制成，它的重量远轻于其他类型的装置，且不会产生振动。它可以与各种显微镜一起使用。

角度方面，唯一的要求就是绘制草图的纸张必须与仪器保持相同的角度。

显微摄影

无论是称其为显微摄影还是照相显微术，它都在很大程度上取代了使用透光镜来观察显微镜下的图像的方法。我可以自称是最早使用显微镜的人之一（1841年），我成功证明了这种设备能够为显微镜使用者提供极大的帮助，从而节省大量时间，并获得比手工绘图更精确的图像。

大约在1864至1865年间，伍德沃德博士早期拍摄的显微照片首次在伦敦展出。他操作显微镜的技巧早已为人所知。我记得，他最初拍摄的那些硅藻照片引起了巨大轰动；恐怕至今仍无人能超越它们的清晰度。这些照片是通过阳光、镁光以及电光源拍摄的。后来，我收到了他于1870年拍摄的一组照片，这些照片被装订成四开本，其清晰度几乎可与后来使用油浸物镜拍摄的照片相媲美。

伍德沃德博士始终使用的物镜分别是威尔士公司生产的1/8英寸新系列物镜，以及鲍威尔与利兰公司专门为显微摄影而设计的1/16英寸油浸物镜。放大倍数介于800到3,000倍之间：我所收藏的海洋格氏藻的壳体经2,500倍放大后的图像，以及标有3,000倍放大的豆形虫鳞片图像，其清晰度都与使用高倍1/12英寸油浸物镜拍摄的图像相当。用较低放大倍数拍摄的病理标本同样具有很高的参考价值，例如上皮癌切片就能清晰地显示出细胞核和细胞结构。

1864年，马多克斯博士也在尝试改进摄影技术，以更好地服务于显微镜研究工作。他的努力取得了巨大成功。正是他发明了明胶干板技术，这项技术带来了惊人的效果。

对摄影技术发展的推动作用。马多克斯博士在四十多年的时间里，一直致力于微摄影技术的研发与推广，并取得了显著成果。在那些为微摄影技术进步做出贡献的人士中，值得一提的是温纳姆、德雷珀、沙德博尔特、海利、科赫、斯特恩伯格、普林格尔、莱茨以及菲弗。

科赫博士因将微摄影技术应用于细菌的观察而备受赞誉。他在1877年发表了一系列具有教育意义的微照片。

随着细菌学研究的深入，照相机的重要性愈发凸显。科赫极力倡导使用微摄影技术，因为他认为，尤其是细菌的图像，应当尽可能真实地反映其自然状态。埃德加·克鲁克尚克博士也持相同观点；在他的重要著作《细菌学教科书》中，有许多关于细菌的插图作为证据。不过他也承认存在一些困难——其中最主要的便是那些最小且最有趣的细菌只有在经过染色处理后才能在动物组织中显现出来。这一难题通过使用伊红胶剂几乎得到了解决。借助这种介质，再通过彩色滤光片过滤掉光谱中的某些部分，科赫成功拍摄出了用蓝色和红色苯胺染料染色的细菌照片。然而，这种方法又带来了新的问题：由于需要更长的曝光时间，照片的清晰度较差，人们认为这是由于实验室内的车辆行驶或工作人员走动所引起的设备振动所致。

尽管如此，科赫还是在1881年于伦敦举行的国际医学协会大会上展示了一系列细菌及组织切片的微照片，这些照片令所有见到它们的人惊叹不已。为了解决苯胺染料带来的问题，科赫建议将样本染成棕色；其他实验者则发现，将样本染成黄色或黄褐色也能得到良好的照片效果。不过，要找到一种能够有效区分组织中不同细菌的染色剂并非易事，就连俾斯麦棕也并非总能达到理想的效果。其他细菌学家也遇到了类似的问题。

起初面临着诸多困难。豪泽尔成功证明了在拍摄细菌培养物以及营养明胶中的细菌群落时，显微摄影的价值。不过，若要展现整体效果，同时又能准确再现这些细菌培养物中的细微结构，仅靠铅笔来绘制的话，在大多数情况下都会遇到难以克服的困难，除非是由技艺极为高超的绘图师来完成。豪泽尔使用了格尔拉赫的装置以及施洛瑟的干板，并通过一盏能发出强白光的小型白炽灯来为样本提供照明。经这样拍摄得到的图像大多呈棕色，随后会用普通的加拿大香脂将其固定下来。

1884年，范·埃门根成功拍摄了用福克辛和甲基紫染色的弧菌培养物。这些照片首次实际展示了等色干板在显微摄影中的价值，其出现也标志着显微摄影发展史上的一个重要转折点。之所以采用等色干板——更准确地说应是正色干板——是因为在摄影过程中，蓝色或紫色几乎会呈现为白色，而黄色和红色则会被渲染成深色调甚至黑色。这是因为光的感光射线与化学作用射线之间的强度并不相等。换句话说，紫色和蓝色的光线具有比光谱中其他任何颜色更强的化学活性。人们发现，如果用姜黄将干板染成黄色，就能阻挡蓝色和紫色光线，从而相应降低它们的化学作用强度。

“1881年，所谓的等色干板被发明出来。银溴化物与明胶制成的感光层被伊红染色，这样一来，各种颜色就可以根据其相对亮度来呈现；人们还尝试过使用叶绿素和其他染料，通过这些方法，普通的明胶干板也可以被处理成能够根据不同颜色的相对亮度来呈现相应颜色的干板，从而实现等色效果，也就是现在所说的正色效果。”

设备与材料。

在显微摄影中，所使用的设备与材料因不同研究者的不同偏好而有所差异：有些人喜欢将显微镜以垂直方式使用，将相机安装在显微镜物镜的上方；另一些人则希望显微镜和相机都处于水平状态。还有一种做法是不用普通显微镜，而是将物镜台和反射镜安装在相机前方，并设置合适的装置来固定被拍摄物体。最后一种方法则是不使用相机，而是在一个完全隔绝光线的操作室内进行拍摄，然后将图像投射到由独立支架固定的磨砂屏上并对其进行聚焦。自从蔡司公司推出投影目镜之后，这种方法才得以实际应用。众所周知，利用这些投影目镜不仅可以拍摄显微照片，还可以用于课堂上的演示。

图172——斯威夫特式的水平式装置。

就显微镜与相机的位置而言，水平布置比垂直布置更稳定，因此更值得采用。最简单的装置是由一块长度为四到五英尺的底板构成的，相机固定在该底板上，显微镜也可被固定在上面，同时底板还用于放置光源和聚光透镜（见图172）。我发现这种布置既经济又实用。实际上并没有必要使用更复杂的装置。虽然阳光当然是最好的光源，但普通的石蜡灯也是方便且易得的照明工具。

使用阳光以及快速感光的胶片时，即使使用高倍率镜头，三到四秒的曝光时间就足够了；而使用石蜡灯时，曝光时间则需要三到十分钟不等。

沃尔姆斯利给出了使用该灯进行曝光时的相关参数表：
1½英寸物镜：3至45秒；
2/3英寸物镜：7至90秒；
4/10英寸物镜：½至3分钟；
1/5英寸物镜：2至7秒；
1/10英寸物镜：4至10秒。

在进行显微摄影时，必须遵循以下原则。在低倍率下使用时，可以不用亚舞台聚光器以及反射镜，同时需将光源放置得当，使火焰的影像准确地位于显微镜视野的中心。当使用高倍率时，则需要使用亚舞台消色差聚光器，并且将光源置于火焰边缘处，这样才能获得更强的照明强度。建议从低倍率开始练习显微摄影，可选用苍蝇的舌头等常见物体作为实验对象。

克鲁克香克博士认为，对于那些需要在低倍率显微镜下研究其生物学特征的微生物而言，照片才是更好的选择，因为照片能更真实地呈现这些微生物的形态。即便在最高倍率的显微镜下，微生物仍然极其微小，要将其绘制出来需要极为精细的技巧，而这样绘制的图像很容易让未见过实物的人产生误解。摄影技术则能让科研人员记录下微生物的快速变化；随着技术的发展，胶片的感光度可能会超过人类视网膜的感光度，从而能够展现出那些否则无法被识别的细菌细节。因此，经验表明，在研究实验室中，摄影作为一种准确且直观的记录方法将会得到更广泛的应用。最后，引用皮尔索尔博士关于如何拍摄显微照片的实用方法，作为对这些观点的总结吧。

确保显微摄影成功的三个必要条件是：
—（1）性能良好的设备；（2）适宜的照明条件；（3）恰当的准备工作。当放大倍率达到1,000倍及以上时，由于物镜焦距过短以及可用相机长度的限制，这些条件会发生很大变化。初次尝试时，通常会选用1/12英寸的物镜；而对于更高的放大倍率，比如2,000倍，使用1/12英寸的物镜并结合适当的光学装置来提升物镜的初始放大能力，会比直接使用1/25英寸的物镜并让底片放置得更远的方式更为有效且方便。直到最近，各种放大装置一直是提升物镜放大能力的最佳手段，但蔡司推出的投影目镜则是一种性能远超传统设备的辅助装置。这类投影目镜仅在外形和名称上与普通显微镜的目镜相似，实际上它是一种与聚光透镜相连接的投影物镜。新的油浸消色差透镜与这些投影目镜结合使用，无疑构成了用于高倍率观测的更高效设备。无论是在高倍率摄影还是常规显微镜观察中，只有使用精细且价格昂贵的光学设备，才能获得最佳效果。如果想要清晰地观察细胞或微生物的内部结构，就需要最先进的浸液透镜；那么，要成功拍摄这类物体的照片，自然也需要同样优质的设备。阳光无疑是最佳的照明光源，它能帮助获得高质量的显微照片，同时也适用于记录显微镜下的图像。虽然良好的灯光也能在极高放大倍率下获得不错的图像，但用此类灯光拍摄得到的底片很少能具备真正优质阳光底片的特性——即最清晰的细节与细腻柔和的半色调相结合。如果显微镜的反射镜尺寸足够大，只需制作一个支架将反射镜放置在朝南的窗户外侧即可，因为让反射镜与载物台之间的距离尽可能大是非常有必要的。

该部件被固定在常规位置上。当显微镜的反射镜尺寸过小而无法满足使用需求时，可以借助几条木条轻松安装一个矩形木框结构的观察镜，这样就能让该观察镜绕两个轴旋转。

来自反射镜平面侧的光线应穿过聚光透镜（尽可能选择焦距为8-10英寸的透镜），并且要确保这些光线在到达物体平面之前就形成焦点。聚光透镜的确切位置需要通过经验来确定；不过通常情况下，当光线在形成光源之前就能实现明亮且均匀的照明时，就是最理想的照明位置；焦点越接近，衍射环带来的干扰就越小。普通物镜需要使用单色光——这种光可以通过深蓝色的硫酸铜氨溶液或绿色玻璃屏来产生，因为光学焦点与感光焦点通常不会完全重合。焦距为3/4英寸及以下的物镜无需额外的聚光器；而对于1/4英寸或1/6英寸的物镜来说，将低倍率（1或3/4英寸）的消色差聚光器安装在副载物台上会更为合适。尽管阿贝聚光器对于精细的显微镜观察非常重要，但除非需要非常宽的光锥，否则它并不适合用于摄影——而对大多数样本而言，宽光锥反而是有利的；作为聚光器使用的低倍率物镜，其效果往往优于带有小光圈的阿贝聚光器。

在使用1/12英寸的物镜时，操作时必须格外小心，因为稍有过度调整就可能导致图像消失。对于细菌等微观样本，很难追踪到图像的轮廓，因此从带有明显标记的样本开始观察会更有优势，比如苍蝇的舌头。图像的显影和定影过程则需遵循常规的摄影流程。在摄影教材中可以找到关于各种故障及其成因与预防方法的详细说明。在《皇家显微镜学会杂志》中也能找到许多关于显微摄影工作的相关论文与建议。

投影目镜已成为显微摄影中不可或缺的部件，它的设计使得它能够与消色差系列或普通系列的物镜一起高效地使用。

用于摄影目的，能够将物体的清晰图像投射到感光板上。镜头之间的光圈可限制成像范围，调整目镜后，物体的清晰图像就会出现在屏幕上。可通过旋转目镜盖上的螺旋槽来调节目镜与光圈之间的距离，从而根据需要让目镜或顶透镜更靠近或更远离光圈；通常还会配备刻度尺和读数装置以便确定位置。这类目镜适用于各种尺寸的显微镜机身。

初始放大倍率：
英制管长为10英寸时，放大倍率为3倍和6倍；
欧制管长为6英寸时，放大倍率为2倍和4倍。

如图173所示，显微镜与相机其实是同一台仪器的一部分。相机的风箱长度可在6英寸到30英寸之间调节。用于固定显微镜及照明光源的板子可以转动，使其偏离相机的轴线，从而便于调整仪器以及照明光源——无论是强光、电灯还是煤油灯；调整完成后，该板子会回到原位，使显微镜处于与对焦屏中心对齐的位置。相机侧面还配有用于精细调节物体在屏幕上焦点的装置，其动作较为缓慢。相机和显微镜的前端都装有遮光装置；在图173中的Baker’s Pringle垂直式显微镜风箱后面，还有一个曝光快门，该快门可通过一个小装置来操控。

磨制过的镜头。通常会配备两个对焦屏，一个为灰色，另一个为透明玻璃屏，此外还有双层暗背景板。

安德鲁·普林格尔先生设计的垂直式显微摄影装置性能极为出色：它由沉重的底座和黄铜支撑结构组成，上面安装着四分之一英寸大小的相机、灰色及透明玻璃对焦屏、双层暗背景板，相机的长度可达24英寸，并且可以像图173所示那样向侧面转动。该装置的各个连接部位都具备良好的密封性。

为了在显微摄影中获得一致的结果，只有那些尽可能处于同一平面上的薄切片才能用来制作出优质且完美的负片。

在有电流供应的情况下，有一种专为显微摄影设计的电弧灯，即“罗斯-赫普沃思投影电弧灯”。这种灯的优势不仅在于使用方便，还在于其更强的照明功率与更高的照明质量。至关重要的是，用于将电能转化为光线的灯具必须具有良好且可靠的性能。虽然它不一定要是自动操作的——许多经验丰富的显微摄影师更喜欢那种结构简单、易于维护的手动供光灯具。优秀的手动显微镜用灯具有更简单、更便于携带的优点。

多年前为我准备的用于显微摄影的阿甘德煤气灯也依然可以派上用场。它非常干净，通过一根橡胶管连接到工作台上后随时都可以使用。白炽式燃烧器则进一步提升了它的价值，因为这样的设计能让光线变得更白。该装置的结构如图175所示。

在阿甘德燃烧器B的上方，有一个淡蓝色的玻璃烟囱，它置于金属网罩A之上；这样的设计有助于保持空气流动的均匀性。火焰的颜色还会受到插入E处圆形开口中的中性色圆盘或其他彩色玻璃的影响——E位于用于阻挡所有外部光线的半圆柱形金属结构G上。该金属结构可以通过H处的象牙制旋钮进行旋转；而固定在标准杆上的金属反射器I，当其与F平行时，可以将光线集中并引导至目标点，再透过该目标点照射到镜子上，或者直接照射到显微摄影相机上。

图175——白炽气体灯。

只要取下防护罩G，并将遮光罩M盖在燃烧器上，它就能立刻变成一种适用于各种常规用途的显微镜用光源。螺丝R可用于将灯焰固定在任何高度，而支撑结构N则负责固定整个灯具。

该装置配有水浴槽O或平板P，这两种工具在样品的制备与固定过程中都非常有用。

R. & J. Beck公司制造了一种特殊的白炽气体灯。

光的偏振现象

普通光在两个相互垂直的平面内传播，而偏振光则只在单一平面内传播。普通光可以通过透射或反射的方式转化为偏振光：在透射过程中，是通过反射消除普通光的其中一个振动平面；而在反射过程中，则是通过吸收来实现这一目的。惠更斯是最早注意到光线的不同部分具有不同性质的物理学家之一，他将光线比作磁体或一组磁体，认为构成光线的微小粒子具有不同的极点，这些极点在受到特定作用后会排列在特定位置，由此便产生了“偏振”这一术语——不过这个术语既不涉及原因，也不涉及结果。然而，正是马吕斯在1808年发现了通过反射实现光偏振的现象，才使得此后出现了一系列极为奇妙的现象，这些现象的美丽程度甚至超过了显微镜下所能观察到的大多数普通物体。

用来描述光波在传播过程中因某种作用而在介质中产生定向微小位移的现象，实在找不到比这更具有误导性的名称了。

“偏振”光的作用仅仅是改变光的振动方向，从而让那些仅在一个方向上振动的光波能够通过，这个方向可以是垂直的、水平的，或是斜向的，具体取决于情况。目前所发现的最为有效的光偏振手段，就是将冰岛萤石切割并制成“尼科尔棱镜”。

通过以特定角度将冰岛萤石晶体切成两半，然后再以相反的方式将它们重新粘合在一起，尼科尔成功地证明了其中一支偏振镜可以被完全偏转。

一束光通过尼科尔棱镜，而另一束则直接透过该棱镜，这样，光束就会立即变得仅在某一平面上“偏振”。将棱镜置于光源前时，除了亮度会有极轻微的下降外，看不出任何明显差异；但如果在两束光相交处前方放置另一块经过类似加热处理的晶体，并使其绕该点旋转四分之一圈，就会出现完全黑暗的现象。这一现象会在圆周的每一个四分位点上交替出现。当两块尼科尔棱镜被适当安装后，就可以构成显微镜用的“偏振装置”——一块安装在载物台上，另一块则安装在物镜或目镜的正上方，且可以轻松旋转；需要观察的物体则放置在显微镜的载物台上，也就是位于偏振棱镜与分析棱镜之间。

偏振镜的观测对象。

作者：埃德蒙·埃文斯。

第八版。

偏振光在研究晶体、矿物以及许多其他物质的结构方面具有重要作用，因为它能够提供更深入的见解，而如果没有偏振光的帮助则无法获得这些信息。它的用途十分广泛——即便是没有经过适当退火的玻璃，也会因为牛顿环现象而出现裂纹。玻璃制造商们会利用由此获得的知识来改进产品。

双折射现象——当一束入射光进入非立方晶系的晶体，或是进入压缩态或未退火的玻璃时，会形成两条路径不同的折射光束；这种现象被称为双折射。1670年，巴托林首次在冰岛石中观察到了这一现象，并引起了人们的注意；惠更斯则精确地确定了该物质的双折射规律。

冰岛石实际上是一种结晶状的碳酸钙。它由56份石灰和44份碳酸组成，通常以菱形晶系的形式存在。

要观察双折射现象，可以将一块冰岛石放在印刷书籍的页面上，此时透过它看到的所有文字都会呈现为双重影像；除了两重影像重叠的区域外，这些文字的黑色深度明显低于原文。

为了准确描述这一现象的规律，必须考虑冰岛石的晶形，即其各钝角大小相等。如果从其中一个角画一条与此处相交的三条边都成等角的直线，那么这条线或任何与之平行的线就被称为晶体的轴；严格来说，轴并非一条具体的线，而是一个具体的方向。

所有样本的晶体角度都是相同的。如果晶体的尺寸使得上述三条边长度相等，就像较小的晶体那样（见图176），那么其轴就是其中一条对角线的方向。

任何包含晶轴或与晶轴平行的平面，都被称为晶体的主平面。

在接下来的图177中，那条线会呈现为b和c d两条线，或者那个点会表现为e和f两个点。如果让一束光线gh照射到晶体上，这束光在穿过晶体时会被分成两束，即hf和he；当它们到达晶体的另一面时，会以ef的方向射出，而这个方向与gh平行。lmno平面被称为晶体的主截面，从立体角l到角度o所画的这条线，就是晶体的晶轴所在位置——也就是其光学轴。当光线沿着这条晶轴传播时，它不会被分割，只会形成一个影像；而在其他所有方向上，则会产生两个影像。

图176——冰岛石晶体的晶轴。

爱丁堡的尼科尔先生首先成功地将冰岛石晶体改造成能够产生单一影像的棱镜。他将晶体分成两等份的方法如下：

那块冰岛石晶体的长度为四分之一英寸，宽度约为八分之四英寸。

图177——一个菱形结构，用于展示光线的传播过程。该菱形被分成两个相等的部分，光线从锐角侧边穿过，并几乎接触到钝角侧边。这两个部分的截面必须经过精心打磨，然后使用加拿大香脂将它们牢固地粘合在一起，从而形成与分割前相似的菱形结构。通过这种方式，普通光线与异常光线会被分开，只有一束光线能够透过。这种光线严重偏折的现象被认为是由加拿大香脂的作用造成的——该物质的折射率为1.549，介于方解石的普通折射率1.6543与异常折射率1.4833之间，它会使两束光线在进入装置后半部分之前以相反的方向改变方向。穿过此类棱镜的光线方向由图178中的箭头所示。

如前所述，用肉眼无法区分偏振光与普通光；因此，在进行任何与偏振相关的实验时，都需要使用两件仪器：一件用于产生偏振光，另一件则用于显示或分析偏振光。前者被称为偏振器，后者被称为分析器；而任何可用于实现其中一种功能的仪器，同样也可用于实现另一种功能。

图179——偏振器。图179a——分析器。

用于学生显微镜的偏振装置。

在所有情况下，都有两个相距180°的位置，此时透过的光量最少；而位于这两个位置之间的两个位置则能使透过的光量达到最大。由此观察到的光强变化程度，可以反映光的偏振程度。

如图179和179a所示，这两个棱镜共同构成了适用于显微镜的偏振装置。偏振片被安装在载物台下方，而分析棱镜则固定在管中，被拧装在物镜上方。

一些实验者认为，如果将分析棱镜安装在目镜上方，其性能会更好，而且也更容易进行旋转操作。

使用偏振棱镜的方法（见图179）：首先将偏振棱镜安装到载物台下表面的凹槽中，并用小螺丝将其固定到位；然后把另一个棱镜（见图179a）拧装在物镜上方，这样它就会直接处于显微镜的主体结构中。当光线经过这两个棱镜反射后，必须使两个棱镜的轴线重合——为此需要调节螺丝，直到在转动偏振棱镜时，视野会两次完全变暗为止。如果需要检测非常微小的盐类或晶体，那么将分析棱镜安装在目镜上方会更为合适，如图180所示。图180展示的是作为偏振镜使用的棱镜，它由两部分组成：一部分用于偏振处理，另一部分则用于分析或检测光线。这两部分之间并无本质区别，只是根据便利性或经济性来选择使用哪一部分；因此，任意一部分都可以用作偏振片或分析器，而一旦某一部分被用作偏振片，另一部分则自动成为分析器。

图181——更现代的偏振器与分析器。
光学师们有自己的一套方法，用于将偏振器和分析器适配到不同的显微镜上。沃森设计的特殊装置如图181所示：偏振器安装在亚载物台上，而分析器则可以拧在物镜上。

电气石是一种半透明矿物，呈中性或蓝色调。当将其切割成厚度约为1/20英寸、表面与晶体轴平行的薄片时，就会展现出与尼科尔棱镜类似的现象。唯一的缺点是透过的偏振光会带有某种颜色。当电气石的晶体轴与偏振器的轴垂直时，它对光的阻挡作用最强；而当两者处于同一平面时，则允许最多的光通过。应选择尽可能完美的电气石；对于显微镜使用而言，其尺寸并非那么重要。

光线通过电气石传播只是使光发生偏振的几种方式之一。当一束光以与法线成50°至60°的角度从玻璃、木材、象牙、皮革或任何其他非金属材料的抛光表面反射出来时，这束光就会或多或少地发生偏振。同样地，由这些材料制成的反射器也可以用作分析器。使用时，需围绕与待检测入射光平行的轴旋转该反射器，然后观察旋转是否会导致反射光强度的变化。

对于每种反射物质来说，都存在一个特定的入射角度，此时反射光中的偏振程度达到最大。这个角度被称为偏振角。

对于某种物质而言，存在一个特定的入射角，该角的正切值始终等于该物质的折射率；换言之，这个入射角恰好是折射角的补角，这样一来，折射光线就会呈直角相交。这一重要定律是由大卫·布鲁斯特爵士通过实验发现的。

电气石与冰长石一样，属于负单轴晶体；它之所以能被用作偏振器，是因为它具有能够更快地吸收普通光线而非异常光线的特性——因此，对异常光线来说仍有一定透明度的厚度，对于普通光线而言则几乎完全不透明。其淡钴蓝色色调提升了某些晶体和矿物的美观度，不过与冰长石类似，颜色越浅、品质越高的电气石也愈发稀少了。

硒华也是用于偏振实验的另一种有价值的矿物。它是一种天然的水合硫酸钙晶体。在德比郡可以找到一种名为“缎面石膏”的美丽纤维状变种。最常见的晶体形态为斜矩形棱柱，拥有十个菱形面，其中两个面的面积远大于其他面。这类晶体通常会被分割成与侧面平行的薄层，每层的厚度应在1/20到1/60英寸之间。在这两个矩形方向上，这些薄层允许垂直的偏振光线毫无变化地穿过，这两个方向被称为该晶体的中性轴。而在另外两个与中性轴成45°角的方向上，这些薄层则具有双折射特性，这两个方向则被称为退偏振轴。

硒华薄层的厚度决定了其呈现的颜色。因此，如果使用厚度不规则的薄层，不同的厚度就会产生不同的颜色。将这些原理应用到显微镜载物台上时，就能得到非常有趣且美丽的视觉效果。所使用的薄层应当被安装在两片玻璃之间。

为对物体进行保护，有些人会在玻璃板之间放置一层厚度较大的薄膜，该薄膜的边缘呈凸起状，用以作为支撑物体的平台，这种结构被称为“硒化物平台”。最适合用于显微镜的薄膜是能够呈现蓝色以及与其互补的黄色的那种。已故的达克先生专门为此设计了一种硒化物平台（见图182）。通过将三层薄膜叠加在一起，就可以产生各种颜色混合的效果。通过利用螺旋装置微调各层薄膜的位置，就可以显示出光谱中的所有颜色。不过，当用这种方式展示物体时，需要记住：所谓的负色调会减弱，而正色调则会增强；这样一来，就会掩盖现象的真实特征。

当硒化物薄膜的厚度达到一定值时，椭圆光就会变成圆光，这就是所谓的圆偏振光。圆偏振光的特性是：即使改变分析器的旋转角度，其强度也不会发生变化。不过，圆偏振光与普通光并不相同；因为再增加一层硒化物薄膜，它就会变成椭圆偏振光（在某些情况下则变为线偏振光）。

在我们的实验中，若要展现颜色效果，硒化物薄膜的厚度必须非常薄，否则，对于紫色光而言，某一振动分量的延迟时间会比红色光多出几个完整周期，这样一来，不同颜色的椭圆形状就会变得相似，而在分析器的任何位置，未被抑制的光线都会呈现出白色。

不过，两块较厚的薄膜也可以通过适当组合来产生与一块薄薄膜相同的效果。例如，可以将两块厚度几乎相等的硒化物薄膜叠放在一起，使得其中一块薄膜中弹性最大的方向与另一块薄膜中弹性最小的方向保持平行。这样，由于两块薄膜厚度不同，就会产生相应的效果。这种叠放方式被称为交叉式排列。

图183——红色用垂直线表示，绿色用斜线表示。

以下实验有助于说明双折射现象中一些较为显著的特点，同时也能为了解其实际应用提供帮助。取一块3英寸×1英寸的黄铜板（见图183），在上面钻一系列直径从1/16英寸到1/4英寸不等的孔；最小孔的尺寸应与物镜的放大倍率以及双折射的分离能力相匹配。

实验1——将黄铜板放置好，使最小的孔位于显微镜载物的中心位置；使用低倍率（1.5倍或2倍）的物镜，并像观察普通显微镜样本那样调整焦距；在目镜上方放置双像棱镜，此时会看到两个不同的图像；通过旋转棱镜，这两个图像会绕着一个圆周运动，该圆的周长会穿过视野的中心点——其中一个图像对应普通光线，另一个则对应异常光线。当将载玻片从左向右移动时，直径较大的孔会出现在视野中，此时看到的两个图像不会完全分离，而是会有重叠，如图所示。

实验2——将尼科尔棱镜放入载物台下方的适当位置，同时仍让双像棱镜位于目镜上方；此时在观察物体时，有些位置会出现两个图像，而有些位置则只有一个图像；可以发现，在90°时，异常光线会被阻断，此时最初观察到的那个图像就会显现出来；在180°，即半圆位置时，情况会再次发生变化；在270°时还会出现另一种变化；而在360°，即圆周结束时，最初的图像又会重新出现。

在进行下一个实验之前，需要调整尼科尔棱镜的位置，使其角度与正方形平行。

舞台。硒化物晶体的真实相对位置也应通过观察薄膜上的自然瑕疵来确定，这些瑕疵应彼此平行，并与舞台上的方形支架成约46°的角度。

实验3：如果我们把这样处理过的硒化物晶体板放在舞台上的黄铜片下方，就会看到并非交替出现的黑白图像，而是由白光的各种成分构成的彩色图像；每当转动目镜四分之一圈时，这些彩色图像就会交替变化。当图像相互重叠时，就会产生白光。如果棱镜与舞台的方形部分成45°角放置，那么就不会观察到任何特定颜色，这时就可以用来说明硒化物晶体的中性轴现象，因为在这种相对位置下不会发生去极化现象。通过再添加一个双重成像棱镜，并在两者之间放置一层硒化物薄膜，可以进一步展示偏振光的现象。对于那些垂直于晶体主轴切割而成的晶体，使用最低倍数的物镜才能最清晰地观察到其上的彩色环状结构。

双轴晶体：为了能够完整地展现双轴晶体所呈现的那些美丽的环状及刷状结构，有必要暂时将显微镜转变为一种“广角望远镜”。

惠更斯式目镜。
内部抽气管。
位于抽气管中的物镜。

分析棱镜。

目标。
待检测的样品。
亚台聚光器。

极化棱镜，固定在下方的亚台上。

图184——偏光显微镜的结构示意图。

在亚台上：P为极化棱镜；C为位于工作台上的亚台聚光器；M为矿物或晶体。在物镜架上：O1为4/10英寸的物镜；A为分析棱镜。

在镜筒中：O2为2或3英寸的物镜；H为惠更斯式目镜。

为此，需将低倍率物镜拧到镜筒的末端（见图184）。由于光线需要以较大角度穿过晶体，因此应使用宽角度聚光器，不过该聚光器无需具备消色差功能。最合适的物镜是数值孔径为0.64的4/10英寸物镜，数值孔径为0.71的1/4英寸物镜或数值孔径为0.65的1/3英寸物镜也同样适用。由于物镜的整个后透镜必须能够通过分析尼科尔棱镜被观察到，因此物镜的后透镜尺寸不能过大；数值孔径为0.65的1/2英寸物镜则不太合适。分析棱镜可以放置在工作台下方，也可以放置在目镜上方。实际上，将其放置在物镜上方——也就是显微镜中通常的位置——也能达到同样的效果。

对于镜筒而言，2英寸的物镜搭配惠更斯式目镜是非常理想的组合。在将物镜拧到镜筒末端之前，需先以常规方式调整光源，同时转动尼科尔棱镜以形成光场，之后再将物镜拧到开口处，把晶体放在工作台上，最后下降显微镜机身，使物镜与晶体处于适当距离。

鼻件应尽可能靠近晶体，然后仅通过拉管来调整焦距。副镜的焦距则应调整至接近晶体的底部。

不过，光学专家们最近还设计出一种特殊的显微镜（即岩石学显微镜，见第112页图79），供那些希望深入研究这一有趣领域并测定晶体光学轴角的学生使用。

Fuess32最近又发明了一种用于观察双轴晶体的新型显微镜。他认为这种显微镜是必要的，因为普通显微镜中偏振器的开口面积仅为聚光器开口面积的三分之一左右；此外，偏振器和分析器也并非非得使用尼科尔棱镜不可。这一事实是我多年前就发现的。Fuess使用的则是一组薄玻璃板，与早期的纽伦堡偏振仪结构类似。用于调节偏振角度的框架可以轻松调整，而分析器则是一个普通的尼科尔棱镜，安装在物镜上方。照明装置为阿贝三重聚光器，数值孔径为1.40，可按常规方式进行调整。该聚光器的前透镜直径应为11.12毫米，后透镜直径则为30毫米。如此大的聚光器尺寸足以弥补玻璃板带来的光线损失，同时还能让厚度的晶体样本在会聚偏振光下被观察。所使用的目镜应具有较大的视野范围，A型惠更斯目镜最为合适。鉴于冰岛石越来越稀有，重新采用传统的纽伦堡偏振器确实是个好主意。

A. Mickel先生偶然发现，乳白色镜子可以作为一种优质且廉价的替代品，用来取代尼科尔棱镜偏振器。

偏振面的旋转

当将一块石英板（即岩晶），即便其厚度相当大，且垂直于晶体轴线切割后置于偏振器与分析器之间时，就会出现颜色变化，而随着分析器的旋转，这些颜色也会随之改变。

颜色的产生机制是：使用装在两端为普通玻璃的管子中的糖溶液，而非石英。石英与糖所产生的这种效应被称为偏振面旋转，这一名称恰好能够准确描述所观察到的现象。对于普通石英以及糖水溶液而言，需要按照观察者视角下的顺时针方向旋转分析仪，此时偏振面的旋转属于右旋现象。而对于所谓的左旋石英以及无法结晶的糖类溶液，则偏振面的旋转方向相反，观察者必须逆时针方向旋转分析仪。

石英属于单轴晶体，因此只会出现一组环状图案，且没有完整的中心黑色十字形图案。当转动电气石时，其颜色会逐渐变化，呈现出光谱中的所有颜色。通过切割，电气石可以表现出右旋或左旋的偏振特性，或者呈现直线状图案。

方解石——也是一种单轴晶体，仅出现一组环状图案；当转动电气石时，其中的黑色十字形会变成白色十字形。

黄玉——属于双轴晶体，由于晶轴间距较大，因此也只出现一组环状图案。转动电气石时，这些环状图案及颜色都会发生变化。

硼砂——同样是双轴晶体，其颜色比黄玉更鲜艳，但环状图案则不那么完整——由于晶轴间距较大，只能看到一组环状图案。

罗谢尔盐——也是双轴晶体，其颜色分布比前者更广，同时也只能看到一组环状图案。

铅碳酸盐——同样属于双轴晶体，其晶轴间距没有那么大，而且两种类型的环状图案都比硝酸钾的更为分散。

文石——一种双轴晶体；其两轴间距较大，但两种环状干涉图样可以同时被观察到。这是一种非常适合用来展示双轴结构的晶体。

图185——硝酸钾的晶体。

长期以来，人们一直认为所有晶体都只有一条双折射轴；但布鲁斯特发现，矿物界中的大多数晶体实际上都有两条双折射轴，或者说，是存在两条使双折射现象发生的轴；而轴本身则不存在双折射现象。

硝酸钾以六边形棱柱的形式结晶，各棱角约为120°。它具有两条双折射轴。这两条轴分别相对于棱柱的轴线倾斜约2½°，并且彼此之间也相距5°。因此，如果用锤子猛击将硝酸钾棱柱上切下一个小块，再将这两个面打磨得与棱柱的轴线垂直，使其厚度为六分之一或八分之一英寸，然后让一束偏振光沿着棱柱的轴线照射过去，那么就会清晰地看到双重的环状干涉图样。

当连接晶体两轴的直线与初始偏振平面成45°角时，旋转硝酸钾晶体时会看到一个十字形图案；该图案会逐渐变成两条双曲线，如图185所示。但如果再让该晶体旋转半象限，那个黑色的十字形就会变成白色区域，如第二幅图所示。一般来说，这些环状干涉图样的颜色与薄片上的颜色相同，或者与围绕单一轴旋转所产生的环状干涉图样的颜色相同。颜色的顺序从每个图样的中心开始出现；但在距离中心相当于第六个环的位置处，这些环的形态会发生变化。

这些环会环绕着每一根极点，就像椭圆环绕其两个焦点一样。如果硝石晶片的厚度增加或减少，那么这些环的尺寸也会随之改变。

各种盐类的小样本可以被结晶出来，然后浸入加拿大香脂中，以便在显微镜下观察；通过在不同阶段阻止结晶过程，就可以得到更多样化的晶体形态与颜色。例如水杨苷、天冬酰胺、醋酸铜、磷酸硼钠、糖、石灰碳酸盐、氯酸钾、草酸，以及尿液中所含的所有草酸盐，还有该液体中的其他盐类——其中一些在图版VIII中有所展示。

已故的赫拉帕斯博士描述了一种具有特殊偏振特性的奎宁盐。用反射光观察这种盐的晶体时，会看到它们呈现出鲜艳的翠绿色，且带有近乎金属般的光泽；它们看起来就像萤火虫甲虫的鞘翅碎片，外观也与珍珠母素极为相似。而用透射光观察时，它们几乎没有任何颜色，只有轻微的橄榄绿色调；但如果将两块相互垂直的晶体放在一起观察，即使它们的厚度仅为五百分之一英寸，它们相交处的颜色也会呈现为纯黑色。当光线具有轻微的偏振性——比如来自云层、蓝天，或是以65°45′的偏振角度放置的显微镜镜面的反射光——这些小棱柱和薄膜就会显示出互补色：一个呈现绿色，另一个呈现粉色，而它们相交处则呈巧克力色或深栗色，而非黑色。赫拉帕斯博士成功制造出了足够大的人造电气石，可以放在显微镜的物镜上方，这样就不需要再使用电气石或尼科尔棱镜来进行与偏振光相关的实验了。最完美的玫瑰形晶体的制作方法如下：在浓度适中的金鸡纳碱溶液中加入一两滴赫拉帕斯博士所研发的测试液。将几滴该溶液滴在玻璃载玻片的中央，然后静置，直到在载玻片边缘出现最初的晶体。之后将载玻片放到显微镜的载物台上，密切观察晶体的生长情况。一旦晶体长到足够大，就需要停止其进一步生长。

在晶体生长过程中，必须迅速将载玻片移到手掌上，手掌的温暖温度足以阻止进一步的结晶。这些晶体会吸收水分而潮解，因此应将其存放在完全干燥的地方。

图186——该图中使用纹章学中的线条来表示颜色：点状部分代表黄色，实线代表红色，水平线代表蓝色，而对角线则代表绿色。箭头指示了电气石所在的平面：a为蓝色阶段；b为所使用的硒矿的红色阶段。

若要让这些晶体显现出来，只需将载玻片置于显微镜下，而在其下方放置硒矿层以及单个电气石或尼科尔棱镜即可。此时，晶体就会呈现出与所在层面相对应的两种互补色：如果使用的是粉色阶段的电气石，则会呈现红色和绿色；如果使用的是蓝色硒矿，则会呈现蓝色和黄色。所有与电气石平面呈直角的晶体，都会产生与电气石分析板在垂直于偏振板时所产生的颜色相同的色调；而那些与电气石平面成90度的晶体，则会产生互补色，这就好比分析板旋转90度后所产生的颜色一样。

这种检测方法用于鉴定奎宁时相当复杂（见图186，a和b）；这些特殊的晶体不仅会以类似的方式表现出来，而且还可以很容易地被证明具有那种特殊盐类——碘化奎宁硫酸盐的光学特性。

图187——奎尼丁的偏振晶体。

要检测奎尼丁，只需将一滴酸性溶液放在载玻片上让其蒸发至干，然后使用两块成直角交叉放置的电气石来观察那些晶体。如果存在哪怕微量的奎尼丁，立刻就会出现一些带有清晰黑色十字标记的白色小圆盘。这些晶体如图187所示。

如果在检测时使用硒化物舞台，那么在偏光显微镜领域中就会出现最为绚丽的景象：原来的黑色十字会消失，取而代之的是由两种颜色构成的十字形结构，其红色与绿色边缘相互交错，而中间的四个区域则呈现为美丽的橙黄色。当旋转电气石分析板时，这些景象还会发生变化；若使用蓝色舞台，则十字会呈现为蓝色或……

会呈现黄色色调，且该色调会随着分析板的不同位置而变化。这些现象与某些硼酸环状晶体以及通过熔融法制备的水杨酸环状圆盘所表现出的现象类似，不同之处在于奎尼丁的盐类具有比其他两种物质更强的去极化能力；不过，由于制备方式的不同，这些物质并不在考虑范围内。以与奎尼丁相同的方式制备的奎宁，其结晶方式则截然不同；但它偶尔也会形成环状晶体，这些晶体同样会出现黑色十字形图案和白色扇形区域，但其亮度仅为前者的十分之一，这无疑有助于我们轻松区分两者。

图188——在偏振光下观察的尿液中的盐类。
a. 尿酸；b. 碳酸钙的八面体晶体；c. 干燥后的碳酸钙，呈黑色立方体状；d. 碳酸钙的另一种形态，被称为“哑铃形晶体”。

在偏振光下比在白光下更容易观察到尿液中的盐类。冰会发生双折射，而水则只发生单折射。冰的形状为菱形；而雪的晶体结构可视为该晶系的骨架结构（见图189）。一块厚度约一英寸、在平静天气中缓慢形成的透明冰块，在偏振光下会显示出带有十字形图案的环形结构。

图189——雪晶。
与地球表面水结晶的条件相比，雪的形成条件可能更为复杂。许多动物、植物及其他物质都具有双折射结构，例如：平放在玻璃上的羽毛切片、羊眼的角膜、皮肤、毛发、指甲的薄片，以及骨头、牙齿、角、丝绸、棉花、鲸骨的切片；此外，含有二氧化硅的植物茎也具有此类结构。

图190——偏振光下的马铃薯淀粉。

或是燧石；大麦、小麦等。颗粒较大的淀粉能形成漂亮的图案——其中最大的那种可被视为所有其他淀粉的典型代表。它呈现出一个黑色十字形，其两臂在种脐处相交（见图190）。当旋转分析器时，这个黑色十字会消失，而在90°角度时则会出现一个白色十字；在白色十字的两臂之间还能看到另一个颜色较浅的黑色十字，不过已无法察觉任何颜色。但如果在淀粉颗粒与偏振器之间放置一块薄薄的硒化物板，就会出现一系列微妙的色彩，而这些色彩会在旋转分析器时发生变化，在圆周的每个象限中都会呈现互补色。西印度和东印度的木薯淀粉、西米、木薯粉以及许多其他淀粉也具有类似的特征；不过颗粒越小，其图案和颜色就越不清晰。

分子旋转现象

为研究分子旋转的各种有趣现象，需要在显微镜上添加一些必要的装置。首先，需要一个普通的铁制三臂支架，其下臂上需安装偏振棱镜或一组以偏振角倾斜的玻璃板，上臂则安装分析棱镜。待检测的液体应置于高度约为8英寸的窄玻璃管中，该玻璃管需固定在中间臂上。如果在注入具有旋转特性的液体之前将棱镜交叉放置，那么透过分析棱镜的光线就会呈现颜色。如果使用糖溶液，且透过第二个棱镜的光线为红色，而将分析器向右旋转后颜色变为黄色，再经过绿色最终变为紫色，就可以判断这种旋转是右旋的。相反，如果需要将分析器向左旋转，那就说明这种旋转是左旋的。这些现象与双折射物质对平面偏振光的作用所产生的现象完全不同。要在有限的空间内解释如何确定不同物质产生的旋转程度并不容易。应使用单色光。如果我们打算用交叉放置的棱镜来检测糖溶液，那么必须先让分析器上的指针指向零。之后再加入糖溶液，此时就需要……

将分析仪向右旋转23°，这样光线就能被熄灭。这一旋转角度是针对特定密度及柱高条件下的该流体而言的。由于液体的密度和柱高变化时旋转弧度也会随之改变，因此有必要将其转化为与高度和密度相关的单位。比奥给出了以下公式：P = 物质在单位溶液中的量；d为比重；l为柱长；a为旋转弧度；m为分子旋转角。

因此，m = a/(l p d)。

将偏振装置应用于显微镜中，对于观察细微结构具有极大的价值。它也可被视作一种分析仪器，可用于检测同一物质中不同部分之间的密度差异。因此，凡是那些可能存在非均匀折射或双折射现象的动物、植物或矿物界的结构，都特别适合通过偏振光来进行研究。动物体内一些极为精细的组织结构，如肌肉中的微细纤维等，都是通过这种研究方法能够有效研究的有趣对象。化学家可以进行最为精确的分析；晶体学家可以通过精确测定晶体的形态和解理面来研究晶体；解剖学家或植物学家则可以以极高的技巧使用解剖刀和显微镜；然而，在矿物界、植物界和动物界中，仍有一些结构无法通过上述任何方法来观察，唯有借助偏振光的特殊分析手段才能揭示其本质。

晶体的形成与偏振现象

无机界为显微镜学家提供了无数极其美丽且富有研究价值的对象。各种不同的结晶现象可以被用作一项既有实用价值又富有教育意义的课题。尽管我们并不清楚大多数矿物和晶体是在大自然这个巨大“实验室”中是如何形成的，但我们仍然可以通过让大量物质结晶的方式，在一定程度上模仿大自然的创造过程，并观察这些物质的种种特性。

在显微镜的辅助下，这些物质会发生极其微小的变化。在天然晶体中，我们可以寻找用于制造镜片的材料；而各种花岗岩则展现了地壳冷却过程中最早的结晶状态，其在偏振光下的结构显得极为美丽。图版八展示了多种晶体及其他物质。158号样品为红色砂岩的切片，159号为石英的切片，160号为花岗岩的切片。以下列表中的其他盐类及其他物质同样可以在偏振光下形成一系列值得研究的美丽图案：——

盐类：
明矾
天冬酰胺
天冬氨酸。图版八，编号168。
氨的酒石酸氢盐
硼酸
硼砂。编号164。
石灰碳酸盐
苏打
钾的氯酸盐
钡的氯化物
钴
铜与氨
钠
胆固醇
钾的铬酸盐
金鸡纳碱
金鸡纳啶
柠檬酸
马尿酸
汞的碘化物
钾
奎宁

奎宁碘硫酸盐。
肌酸，编号166。
海兔毒素。
铋硝酸盐。
重晶石。
布鲁辛。
铜。
钾盐。
锶盐。
铀。
氨草酸盐。
铬。
铬与钾盐的混合物。
石灰。
苏打。
豪斯的硬化砂岩。
布罗姆斯格罗夫的硬化砂岩。
直布罗陀岩。
来自不同地区的花岗岩，编号160。
角闪石片岩。
拉布拉多石。
挪威岩。
各种类型的石英岩，编号159。
存在于铁矿中的石英岩。
蒙布朗的石英岩。
砂岩，编号158。
缎面石。
各种颜色的硒化物。
含有电气石的锡矿。
草酸。
氨草酸盐。
高锰酸钾。
铅和苏打的磷酸盐。
镁的铂氰化物。
羽状奎尼丁。
红色和黄色的钾普鲁士蓝。
奎尼丁。

桑托宁。
水杨苷。
萨利吉宁，编号162。
镉硫酸盐。
铜，编号161。
铜与钾盐。
铁，编号163。
铁与钴，编号165。
氧化镁。
镍与钾盐。
苏打。
锌。
糖。
酒石酸。
氨硫酸盐。
三磷酸盐。
氨尿酸盐。
苏打。
尿素以及大多数尿液中的沉淀物。
尿酸。

矿物类：
各种玛瑙。
石棉状蛇纹石。
绿玉髓。
石灰碳酸盐。
卡拉拉大理石。

动物结构类：
猫舌石，编号174。
灰鱼鳞片，编号176。
海参的刺，编号171-172。
虾壳，编号175。

植物晶体物质。

Correa Cardinalis叶的角质层。
Deutzia scabra的角质层，编号173。
Elæagnus的角质层。
Onosma taurica的角质层。
Equisetum的角质层，编号170。
兰花的纤维细胞，编号169。
Oncidium bicallosum的角质层。
蕨类植物的梯形导管。
Scyllium Caniculum的角质层，编号177。
各种硅质角质层。
各种淀粉，编号167。

通过将一滴饱和盐溶液滴在事先加热过的玻璃片上，就可以轻松地制造出人工晶体，并且可以在显微镜下观察这一过程。

如果以以下方式将两种或多种化学盐混合在一起，就能得到有趣的结果：在近乎饱和的硫酸铜和硫酸镁溶液中滴一滴溶液到玻璃片上，然后迅速将其晾干。为此，需加热玻璃片，使盐类在其结晶水中熔合，这样在热玻璃上就会形成一层无定形薄膜。将玻璃片放置一旁，让其慢慢冷却；它会逐渐从空气中吸收一定量的水分，进而开始析出晶体。若将玻璃片放在显微镜下观察，就会看到许多地方开始出现晶体生长点。也可以用细针触碰薄膜，从而让盐类吸收少量水分，进而控制晶体的生长。若施加轻微的热量，晶体的生长就会立即停止；此时可以用香脂和薄玻璃片覆盖样本。香脂必须完全覆盖薄玻璃片的边缘，否则水分可能会渗入，破坏晶体的形态。

托马斯先生成功地在极高温度下让“磁性金属的盐类”结晶，得到了非常有趣的结果。图八中展示了通过以下方法获得的铁硫酸盐和钴硫酸盐的晶体，编号163；以及镍钾盐的晶体，编号165：在浓缩溶液中加入……

将铁与少量糖混合，以防止氧化。在玻璃载玻片上滴一滴该溶液，然后立即用酒精灯将结晶水赶走；接着用本生灯将载玻片加热至高温。此时，晶体的形态会立刻发生显著变化，如果操作得当，就能清晰地观察到晶体所呈现的“层状结构”。载玻片绝不能过快冷却，否则晶体可能会从空气中吸收水分，从而导致其形态改变。应在晶体完全冷却之前将其浸入香脂中，并以常规方式覆盖起来。

生物碱的升华——已故的F.R.S.会员盖伊博士提醒显微镜学家，无机物质所具有的晶体形态可能在法医学中发挥作用。此后，美因茨的A.赫尔维格博士对这一现象进行了研究，发现这一方法不仅适用于无机物质，也适用于有机物质，尤其是有毒的生物碱。通过使用白色瓷碟，盖伊博士能够更细致地观察结晶过程，并更精确地控制它。实际上，他能够得到由马钱子碱晶体构成的特征性结晶层，这些晶体的重量不超过1/3000或1/5000粒谷物的重量。吗啡也能产生类似的特征性结晶。对于这类晶体的观察，盖伊博士建议使用带有1英寸物镜的双筒显微镜。不过，不能仅依赖晶体的形态来判断；物质在熔化并转化为蒸汽时的整体行为同样具有很强的特征性，而一旦将这些物质置于显微镜载玻片上并在物镜下观察，再使用试剂处理，则能获得更为理想的结果。不过，此处所使用的试剂并非通常那种试剂。相对而言，显微镜下的颜色测试几乎毫无用处；真正有价值的是那些能形成特殊晶体形态的试剂。例如，碳酸作用于吗啡后产生的晶体本身就具有极高的特征性。然而，那些不熟悉此类实验的人不应出于法医学目的进行这类实验，因为未经训练的人很容易将试剂本身的作用误认为是其对被检测物质的作用结果。关于具体的操作方法，可参阅W.盖伊博士的《论生物碱的升华》一文。

微型光谱仪。

自1859年基尔霍夫首次引入光谱分析技术以来，它就一直吸引着全世界科学界人士的兴趣。显微镜学家、天文学家和化学家都将光谱仪视为最重要的研究仪器之一。在它发展的早期阶段，我们就认为它有望拓展显微镜在病理学与显微学领域的应用，其重要性仅次于天文学与化学领域。最初，阻碍光谱仪得到应用的障碍主要有两方面：一是人们普遍存在对使用该仪器所面临困难的错误认识，二是缺乏相应的使用指南。

事实证明，这种分析方法具有极高的研究价值，通过光谱仪所取得的发现实在令人惊叹。最早将光谱仪作为用于光分析的精密仪器介绍给世人的是两位德国人——物理学家基尔霍夫和化学家本生。1860年，本生成功从杜尔凯姆温泉水中分离出了两种新的碱性物质，这些物质的含量极低，仅0.0002毫克，而光谱分析才能检测到如此微量的物质。在天文学领域的诸多重大发现，要归功于哈金斯、诺曼·洛克耶等人的努力；而那些证明某些金属会发出高折射率光线的发现，则主要要归功于布鲁斯特、赫歇尔和塔尔博特，他们还发现，在可见光谱红光端之外还有特定的光谱带，其距离是整个可见光谱长度的十倍。

在生理学研究方面的发现则要归功于F.霍佩，他在1862年首次描述了人类血液中的吸收带。乔治·加布里埃尔·斯托克斯爵士教授通过实验验证了他的研究成果——他向血液中加入某些还原剂后，能够将鲜红色的血液变为紫色，从而改变光谱中吸收带的位置。他是通过去除血液中的氧气来使血红蛋白发生还原反应的。通过斯托克斯及其他人的方法，我们才得以获得如此宝贵的研究成果。

研究结果，以及对于动脉血与静脉血颜色差异的解释；它还让我们能够弄清红细胞的呼吸能力源自何处，并进一步解释了在之前的研究中无法解释的各种现象。

图191——弗劳恩霍夫光谱线。

从大量相关文献来看，分光镜在医学领域的应用前景似乎与它在太阳化学和地球化学领域中的应用前景相当。这种神奇仪器的诞生源于1802年沃拉斯顿博士的一项发现：他在房间的百叶窗上开了一个狭缝，而非圆形孔洞，结果阳光的光谱不再由多个彩色圆盘组成，而变成了一条条纯色的带状结构，每种颜色都彼此纯净、互不混合。此外，他还发现这条色带并非像牛顿所描述的那样连续，而是被细小的黑线间断地分割开来。

1814年，德国光学学家弗劳恩霍夫几乎独立地发现了这些线条，并绘制出了576条这样的线条，他将其中较为明显的几条命名为A、B、C、D、E、F、G、H，用作比较的标记。他还发现，这些线条之间的距离会因构成棱镜的物质的性质而有所不同；因此，在燧石玻璃、冕玻璃以及碳化二硫制成的棱镜中，这些线条的相对距离并不相同，但它们相对于光谱中各颜色的位置始终不变。1880年，基尔肖夫和安斯特龙又绘制出了多达2,000条弗劳恩霍夫线条，其中一部分在附图（图191）中得到了正确展示。

1830年，伦敦的光学师西姆斯对分光镜的结构进行了改进，他在棱镜前方放置了一块透镜，使得狭缝位于该透镜的焦点上。这样，光线在通过狭缝后会先变成圆柱形光束，然后再进入棱镜。他另外引入的另一块透镜则负责接收这个圆柱形光束。

光线从棱镜中射出后，会迫使棱镜投射出狭缝的影像，而每道光线所对应的影像都可以根据需要被放大。位于棱镜与狭缝之间的透镜被称为准直透镜。因此，化学分光镜的必要组成部分包括：(1) 一个狭缝，其边缘由经过精密磨制的钢制刀刃构成，且彼此完全平行，同时与棱镜的折射面方向一致，以便让一束光线通过；(2) 一个准直透镜——即一个凸透镜，狭缝位于该透镜的主焦点上，作用是在光线进入棱镜之前将其变为平行光；(3) 一个由高密度玻璃制成的棱镜，光线在其中发生折射并发生色散；(4) 一台结构类似于小型天文折射望远镜的观测装置，其位置需使得光线在从棱镜射出后能够穿过它。以上就是单棱镜化学分光镜的基本构成。

在显微镜上使用的仪器则是“直接观察式”分光镜，它由两块燧石玻璃棱镜组成，这两块棱镜被加拿大香脂粘合在一起，三块棱镜共同构成分光镜结构，人们可以直接用眼睛观察光谱。最早设计的微型分光镜如图192所示，即为布朗宁-哈金斯型分光镜。

不过，是索比先生提出，棱镜应采用高密度燧石玻璃制成，并且要能够以两种不同的方式使用——在一种使用方式下，其色散效果应为另一种方式下的两倍，但入射光与出射光之间的夹角在这两种状态下应保持不变。

图192——布朗宁-哈金斯微型分光镜。
图193、图193a。
图193和图193a展示的是用于两种不同位置的棱镜，其中i与i′所对应的角度与I与I′相同。
对于大多数吸收带而言，尤其是那些较弱的吸收带，应使用处于第一位置的棱镜，因为此时其色散效应最小；而当需要更大的色散效果，以便更清晰地分离某些特定谱线，或观察金属的谱线以及太阳光谱中的夫琅禾费线时，则必须像图193a所示那样使用棱镜。这种方法非常适合用于液体或透明物体，当然不适用于不透明物体。
为了同时实现这两种功能，就需要某种可直接用于显微镜上的直视棱镜。图194展示了赫歇尔发明的一种直视棱镜结构。RR′线表示光线通过棱镜后的路径，可以看出出射光线R′与入射光线R平行且重合。
图194a则展示了一种更为紧凑的结构。根据所需的色散程度，可以使用任意数量的这类棱镜（PPP）。它们的安装方式类似于尼科尔棱镜，直接安装在显微镜的目镜上。如果使用负透镜，则缝隙SS应置于第一块玻璃的焦点处；如果使用正透镜，则应置于第二块玻璃的下方。缝隙的一边是可移动的，在使用仪器时，首先将缝隙打开较大，以便能够清晰地看到物体。需要获取光谱的物体部分……

然后将待检测的光线与狭缝的固定边缘对齐，再通过旋动活动边缘，直到产生明亮的彩色光谱。稍调整焦点即可轻易找到吸收带。这种装置无需任何预处理即可用于不透明物体；如果需要的话，还可以将同一个棱镜放置在显微镜的载物台下方，并使用显微镜目镜中的微米刻度尺，从而避免使用多种复杂的设备。图194。图194a。后来出现的一种更先进的仪器是Sorby-Browning目镜（图195），其剖面结构如图196所示，可直接插入显微镜的镜身中，其棱镜被装在可随时取出的小管内。棱镜下方是一个消色差目镜，两个透镜之间有一个可调节的狭缝，上透镜配有用于调整狭缝焦点的螺旋装置。还有一个可调节的侧向狭缝，当需要时，可以让另一束光线从任何需要与其在显微镜载物台上放置的物体的光谱进行比较的物体中射出。这第二束光线会照射到装置内部适当位置的一个极小的棱镜上，然后被反射回来。

复合棱镜，能在与样品产生的光谱相同的视野中形成光谱。
A为黄铜管，用于安装复合直视棱镜；B为带螺旋装置的调节头，可用于调整消色差目镜的焦距；C在剖面图中表现为由三个棱镜组合而成的结构。另一根与C垂直的螺丝用于水平调节狭缝，由于位置关系，该螺丝在图中无法清晰显示。这根螺丝的头部较大，一旦识别出来就不会与另一根螺丝混淆。DD为用于固定小管的夹具，这样就可以将其中物质产生的光谱与样品产生的光谱进行比较。E为一个圆孔，用于安装方头螺丝，通过该螺丝可以打开或关闭狭缝，从而控制形成第二种光谱所需的光量。光线进入E附近的圆孔后，会撞击到装置右侧的部分，然后透过复合棱镜的狭缝反射回来。如果将某个发光物体放置在适当的位置，就可以得到它的光谱。F标出了目镜的场镜位置。该仪器所用的管子是专为与其相连的显微镜设计的。使用此仪器时，需将F作为目镜装入显微镜的管子中，同时确保目镜顶部的狭缝方向与棱镜下方的狭缝方向一致。接着，将所需的物镜安装到显微镜上，再将需要观察光谱的物体放置在工作台上。如果工作台是透明的，可使用工作台反射镜来照明；否则则可使用反射镜、Lieberkühn光源或暗箱以及侧向反射器来进行照明。

如果聚光器不透明，则需取下A，然后使用图中标注未显示的、与DD垂直的加工头来打开缝隙。当缝隙足够大时，整个装置便可以像普通目镜一样使用，此时可以以常规方式对任何物体进行对焦。在对准物体后，再装回A，并逐渐缩小缝隙，直到获得良好的光谱。将物体稍微偏离焦点，光谱的质量会进一步提升。

剖面图。

图197和197a——贝克-索比微型分光镜的目镜，按一半比例绘制。

光谱中的每一部分在折射率上都与相邻部分略有不同，只有通过精确地对准该特定部分，才能显现出细微的谱带或线条。这可以通过加工头B来实现。如果不严格遵循相关操作步骤，那么在进行精细观测时就会遇到困难。

在E的对面有一个小镜子，它类似于显微镜载物台下方的镜子，安装方式也类似。通过这个镜子……

光线可能会反射进入目镜，这样，一个光源就能产生两个光谱。

微型分光镜的使用方法：

初次使用微型分光镜的人应首先通过将其对准天空，并观察调节狭缝大小时的效果，来充分了解该仪器的工作原理。可以转动图195和197中的螺丝C来实现这一目的。当狭缝关闭时，光谱线会更加清晰可见。该螺丝用于缩短狭缝的长度，此时光谱会呈现为一条由各种颜色组成的窄带。螺丝E则用于控制从D上方开口进入的光线量。适合用来研究吸收带的物质包括稀释后的苯胺染料、茜草、高锰酸钾以及血液。由于不同颜色的折射率各不相同，因此需要通过螺丝E来调整焦点。如果想要观察非常微小物体的光谱，则需取出装有棱镜的管子，打开狭缝，将物体置于视野中心；随后需部分关闭垂直和水平的狭缝，再重新装上棱镜，然后使用合适的物镜来观察光谱。对于常规观测而言，1.5英寸或2英寸的放大倍率就足够了；但对于极微小的物质，则需要更高的放大倍率，这样才能让单个血细胞显示出其特有的吸收带。在获得物体最清晰的图像后，可稍微将其调焦失真，然后用微型分光镜的目镜替换掉惠更斯式的目镜。对于不透明物体，则应利用牛眼聚光器或侧反射器来通过反射光进行观察。索比先生使用双筒显微镜，这使他能够方便地调节物体的焦距以及使其失焦。

在观察晶体或其他小型物体时，应在它们下方放置一个小纸板光圈；而在观察装在容器中的液体的光谱时，则应在装有1/2英寸或2英寸物镜的管子上套上一个直径为1/10英寸的孔的小盖子。那些在红光区域产生吸收带或线条的物质，在人造光下最容易观察到；而那些在紫光区域产生吸收带的物质，则在日光下更容易被观察到。

遵循这样的规则，我们就不太可能将吸收光谱中的谱带与弗劳恩霍夫线混为一谈了。例如，如果某个谱带的边缘恰好与某条弗劳恩霍夫线重合，观察者很可能会误以为该谱带的边界更加清晰，且一侧的过渡更为突然，而实际上并非如此。

标准光谱刻度——用于分光镜的刻度单元。

图198。

刻度单元与管子——这些要么由光学仪器制造商直接提供，要么可以用气压计用的小管子制成，只需将管子的边缘磨平，然后将其粘在普通的玻璃片上即可。图198展示了通常会使用的各种刻度单元和管子；而那些常用于放置样品的小型扁平管则可作为参照管，利用其侧面反射出的光谱来进行对比；由于这些管的直径不同，因此可以检测出待测液体中两种或更多种不同的颜色深度。

对于许多其他类型的液体来说，图198中所展示的那种倾斜式的刻度单元会非常有用，因为这样无需将液体从显微镜的载物台上取下，就能检测出不同深浅的液体颜色。较深的刻度单元是由长度约为半英寸到一英寸的气压计管子制成的，其一端被粘在一片扁平的玻璃上，另一端则暂时或永久地用一小块玻璃覆盖，这块玻璃通过毛细作用固定在原位，这样就可以将管子倒置使用。

所需试剂：稀释后的氨水、柠檬酸、酒石酸钾钠溶液（后者用于防止沉淀物的生成）。

铁的氧化物），以及铁的氧化亚合物与氨的硫酸盐复合物（用于使血液脱氧等）。在某些特殊情况下，则需要稀释的盐酸、纯化的硼酸以及硫酸钠。

血迹的特征会随着时间的推移以及血液与其它物质结合方式的改变而变化。在运用显微光谱仪检测血迹时，这一点非常重要。在处理重要案件时，所使用的光谱仪应配备复合棱镜，其色散能力要足够但不要过强，否则光谱带会变得模糊不清。

如果血迹是刚形成的，其中的着色物质就只有血红蛋白。血红蛋白很容易溶解在水中，经过适当稀释后就能形成氧合血红蛋白的光谱。当向其中加入氨、少量酒石酸氢钾以及一小块亚铁盐，并在无空气的环境中仔细搅拌时，光谱就会变为还原型血红蛋白的光谱。再次搅拌，让溶液尽可能接触空气后，原来的两条光谱带又会重新出现；若逐渐加入少量柠檬酸，颜色就会开始发生变化，那些光谱带也会逐渐消失。如果血液量很大，红色区域会出现一条新的光谱带；继续加入氨虽然能让溶液恢复透明，但却无法让原来的光谱带重现，因为血红蛋白已经永久性地变成了血红素。正是这一反应使得血液与其他大多数着色物质区分开来，因为其他物质在经酸处理后会通过碱的作用恢复到原来的状态。关于血液的光谱分析，还有许多有趣的现象，马埃蒙恩博士在其著作《光谱仪在医学中的应用》中对此进行了详尽的解释和说明，图迪库姆博士的报告和图表也提供了最完整的资料。英国皇家学会会员乔治·斯托克斯爵士是最早认识到血红素光谱现象重要性的人之一。在霍普首次指出这一事实之后，他进一步证明了这种着色物质可以存在于两种氧化状态之下，而且当这种被他称为“血色素”的物质处于不同氧化程度时，会产生截然不同的光谱。附在他著作中的图表……

paper37无法完美呈现光谱中的变化情况。

1号——动脉血，鲜红色血液。

2号——静脉血，紫色血液。

3号——经醋酸处理的血液。

4号——血红素溶液。

图199——乔治·斯托克斯爵士绘制的血液吸收带图表。

亚硫酸铁或亚氯化锡能够使色素发生还原反应，但一旦暴露在空气中，氧气会被吸收，此时溶液又会显示出更氧化状态下的特征光谱。

从血液色素中提取的不同物质会产生不同的光谱带。因此，血铁素会在红色光谱的D区产生一条谱带；而血红蛋白则会在D线与E线之间的黄色光谱区域产生两条谱带，其中第二条谱带的宽度是第一条的两倍。这些吸收谱带会因所使用的溶液浓度以及血液盐类溶解于其中的介质不同而有所差异；不过，只需极少量溶解在水中即可形成非常清晰的谱带。B代表光谱的红色端，而G则代表接近紫色端的绿色端。

光谱的标定——在显微分光镜的剖面图（图196）中，可以看到该仪器的内部结构，以及将亮点投射到上棱镜表面的装置。这种标定是通过将标准光谱作为参照物来实现的（图198），该标准光谱位于AA位置，由R处的小镜子照亮，并通过C处的小透镜聚焦，这样在观察仪器时就能看到被精确划分为一百等份的光谱，同时也可以立即读取刻度数值；唯一需要注意的是要确保D线（如果无法观察到D线，则为钠线）始终位于刻度上的同一位置。要在这一刻度上标定吸收光谱，就需要画一条与刻度划分数量相等的长度的线，然后在上面标记出各谱带的位置。布朗宁先生提供了已经打印好的、可直接使用的刻度表。不过，正如索比先生所指出的，光谱的标定需要仔细考虑；由于刻度划分的数量取决于干涉膜的厚度，因此必须确定应采用多少个刻度划分。最初人们认为10个最为合适，但实际测试后发现这个数字对于实际应用来说太少。20个则太多，因为那样就很难数清这些刻度了。12个则是最合适的数量：它易于记忆，精度足够高，而且还有其他实用优势。当有12个刻度划分时，钠线0的位置可以非常精确地落在3½处；通过调整干涉膜，使明亮的钠光恰好落在谱带中心，同时让尼科尔棱镜也精确地对准3½位置，这样就能保证仪器的平行性，进而获得更广阔的观测视野。从下图可以看出该刻度表的总体特征，图中各谱带都有编号，下方还标注了主要的夫琅禾费谱线。中心位置为……

这些带为黑色，两侧逐渐变暗，变暗部分的宽度与中间的亮区大致相等。将黑色带的中心分别标记为1、2、3等，亮区的中心则标记为1½、2½、3½等；每条带的下边缘分别为¾、1¾等，上边缘则为1¼、2¼等。这样，我们就可以用肉眼将这些区域再划分为八等份。这一划分方式已足够满足当前研究的需求，也几乎相当于在普通气体灯或日光条件下所能观察到的整个光谱的1/100。红光端的吸收带在灯光下最容易观察到，而蓝光端的吸收带则在日光下更易被看见。

（红光端）（蓝光端）

图200——

根据这个刻度，太阳光谱中一些主要谱线的位置大致如下：

A ¾ B 1½ C 23/8 D 3½
E 511/16 b 63/16 F 7½ G 105/8

起初人们使用易于制备的硒化物晶片，因为其平行面可以被切割成近乎所需的厚度；不过其消偏能力会随温度变化而大幅改变。即便只是普通的大气变化也会使谱线位置发生变化。而沿着晶体主轴方向切割的石英则受影响较小，不存在同样的问题，但这种石英的制备相当困难。其各面必须完全平行，厚度约为0.043英寸，还需通过逐步打磨直至钠谱线出现在正确位置。这一过程必须非常小心，因为厚度相差1/10000英寸就会使其几乎失去使用价值。

两个尼科尔棱镜以及位于其间的平板被安装在一个管子里，该装置还与一块黄铜相连，这样一来，光圈的中心就能恰好与实验中使用的各个单元的中心对齐。必须格外小心地确保这种对齐关系，这样无论哪个单元或整个装置都可以直接放置在工作台上并处于正确位置，无需进一步调整，从而节省时间和精力。

花色素的吸收光谱

1869年，我在《皇家显微镜学会杂志》上发表了一篇关于对植物和花卉中的色素进行光谱分析所得结果的论文，其中一些结果在很多方面都颇具意义。我检测了数百种不同的样本，由此得出结论：花朵中的色素主要是由光照中的紫外线对植物原生质的化学作用所形成的，而非土壤的作用。不过，由于某些植物的根系，比如阿尔卡内特植物的根系，其色素会溶解在油中，而在酒精或水中则溶解度较低，因此只有经过长期而细致的研究才能得出任何结论。不过，当时也有一些结果相当有趣，例如在金鸡纳树叶绿素的三种不同溶液中所观察到的现象：其中一种溶解在酒精中的溶液几乎无色，仅有微弱的绿色，其光谱让我大为震惊——它出现了四条清晰的吸收带：一条位于红色区域的深色锐线；另一条位于橙色区域，宽度稍窄，与钠线D重合；还有一条位于绿色区域，大约在b点，与铊的绿色吸收带重合；第四条则位于蓝色区域F，宽度与红色区域的吸收带几乎相同。而用醚制成的溶液则呈现出不同的结果：它也只有三条吸收带，与上一种情况类似（不过所有吸收带的强度都较低）；不过蓝色区域的第四条吸收带并不明显，因为该光谱段的能量都被绿色区域b点稍远处的地方吸收掉了。这种溶液呈深翠绿色，即便稀释后这一现象也不会改变。酸性酒精溶液的颜色也与前者一样深绿，但它只显示出红色区域的宽而锐利的吸收带，以及两条非常……

在D线和b线所处的位置上，分别有微弱的幽灵状光谱带。

对植物叶绿素进行的进一步研究得出了有趣的结果：叶绿素可在无需加热的情况下被酒精溶解并经过数小时的处理；有些植物使用的是新鲜叶片，有些则是干燥后的叶片。共出现了五类现象，但所有现象中的红色吸收带都较为宽且边缘清晰明确，有些现象仅存在这一条吸收带，紫丁香就属于这类。

还有两类现象存在两条吸收带。一类是红色和橙色吸收带，紫薇、欧洲接骨木和艾菊都属于此类；另一类则仅有红色和绿色吸收带并存，常春藤就是这类植物的代表，无论使用的是去年的叶子还是早春的叶子，实验结果都是一样的。

第四类现象则是前两类的光谱叠加在一起，同样会出现三条吸收带，即红色、橙色和绿色吸收带，分别位于C、D和b位置。这是数量最多的一类，我有三四十个这样的例子，例如二年生柳叶菜、劳雷斯蒂努斯等，它们都属于红树皮叶片经酒精处理后的典型例子。

第五类现象则具有与上述红树皮酒精溶液相似的特性。但我只发现了八种这样的植物，而且它们的显色强度并不完全相同，分别是：越橘、黑莓、茶、莨菪、洋地黄、番泻叶以及红树皮。当时看来，这些研究结果值得进一步深入探讨，以得出更实用的结论。需要指出的是，在为显微光谱仪准备植物色素时，必须注意只使用少量酒精来过滤溶液，并在非常温和的温度下立即将其蒸发至干燥状态，否则如果试图让色素保持液态，它们会很快分解。此外，在生成特征光谱时还需要使用各种试剂，其中最有用的试剂就是亚硫酸钠，它可以将不同的颜色分类。

从植物中提取色素时，最好使用稀释的酒精溶液，然后在长度约为四分之三的柱状装置中观察光谱。

高度为一英寸。通过这种方法，完全可以确定叶绿素的光谱存在七个明显的吸收带。

如需了解这一有趣主题的更多信息，建议读者参阅索比先生发表于1867年《皇家学会会刊》第92期的论文《利用光谱显微镜对动植物色素进行定性分析的确定方法》。

第四章 实用显微镜技术：显微镜的操作方法与使用技巧

本章旨在探讨如何以最佳方式运用显微镜及其相关设备。首先，使用者应选择一处安静的场所作为工作地点，理想情况下应是朝北的房间，且避免有车辆经过而产生的震动。所选用的桌子应当坚固，并配有抽屉，以便将各种工具放置其中，随时取用。显微镜的摆放角度也应适当，这样才能让操作者舒适地工作，同时不会给颈部肌肉带来负担或使眼睛疲劳。另一个重要因素就是光源。在某些方面，自然光具有优势；它可来自晴天时的白云，但通常来说，使用质量良好的灯具能获得更理想的成像效果，因为这类灯具易于控制，且可以调整到与显微镜合适的距离和高度。对于学生而言，拥有优质的灯具与那些从事更高级显微镜研究的人士一样重要。

无论光源来自何处，都绝不能过度照明。将样本放置在显微镜的载物台上后，应先将镜筒下降至距离样本四分之一到半英寸处，然后通过目镜慢慢上升，直到看到清晰的图像为止。之后便可使用微调功能来进一步精确调整视野中各部分的焦距。

当使用1/4英寸的物镜时，需要准确调整焦距；因为当光线从反射镜以斜向方式照射在样本上时，样本的细节才会显现出来。如果使用的是1英寸的物镜，则情况有所不同。

通常情况下，光线强度会超过所需水平，因此必须通过光圈来调节光线强度。

更为常用的是可下降到工作台下方的光圈装置——当其调整至适当位置时，就能实现各种所需的照明强度。

若要照亮不透明物体，应利用靶心透镜从上方照射光线（见图201）。对于日光条件，该透镜与位于其4英寸处的光源之间的焦点距离约为3英寸；而对于人造光源，则为2英寸。较大的物体可以直接放在显微镜的工作台上，而较小的物体则需放在玻璃载片上或用工作台夹具固定。

从上方照亮物体时，必须仔细避免所有来自反射镜的光线，或是可能从工作台下方进入物镜的光线进入物镜。暗场照明是一种将透明物体呈现为不透明物体的方法。其原理是让所有光线都从物体下方照射过来，但以一定的倾斜角度照射，使得光线无法直接进入物镜，除非被物体阻挡；使用温纳姆抛物面镜可以最有效地实现这一效果。

各类玻璃镜片都需要定期清洁，可使用柔软且经过清洗的麂皮进行清洁。物镜的表面可以小心擦拭，但不可拆卸或损坏其结构；可以使用一支短而粗的骆驼毛刷来清理后部镜片上的灰尘，这样不会对镜片造成任何损害。如果是浸没式物镜，则需小心清除前部镜片上的液体，因为即使是蒸馏水也会留下痕迹。关于去除油污的方法，请参阅第171页的特别说明。

在偶尔需要对目镜进行清洁时，必须拧下装有目镜的部件，然后逐个更换目镜，以避免它们位置颠倒。

通过显微镜观察时，转动目镜即可发现其上的污垢；但如果物镜不干净或出现损坏，通常只能表现为观察到的物体有模糊现象。

当物镜正在使用中但并未安装在显微镜上时，应将其以螺纹朝下的方式放在桌面上，以防止灰尘进入透镜。使用完毕后，务必将物镜放回其黄铜制保护盒中。在不使用显微镜时，使用大的钟形玻璃罩作为防护措施，可以有效防止灰尘进入仪器。

通过目镜观察时，务必让眼睛紧贴目镜的盖子，否则整个视野将无法清晰显示，而只会呈现为一个照明均匀的圆形区域。如果睫毛的影像出现在目镜上，那就说明观察者是正对着目镜看，而非透过它观看。

关于反射镜：反射镜的工作焦距是指能使载物台上的物体影像清晰呈现在反射镜上的那个焦距。换句话说，反射镜的焦点就是能让平行光线准确聚焦在物镜上的点。如果使用人造光源，那么灯焰应该是可以辨认的；若稍微改变反射镜的倾斜角度，灯焰的影像就会偏离视野范围。

光线在反射镜的凹面会被最强烈地反射出来，而平面则会导致光线扩散且强度降低。通过将反射镜倾斜后再调整，就可以获得斜向光线，从而照亮观察区域。显微镜的所有操作机制都很容易快速掌握。如前所述，物镜是根据具有相同放大倍率的单个透镜的焦距来命名的。例如，2英寸物镜指的是那种具有相当于焦距为2英寸的单一透镜的放大能力的组合，依此类推。

参考其他放大倍率。通过使用不同的目镜，可以获得多种不同的放大倍率；例如，2英寸的物镜搭配深目镜时，其放大效果与¼英寸物镜搭配普通目镜时的效果相同。实际上，在某些观测场合中，使用宽角度低倍率物镜再搭配深目镜或补偿目镜，会更具优势。

此前已经解释过：两个物镜中，一个的放大倍率远高于另一个，但两者的数值孔径相同，那么它们所能呈现的细节程度也是一样的，只是高倍率物镜能将细节展示在更大的范围内。也就是说，如果用数值孔径为1.0的¼英寸物镜能够分辨出某种结构，那么用数值孔径相同但放大倍率为两倍的1/8英寸物镜，其分辨能力并不会超过前者。正因如此，有人质疑高倍率物镜——尤其是那些为了让更强的光束通过而设计的昂贵油浸式物镜——是否真的比最优质的干式消色差物镜，甚至在某些情况下比中等孔径的物镜更适合日常研究工作。毫无疑问，对于组织学（生理学和病理学）研究而言，后者完全能够满足研究者的需求。

初学者或业余爱好者最好从中等倍率的物镜开始使用，比如2英寸、1英寸、½英寸、4/10英寸或¼英寸的物镜。这些物镜再加上A型和B型目镜，就可以实现30到250倍不等的放大倍率。

物镜的穿透能力也是一个需要考虑的因素，因为高倍率物镜的调整相当复杂，而在某些情况下，为了获得更清晰的图像，其穿透能力反而会下降。不过，物镜的穿透能力始终被认为具有或多或少的重要性。在特定条件下，它有助于更清晰地观察结构。通常来说，工作距离越大的物镜，其穿透能力越好。从理论上讲，物镜的穿透能力会随着角孔径的增大而按平方比例下降。因此，医学生选择物镜时完全有理由考虑这一因素。

我所列出的这些目标，因为它们更适合他的工作与研究方向。目标的清晰度是一种相对质量，不同目标的清晰度评价标准也会因人们的目标差异而有所不同。不过，在观察生物体时，比如水绵或轮藻细胞内的结构，显然那些具有更高清晰度的目标会更受青睐。

分辨能力——这是细菌学家极为看重的性能。采用高角度消色差油浸物镜，并搭配补偿目镜后，其分辨能力会显著提升，因为它能够接收并重新组合那些传统消色差物镜因角度孔径较小而无法捕捉的衍射光谱。当孔径从180°缩小到128½°时，分辨能力的损失可达10%，甚至更多。因此，分辨能力取决于进入显微镜的光线的质量和数量、收集尽可能多光线的能力以及对焦的精确度。换言之，它取决于显微镜照明系统——镜子、消色差聚光器、物镜和目镜——之间的协调性。如果以硅藻作为测试对象，需要注意的是，即便在同一物种中，其细胞内线条之间的距离也存在很大差异。正因如此，使用像诺伯特线这样具有已知精确度标准的线条更为合适。以下例子足以说明120°视角的1/8英寸干式物镜在识别19条刻线时的作用，这些刻线的间距相当于1/67000英寸。在适当照明条件下，该物镜可以清晰地显示出所有刻线；但当孔径被缩小到110°时，第18条刻线已无法分辨；再缩小到100°时，第17条刻线也难以区分；降至80°时，只能勉强看到第14条刻线；而降至60°时，第10条刻线才刚刚能被识别。

视野的平坦度——由于浸液系统的出现，物镜的这一性能已失去了以往那么重要的地位。有些学者认为这是“光学上不可能实现的”。补偿目镜的作用在于缩小视野范围，因此物镜边缘的缺陷所带来的干扰也就相应减少了。不过，关于一个优质物镜所应具备的两种核心性能——分辨能力和视野平坦度——中哪一种更为重要，目前仍没有明确的结论。

分辨率始终可以通过相同的透镜组合来获得。无疑，通过观察合适的物体以及所得图像的清晰度，可以更准确地确定透镜的屈光力；为确保这一点，需要使用强度约为物镜光圈大小四分之三的轴对称光锥。总而言之，“所有物镜的焦距与其成像的清晰度密切相关，而成像清晰度又取决于物镜的聚光能力，进而影响其放大效果；此外，焦距也是透镜对平面波产生的曲率，它与实际焦距互为倒数。这一数值通常以屈光度这一表示曲率的单位来表达。”对于显微镜使用者而言，有一个公认的原则：仅靠强大的穿透力或高分辨率的物镜并不足以完成各种观测任务。最终结构的细节越精细，物镜的光圈就需要越小；反之，基本结构的尺寸越小，物镜的光圈则需越大。任何使用显微镜进行研究的人，在观察生物体的运动、或是研究微小的硅藻或鳞片的结构时，都必然会意识到这一原则的真实性。关于照明条件的测试——C·塞勒博士认为人类血液细胞是检验照明效果的最佳对象。他采用以下方法进行测试：准备一块普通的干净玻璃载玻片，在其边缘附近滴上一滴用针刺破手指所取的新鲜血液。再取另一块大小相同、边缘经过打磨的载玻片，将其一端以45°角接触那滴血液，然后快速均匀地拖过下方的载玻片，这样血液细胞就会均匀地分布开来。由于血细胞呈透镜状且表面凹陷……

这些中心点就像许多小玻璃透镜一样，如果光线调节不当，就会出现衍射环。40

解读错误——对于显微镜操作者而言，能够准确判断被观察物体的性质与特征至关重要。通过透射光来观察物体时，其特性往往容易误导人的判断和视觉感知。因此，必须格外小心，以避免出现解读错误。在各种测试对象中，硅藻类结构元素的精确性质就引发了诸多不同意见。此外，弹尾目昆虫中的豆形虫以及与其同类的糖粉虫，其结构同样存在争议。R. Beck先生在《皇家显微镜学会会刊》上发表的一篇有价值的论文中指出，糖粉虫的体表鳞片可以被处理成与其实际结构截然不同的样子。

图203——糖粉虫体表鳞片的局部结构。

在那些较为常见的鳞片上，那些明显的纹路表现为一系列双线。这些双线彼此平行，且以一定的间距贯穿整个鳞片的长度；而其他线条则通常要模糊得多，它们从鳞片的基部向外延伸，在靠近鳞片末端时与鳞片的轮廓方向一致。此外，鳞片的两侧还呈现出断续的形态，这与两组线条简单地相互叠加或形成“交叉阴影”的情况截然不同（见图203，编号1和2，上部）。

这些鳞片实际上是由某种完全透明的物质构成的，因为水会立刻几乎完全抹去其上的纹路，但当水分蒸发后，这些纹路又会重新显现出来。因此，无论在何种情况下它们都能被看见，都是因为光线被鳞片表面的不规则结构所折射所致。以下实验不仅证实了这一事实，同时还揭示了鳞片各面的结构——仅凭未受影响的纹路形态是无法判断这些结构的：

“将一块干净且干燥的载玻片压在昆虫的身体上，取下一些鳞片，然后用一块薄玻璃将其覆盖，可在玻璃的每个角处用少量胶水固定，使其不会移动。此时，编号3所示的图像便可以看作是各部分的放大截面图：A B代表载玻片，C则是紧贴在其上的鳞片，D则是那块薄玻璃盖。如果在薄玻璃的边缘滴一小滴水，水会因毛细作用而渗到下方；但当水接触到鳞片C时，它会先在鳞片与载玻片A B之间流动，因为那里的吸引力更大，因此与载玻片接触的那侧的纹路会被抹去，而另一侧的纹路至少在一段时间内仍保持不变。在这种情况下，那些有明显标记的垂直线会消失，而那些放射状的线条则会变得连续。（见编号1，左下部分。）若想对鳞片的另一面，即内侧表面进行同样的实验，只需将最初用来取下鳞片的玻璃块移开，再把鳞片放到另一块玻璃上，然后重复之前的操作即可。此时，放射状的线条会消失，而垂直线则会变得连续。（见编号2，左侧部分。）因此，这些结果表明，那些断续的……”

这种图案是由不同表面上的两组连续线条构成的，每组线条都是由于鳞片外表面的波纹或褶皱所形成的。图1和图2是一幅透明标本图的局部，这些鳞片的不同部位恰好被磨掉了。图4展示的是处于干燥状态下的小型鳞片的局部结构；在上部，那些不连续的线条与大型鳞片两侧的线条颇为相似；但在下部，当强度相等的线条几乎以直角交叉时，这些线条就完全变成了点状，而图5则展示了当两块鳞片相互重叠时所产生的相同图案，尽管单独来看时每块鳞片上只有平行的垂直线条。

图204——图204a中的外膜。红色珠子所在平面的外膜，以及由光栅中各个孔洞交替投射出的珠子所在平面；当降低光栅位置或调整焦距时，白色的间隙会变成红色或蓝色的珠子。

所使用的显微镜为蔡司1/12英寸消色差油浸式显微镜，数值孔径为1.40，放大倍率为1,750倍。

一位经验丰富的观察者这样说道：“实际上，我们的消色差显微镜在处理有条纹结构的物体时的分辨能力，在伍德沃德博士的手中达到了极致。当时，Amphipleura pellucida依然是已知最精细的硅藻结构。后来，当我使用蔡司的1/12英寸消色差显微镜后，发现其完全没有色差，于是我很快确信它具备更高的分辨能力。”

这种放大能力使得人们能够将阀门中那些难以用普通显微镜观察到的不同结构层分开。正是由于这一放大能力的提升，我才能将Pleurosigma formosum的阀状结构——原本被认为是一整块的燧石板——分割成三层，而这是此前根本不可能做到的；这实际上证明了：如果没有相应的光圈，放大作用几乎毫无意义。

史密斯先生指出：“这些硅藻的微观结构都是按照一定的规律构成的，每一种都由两层或更多层组成：(1)像Pleurosigma balticum那样由两层构成的阀门；(2)像Pleurosigma formosum那样有两层，其上还有呈对角线分布的网格状结构及次要标记；(3)像Pleurosigma angulatum那样由两层网状结构构成，其上的纹路或网格细度可达1/50000英寸。还有五种硅藻也具有这种复合结构。在某些层面上有珠状或半球形结构，而在其他层面则有凹陷或坑洞，这些特征在显微照片中表现得非常清晰；阀门的部分缩小图像则显示在图204和204a中。”

接下来展示的是Pleurosigma angulatum的硅藻阀的一部分，它是以4,500倍的高倍率拍摄的显微照片。

图205——根据已故的R. Beck先生的照片所制作的旧式玻璃杯的截面图。

解读上的错误可能源于干式物镜所提供的狭小照明范围，或是为了解决这些难以观测的物体而采用的斜向照明方式，还有物体自身折射作用所产生的各种光影。不过最常见的错误，还是由物体自身折射作用所导致的明暗反转所造成的。为便于说明，我在此展示两张经过缩放的照片，它们分别展示了旧式玻璃杯的一个小截面——该玻璃杯表面布满了许多半球形结构，照片是通过透射光拍摄的（见图205）。

这些图片很好地体现了在与我们习惯于用显微镜观察硅藻阀片时极为相似的条件下，要确定物体结构所带来的困难。如果将这两张照片放在强光下观察，就会看到截然不同的景象：在一张照片中，那些半球形结构看起来像是凹陷；而在另一张照片中则像是凸起的珠子。实际上这两张照片都是基于同一底片拍摄的，只是装裱方式相反；因此这种看似不同的现象其实是由于照明不均匀造成的，而人脑则将其误认为是明暗差异。

如果在一块薄玻璃板上镶嵌许多大小相同、间距相等的平凸透镜，且这些透镜的焦点几乎位于同一平面上，那么也会出现与上述类似的现象。当物镜的焦平面或视平面与该平面重合时，由于光线过度集中到每个透镜上，就会形成一系列亮点。如果让视平面与透镜的表面重合，这些点则会呈现为暗色，因为光线会被折射到此时已处于失焦状态的点上。最后，如果让视平面与透镜下方包含其焦点的平面重合，这样每个透镜就相当于与物镜结合在了一起，此时又会因为光线在这些点上的汇聚而形成另一系列亮点。此外，由于形成第二系列亮点的光线包含了所有能够进入物镜的光线，而第一系列亮点则仅由光锥内的光线形成，因此显然第一系列的模糊范围要小得多，其亮点的清晰度也高于最后一系列。

在所有物体中，没有哪一类比Podura（Lepidocyrtus cervicollis）的鳞片更引发过关于其精确结构的诸多讨论。史密斯先生专注于研究这些鳞片的精细结构，我认为他成功地弄清了这些极其微小的鳞片的结构——此前人们将这些鳞片描述为“感叹号”。借助与研究pleurosigma formosum时所用的相同技术，那些传统的标记已经消失，取而代之的是轮廓清晰的“小羽状结构”。通过仔细调整焦距，可以看到一系列白色针状结构，其间还有次级结构。史密斯先生拍摄的某块鳞片显微照片显示，这些针状结构嵌入在基底膜的褶皱中；在他看来，这无疑证明了这些突起结构确实存在，不能再被视为虚幻的影像。最近，我收到了一张由J. W. Gifford先生用Swift品牌的1/12英寸消色差物镜拍摄的Podura鳞片显微照片，该物镜的数值孔径为1.40，搭配的深目镜则具有3,827倍的总放大倍率。图206展示了该照片的一部分，显然，它支持了史密斯先生关于Podura鳞片结构的观点。

图206——Podura鳞片，由1⁄12 Swift浸射镜头搭配3,827倍放大率拍摄而成。
经验丰富的显微镜操作者也知道还有许多其他可能导致误解的情况，这些情况大多源于某些物体内部结构的特殊性所造成的影响。例如人类头发，在透射光下看起来就像一条扁平的带状结构，中心部分颜色较深，这是由于光线穿过头发时产生的折射作用所致。实际上，头发是一种固体或管状结构，只要对其横截面进行观察就能发现其中充满了髓质，且中心部分的颜色比外部稍深。事实上，头发是由上皮鳞片螺旋式生长而成的，这些鳞片相互重叠，使得头发表面呈现出条纹状。而浸泡在香脂中的玻璃圆柱则表现为一条扁平的带状结构，光泽度很低。另一个例子……

物体内部各部分折射率不同所导致的错误认知，其实源于过去对骨骼结构中那些空腔与通道真实性质的误解。人们曾长期认为这些是实心的微粒，其上有着从致密中心延伸出的不透明纤维；但实际上它们只是微小的腔室，内部有相互分离的通道——也就是在固体骨组织中形成的凹陷结构。加拿大香脂能够渗透到骨组织中，这一事实便证明了这一点。

气泡也是一个令人困惑的问题。要习惯这类具有欺骗性的现象，最好的方法就是将水中的油滴与水中的气泡或加拿大香脂进行比较。

当某些物体首次被悬浮在水中或其他液体中时，几乎总会出现细小颗粒的分子运动，这常常让初学者感到困惑。如果将少量靛蓝或胭脂红与水混合后滴在显微镜下的玻璃载玻片上，就会立刻观察到一种特殊的持续运动现象。这种运动最初是在植物花粉中的颗粒中被发现的，这些颗粒在花粉被碾碎时会释放出来。过去人们认为这些颗粒具有重要的生命特征，但罗伯特·布朗博士指出，这类颗粒在有机物质和无机物质中都很常见，根本无法“表明存在生命”。

杰文斯教授成功揭示了这些奇特的运动现象的成因。他证明，这些运动并非如一些观察者所说的那样是由蒸发引起的，因为即使切断了所有蒸发的可能性，即当液体被油层包围并置于密封容器中时，这些运动依然会继续。不过正如杰文斯教授所指出的，这些运动会受到水中混入的各种物质的影响：少量树胶会增强这种运动，而一滴硫酸或几粒盐类物质则会抑制它，因为盐类物质会提高水传导电的能力。现在被称为“布朗运动”的这种现象，在很大程度上取决于颗粒的大小、比重以及它们所处的液体的性质。

显微镜操作者对物体性质的正确判断，必然取决于其以往的显微镜观察经验、对所观察物体类别的了解，以及操作者使用仪器的能力——也就是说，能否让所使用的物镜达到最佳对焦状态。以下这些图示由贝克先生提供，展示了物镜欠校正与过校正所带来的影响。

寻找最佳对焦点的步骤：

要确定高倍物镜的螺旋调节装置何时能达到最清晰的成像效果及最大的放大倍数，可遵循以下方法：选取某个暗色的灰尘点或物体上的不透明部分，通过微调螺旋来仔细调整其对焦状态，上下移动螺旋直至图像变得最为清晰且颜色最深；之后再在略高或略低的位置再次测试对焦效果，并仔细观察图像的变化。此时会发现，当对焦在最佳焦点的一侧时，物体图像会变得模糊不清；而当对焦在另一侧时，物体图像虽然仍能被看到，但其外观会发生变化——它不再是一个黑点，而是一个被黑色边缘环绕的亮点。由于在最佳焦点两侧的成像效果存在差异，这说明该物镜尚未针对当前使用的盖玻片进行完美调整。

接下来的步骤是判断这个亮图像是在最佳焦点之上还是之下，因为这决定了需要将调节环朝哪个方向转动。要确定这一点，只需观察显微镜的慢速旋转装置在向上移动物镜时的转动方向即可。

在当前情况下，亮图像位于最佳焦点之上，这说明当前使用的盖玻片比物镜所适配的盖玻片更厚，因此必须将调节环向相反方向转动。

图207——Podura鳞片测试。
如果将调焦环向相反方向转动过多，就会发现亮图像位于最佳焦距之下，此时物镜的焦距设置对应的盖玻片厚度也会变薄。这时需要将调焦环再转回原位，直到焦点两侧的成像效果完全一致。对于圆形尘埃颗粒而言，其效果是物体在焦点两侧会以相同的速度逐渐消失，并不会立即变成模糊的雾状；两侧都会出现亮点，不过亮度的差异不会那么明显。当物体处于完美调焦状态时，无论在焦点之内还是之外，其轮廓的扩展程度都完全相同。
然而，对于那些由多个小点及其他标记构成的测试对象，比如更细小的硅藻或Podura鳞片，则会有不同的指示信号。如果物体不在焦点上时这些点会连成线条，那就需要将物镜拉得更近一些；相反，如果物体在焦点上时会出现线条，那就需要将物镜拉开一些。

在使用Podura显微镜时，通过螺旋环调整物镜焦距时，应按照所述方法进行操作。如此一来，通常会按一定顺序出现相应的效果。

图1显示了当物镜焦距调整正确时的图像，图2则展示了在精确焦点两侧所出现的效应。图3显示了在所有调整都正确且每次仅微调焦距时，各标记之间的分界情况。

图4和图5展示了在调整不正确时，最佳焦点两侧的图像；图6则显示了在最佳焦点状态下该显微镜的图像。

该显微镜的放大倍率为物镜直径的1,300倍，每个方格的尺寸为0.001英寸。

不过，要找到物镜的最佳焦点，几乎离不开辅助聚光器。因此，对于那些不想购买昂贵聚光器的人来说，了解以下方法或许会有所帮助：可以使用1英寸或1.5英寸的物镜，或者将凸透镜安装在带有法兰的简单木制环上，将其插入载物台下方的光圈位置。这类聚光器对于½英寸、4/10英寸和¼英寸的物镜来说非常有用；而更出色的消色差聚光器则可以通过将Steinheil平场透镜安装到辅助载物台的中央接口中来制作。因为没有某种形式的聚光器，就几乎无法开展任何组织学或科学研究。

工作辅助设备：培养槽、活体饲养箱、压缩机。

一种带有凸缘的玻璃板，再加上几块薄玻璃片，虽然可用于多种用途，但其实是专为在液体中的物体而设计的。使用时，将含有目标物体的液滴放在玻璃板上，再用一块薄玻璃将其覆盖；或者将物体置于玻璃板上，再在上面放上薄玻璃片，然后在靠近物体的一侧滴入液体，液体便会通过毛细作用从下方流过。

图208——瓦利的活体观察箱。

槽状容器与活体观察箱——这些装置由各种材料制成，如玻璃、硫化橡胶、黄铜等，专门用于观察原生动物和活体动物。它们的结构应便于在显微镜下使用中等倍率的镜头，至少为½英寸的焦距。同时，它们还应当易于清洁，且在损坏时便于修复——这些都是设计者往往容易忽略的方面。早期的一种活体观察箱（瓦利的设计，见图208）由两段圆形的黄铜管组成，一段套在另一段之上，中间放置一块玻璃盘，再在上方盖上一块边缘呈斜面的玻璃片，以防止液体流出。

图209——罗斯的压缩装置。

压缩器也用于类似的目的。通过调节压力，可以使流体变得更为稀薄，从而能够以更高的功率对物体进行观察。罗斯早期设计的压缩器由一块长约三英寸的黄铜板构成，其中央有一个类似活体箱底部的玻璃圆盘。该玻璃圆盘被安装在一个框架B中，该框架可以前后移动，这样就可以方便地取出玻璃圆盘，以便在水下等环境中对物体进行处理。上方的活动部件D与C处的螺旋装置相连；而作为仪器基座的黄铜板A的一端则装有一块带凹槽的直立黄铜件，用于放置垂直的平板。通过一个细小的螺旋杆来驱动该平板向下移动，螺旋杆周围还有螺旋弹簧，一旦螺旋杆的压力消失，弹簧就会将平板重新抬升起来。

图210——贝克的平行板式压缩器。

贝克的平行板式压缩器（图210）能够更精确地控制压力，可用于多种用途，而且也易于清洁。

图211——鲁塞莱特的压缩器。

鲁塞莱特的压缩器（图211）是一种非常适用于各种场合的高效装置。它的设计使得操作者能够完全掌控压力大小。

标本应置于其中。上方的盖玻璃面积较大，由于经过斜切处理，蒸发过程会极为缓慢，同时两块玻璃表面之间的压力也能保持完全一致。

Botterill的活体培养槽（图212）由两块黄铜板通过螺丝固定在一起构成，这两块黄铜板之间则夹着两块薄玻璃板，而半圆形的印度橡胶盘则用于将这两块玻璃板保持在适当的距离。

图212——Botterill的活体培养槽。图213——玻璃培养槽。

用于培育轮虫和多毛类动物的玻璃培养槽（图213所示为其剖面图）由三块玻璃组成：底部是一块较厚的玻璃条，前端(a)的玻璃厚度比后端(b)薄；所有部件均用Jeffery海洋胶粘合在一起。对于如何将物体固定在靠近前玻璃的位置，可根据具体情况选择不同的方法。最简便的方法是在培养槽中放置一块足够宽的玻璃板，使其以对角线方式横跨在培养槽内，如c处所示；这样一来，如果该物体的密度大于水，它就会下沉，直到被玻璃板挡住为止。而在观察轮虫时，则可以通过让对角线方向的玻璃板将其压紧在靠近前玻璃的位置。

可使用玻璃或软木制成的楔形装置。使用这种培养槽时，显微镜应置于近乎水平的位置。

图214——韦伯式带凸面培养槽的活体观察装置。
图215——用于观察活体细胞的培养槽。

用于观察活体生物及其运动的培养槽有多种形式，这些形式通常是由制造商根据其使用目的来设计的。较小的玻璃培养槽（图216、216a）用于观察小型原生动物、轮虫等，其中有些培养槽具有特殊结构，比如双层或分层的培养槽（图217），这类培养槽可用于观察小鱼尾部的血液流动情况，同时还能为生物提供水和空气。

图216。图216a。

青蛙固定板由一块平板玻璃或木板制成，两侧有孔，可通过这些孔用带子将青蛙固定到位。在板的末端有一个浅形的玻璃培养槽，用于盛放足够的水，以保持青蛙脚部在观察过程中的湿润状态。这样就可以持续观察该动物体内的血液流动情况。

那些研究低等生物的人更关注能够持续为这些生物提供新鲜水的培养槽结构。图217。

处于观察状态下的生物，若要长期维持其生命活力，这一点就显得非常重要。显微镜学家们会使用活细胞，因为对于某些低等植物和动物微生物所经历的形态变化，无疑还有许多需要探索的地方。

图218——青蛙标本载玻片。

霍尔曼设计的生命观察载玻片为3×1英寸的玻璃片，中间有一个深椭圆形的凹槽，用于放置待观察的样本。在深凹槽周围还加工有浅椭圆形的斜面。从该斜面延伸出细小的切口，可为那些总是聚集在凹槽斜面上的低等生物提供新鲜空气，从而让它们处于高倍显微镜的观察范围内。他还设计了一种方便使用的“湿润腔室”或微小生物培养箱（图220），以便在不会干扰这些微小生物的情况下长期观察它们的生长情况。这种装置也可用作干燥腔室，用来存放微小的昆虫。

图219——霍尔曼的生命观察载玻片。全尺寸。

图220——霍尔曼湿箱。
森特迈尔的霍尔曼虹吸载玻片既可用作热水池，也可用作冷水池。其深度应足以容纳小型鱼类或蝾螈，并能在不施加过大压力的情况下将其固定住。使用时只需将动物放入其中（如图221所示），加入少量水，再用玻璃盖将其盖好；接着将上方的管子浸入水中，而下方则设置一个管子以形成水流。当载玻片置于显微镜载物台上时，其中一个容器应放置得比另一个更低，这样载玻片就成为虹吸装置中的最高点。大气压力足以使玻璃盖保持原位。

通过添加极微量的着色剂——如胭脂红或靛蓝——可以更便于观察各种原生生物，例如轮虫。只需在表镜中用少量水将少量这类色素搅匀，然后用刷子将色素涂在玻璃盖的边缘；如此留下的色素量刚好足以让水呈现微弱的颜色，而这些色素会逐渐扩散到轮虫身上。在显微镜下，这些微小的色素颗粒会呈现出类似尘埃云的形态，当它们接近轮虫时，会围绕轮虫旋转，从而显示出轮虫那极其快速的纤毛的运动情况。这些色素似乎会被轮虫吞噬，因为可以从其口部一直追踪到消化管。利用这种方法还可以检测到单细胞生物以及一些较小的藻类，如绿眼虫和雨生原球藻。

图221——霍尔曼的虹吸管。

浸取管——在研究原生动物或单细胞生物时，最好准备一个容器来盛放这些生物，并保持适宜其生长的环境。当需要活体样本进行观察时，就需要使用浸取管。这类管子的两端都是开口的，长度和直径各不相同。其两端应通过吹管火焰将其妥善磨圆；形状可以是直的，也可以是弯曲并逐渐变细的，如图222所示。当需要采集某种特殊样本时，需将其中一根管子伸入水中，先用食指堵住上端开口，然后紧紧按住，直到下端开口与目标生物接触为止。移开手指后，水会向上流动，将目标生物带上来。随后再次用手指封住管子上端，再将管子提出水面，把其中的样本放入相应的玻璃容器中。也有带有橡胶盖的管子可供使用。

图222——浸液管。图223——储存瓶。

潮湿且温暖的培养环境——除了前述的潮湿培养室之外，在研究微小生物的生存史时，通常还需要将它们置于观察环境中一段时间，且尽可能保持其处于不受干扰的状态；同时，还需防止它们所处的水分蒸发。最理想的温暖培养环境就是所谓的马多克斯培养法；这种培养装置可以从任何光学仪器商处获得。对于特殊生物的研究以及实验性研究而言，则需要更为复杂的培养装置。

图224——巴特利的恒温装置。
在这种情况下，建议使用巴特利的恒温装置（见图224）。其实还有其他类型的恒温装置，其中许多价格低廉，且可轻松适配各种实验阶段。巴特利的恒温装置已被证明非常实用：它由一个容器E、三个装满水的部件组成，这些部件被放置在一个环状支架上。通过小型酒精灯C，可以将该装置维持在任意温度下；一根虹吸管d将温水沿着路径f输送，再经过环绕在待观察物体D周围的弯曲管道，最终从开口端C流入用于收集溢出液的容器B中。加热时可以使用蒸汽，而要观察寒冷对生物体的影响则可使用冰水。

另一种简单的恒温装置可由一块长2英寸、宽1英寸的椭圆形铜板制成，铜板的一侧还有一根相同材质的杆子伸出。铜板上有一个圆形孔洞，直径为半英寸，该铜板通过密封蜡固定在普通的载玻片上。需要检测的样本或物体被放置在较大的盖玻片上，再覆盖上一块较小的盖玻片。在较小盖玻片的边缘涂上橄榄油或凡士林以防止水分蒸发，然后将样品放在铜板上的孔洞处。装有铜板的载玻片则被夹在实验台的相应位置上。

显微镜。酒精灯的火焰被引向杆子的末端，热量由此传递到金属板上，再传导至待观察的样本上。为使铜板的温度与样本的温度大致相同，需调整灯光的强度，使得放置在样本附近的可可脂和蜡块能够融化。

斯特里克教授和谢弗教授设计了用于精确观察的加热装置，这些装置完全能够满足各种观测需求。

图225——斯特里克的加热装置。

斯特里克的加热装置（见图225）是一个带有中央开口C的矩形箱体，该开口可使光线穿过正在被观察的样本。水通过两侧的管子B B′进出，温度则由前方的温度计显示。该装置可以持续使用热水或冷水。

图226——谢弗加热装置。
谢弗的装置（见图226）由一个装满水的容器组成，该容器中的空气已被先煮沸排出，之后再通过气体火焰进行加热。热水会通过橡胶管上升至平台上的黄铜盒中。该黄铜盒上有一个管状开口，用于让光线照射到样本上；同时还有一个出口管，使从平台上流出的冷却水通过另一根管道返回，再次被气体火焰加热。此外还有温度调节器，可用来维持所需的温度。

动物与植物组织的制备、硬化、染色及切片方法
在为显微镜观察而准备动物和植物组织时，有多种不同的方法可用于制备、硬化、染色及切片处理。这些方法的细节会随着时间的推移而有所调整或变化，因为那些精通这一领域的人有权对这一至关重要的显微镜技术进行创新和改进。在经验丰富的技术人员手中，各种公式和方法只不过是用来帮助人们更快找到特定染色方法的指引而已。正因如此，我将所有经过验证有效的配方都收集在本书末尾的附录中，并按字母顺序排列，以便查阅。

至于切片操作，学生最好多练习如何对动植物材料进行厚切片和薄切片。医科学生则无需额外指导，因为手术刀以及显微镜观察所需的各种器械都是他们学习内容中的重要部分。在所有用于精细切割的器械中，没有什么比学生用普通针头自行制作的器械更实用了。这些针头可以像图229所示那样固定在手柄上；此外，一把剪刀、一把镊子，以及一些用于眼科手术的小刀也极为适用。图227中所展示的双刃剪刀也是如此。

带有弯曲刀刃的刀具被用于切割蔬菜及其他柔软组织，但其缺点就在于刀刃的弯曲结构；在处理平面表面时，切割后的样本中间部分会过厚，从而无法显示出相应的结构特征。

瓦伦丁教授设计的双刃刀曾深受显微镜学家的青睐，但如今已被切片机所取代——切片机已经替代了所有其他工具，因为借助它几乎可以切割各种物质并得到均匀的切片。英国皇家显微镜学会将各类理想切片工具的标准精度定为千分之一毫米。

图227——切片剪与镊子。

虽然仍有人使用剃刀来切割样本，其使用方法如下：用左手的拇指和手指夹住组织，将手指水平握住，使其上表面可作为剃刀滑动的支撑面；牢牢握住剃刀，并确保刀柄与刀刃保持在同一条直线上，然后从刀刃的根部向尖端、朝自己方向划动。切割过程中需不断用稀释过的甲醇酒精保持剃刀的湿润状态。

图228——切片刀。
使用单台切片机进行切片前需要做一些准备工作。待切的样本必须嵌入其他材料中，如胡萝卜、芜菁、土豆、桤木髓、石蜡或浓稠的树胶等。切片机的圆柱形腔体或凹槽应尽可能被这些材料填满，仅在中心留出空间用于放置待处理的样本。因此，选择合适的切片机类型并非易事。我只能简单介绍几种常用的切片机类型。由于所有用于切片的材料都需要经过处理，因此首先需要遵循经验丰富的切片专家M.J.科尔先生给出的以下建议：(1)始终使用新鲜的组织样本；(2)用锋利的刀具将器官切成小块；(3)切勿用水清洗样本；如果需要清除表面物质，可用弱盐溶液冲洗，或用硬化剂处理；(4)所有样本都应在大量硬化剂中进行硬化处理，不要将太多样本放入同一个容器中，且应将其存放在阴凉处；(5)无论何种情况，硬化过程都必须在酒精中完成；(6)在容器上标注内容物、所用的硬化剂以及更换时间。必须注重细节，因为若忽视了硬化步骤，就无法得到优质的切片。

用石蜡或猪油进行包埋——通过适度加热，将四份固体石蜡与一份猪油混合在一起。可以提前制备一定量的混合液以备使用。在水浴中熔化石蜡，取出样本后用布将其擦干，以去除表面的酒精，从而使石蜡能够附着在其表面。然后将样本置于一个小盒中，调整到合适的位置，倒入足够的熔化石蜡将其覆盖，之后静置让其固化。待其完全冷却后，拆开盒子，用锋利的剃刀从包埋好的样本中切割出切片。

若要使石蜡渗透到组织中，需先将标本置于无水酒精或氯仿中浸泡一两个小时，然后再将其放入熔点约为110华氏度的熔化石蜡中，保持该温度数小时，以便石蜡能够渗透到组织的内部。之后将标本从石蜡中取出，放入一个小盒中，倒入足够的石蜡将其覆盖，然后放置冷却。待其完全冷却后，可用剃刀按照常规方法切取切片，或者用少量熔化的石蜡将标本固定于切片机中。切好的切片需先放入松节油中以去除石蜡，再放入无水酒精中以去除松节油，最后放入蒸馏水中以去除酒精，之后即可立即进行染色。通常情况下，在包埋之前直接对整个组织进行染色会更好；这样切片只需用松节油去除石蜡即可，随后再用加拿大香脂进行封片。

动物组织的硬化处理及切片、显微镜观察前的准备——新鲜组织并不适合用于显微镜观察，但有时还是有必要观察新鲜标本的外观，尤其是当怀疑其中含有类淀粉物质或寄生虫时。此时就需要借助一对细针以及解剖显微镜，从盐水稀释液中挑出一小部分组织（见图229和图230）。

图229——用于挑取切片的针。

图230——解剖显微镜。
对于这类仪器而言，最重要的特点是它能为双手提供稳固且方便的支撑，同时其高度也不应过高，以免离桌面过远。
载物台应当由玻璃制成，或者配备用于在水下或保存液中进行解剖的玻璃盘。如图230所示，安装在调焦杆上的一对平场透镜是最便于使用的。
此类实验应始终按照所述方法进行，不过，除非用酒精或福尔马林溶液妥善处理，否则这些标本无法长期保存。在聚光镜照明下进行操作的方法如图231所示。

图231——在凝聚光下于流体介质中分离肌纤维等的方法。

需要首先说明的是，通过将生理或病理组织浸泡在甲醇中，或浸泡在甲醇与苦味酸的饱和溶液中，大约一周后即可使其硬化；据说这种方法能取得令人满意的效果，有些组织甚至24小时就能硬化。唯一的缺点是如此快速硬化的组织必须用苦味酸染料进行染色。不过，无论采用何种硬化方法，都应先用水流冲洗组织半小时，以去除所有硬化剂的残留物，之后再将组织置于棉布或优质瑞典过滤纸的折叠层之间压平。

通常备用的主要硬化试剂如下：

无水酒精——适用于动物的内脏、腺体等组织。这些组织必须保持绝对新鲜，并且需要被切割成……

将组织切成小块，以便酒精能尽快渗透进去。通常情况下，硬化过程在短时间内就能完成。

铬酸与酒精——取浓度为1/6%的铬酸水溶液两份，再加入一份甲基化酒精。使用该试剂后，组织大约在10天内就会硬化。之后需将组织转移到甲基化酒精中，且需每天更换酒精，直到组织中的颜色完全消失。这种试剂适用于处理软骨、神经干、心脏、嘴唇、血管、气管、肺、舌头、肠道以及食道等组织。

重铬酸钾——将这种盐制成2%的水溶液。使用该溶液后，组织大约在3周内会硬化。之后同样需要将组织转移到甲基化酒精中，且需每天更换酒精，直到颜色完全消失。这种试剂适用于处理脊髓、脑干、小脑以及大脑等组织。

穆勒液——成分包括30粒重铬酸钾、15粒硫酸钠以及3.5盎司蒸馏水。使用该液体后，组织大约需要3到6周时间才会硬化。之后仍需像之前一样将组织转移到甲基化酒精中，且需每天更换酒精，直到不再有颜色出现。这种试剂最适合用于处理淋巴腺、眼球及其内部结构，以及肌腱和胸腺等组织。

甲基化酒精也可被广泛使用，但它可能会使某些组织过度收缩；使用该酒精后，组织大约在10天内就会硬化。通常至少在最初的3天内需要每天更换酒精。皮肤、乳腺、肾上腺、扁桃体以及所有经过注射处理的器官都可以用该酒精来硬化。（请注意：如果甲基化酒精被杂油掺混，其效用将会完全丧失。）

用于去除骨骼和牙齿中钙质的溶液：取浓度为1/6%的铬酸水溶液，每盎司溶液中加入5滴硝酸。使用该溶液后，任何小型动物的股骨大约在3周内就会变软；体型较大的动物则需要更长的时间。需多次更换溶液，并通过用针刺穿骨头最厚的部分来检测其效果。如果针难以穿透，则需继续处理，直到针可以轻松穿过去为止。当骨头足够软后，将其放入水中浸泡一两个小时，然后倒掉水，再加入10%的碳酸钠溶液，继续浸泡12小时，以彻底去除残留的酸性物质。最后再次用清水冲洗即可。

在需要时再将其转移到甲基化酒精中。为了软化牙齿，需要使用大量脱钙溶液。

切片机——最简单的“手工切割机”是由螺丝驱动的，该螺丝可提升样品，同时还能控制切片的精细度。当需要制作多个切片，或希望获得某个器官的完整系列切片时，科尔设计的简易切片机（图233）则非常适用。

图232——手工切片器。图233——科尔设计的切片机。

使用方法如下：将切片机牢牢固定在工作台上，然后用随切片机提供的黄铜管将胡萝卜削成适合放入凹槽中的圆柱形。将这个圆柱体纵向切成两半，在其中一半胡萝卜上刮出足够的空间来放置标本；再将另一半胡萝卜放回原位，确保标本被牢牢夹在两者之间，但不得被压碎。接着将装有胡萝卜和标本的圆柱体放入切片机的凹槽中，开始切割切片。普通的剃刀即可，不过最好使用沃森公司随切片机提供的刀具。切割过程中要不断用稀释的甲基化酒精湿润刀具和切片机的工作台，切好的切片则应放入装满稀释酒精的碟子中。

切片可被切下后保存在甲基化酒精中，直至需要用于检测或装片时再取出使用。

当标本的轮廓极为不规则时，就无法很好地嵌入胡萝卜中；此时石蜡才是更合适的材料。将组织置于切片机的相应位置，倒入足够的熔化石蜡将其覆盖，待其冷却变硬后再进行切片。

图234——剑桥式摇动式切片机。

剑桥式摇动式切片机——这种新型的剑桥式摇动式切片机（见图234）在切割平面切片方面具有优于其他同类仪器的优势，因为它能够切割出完整的平面切片，而非圆柱面上的部分结构。装有石蜡的容器内径为30毫米，而早期型号的内径仅为20毫米。此外，其前进速度也更快，因此长度为12毫米的样本也能被完整切割。该切片机还配有刻度弧，可用于以千分之一毫米为单位读取切片的厚度。刀片可以以与样本移动方向垂直的方式固定，也可以以对角线方式固定，从而实现斜向切割。此外，样本还可以被抬高并固定在远离刀片的位置上。

这款切片机在结构设计及支撑装置方面兼具稳定性与刚性，同时其操作方式也简单高效。

剃刀在每次切割之间推进切口的机制十分巧妙。虽然乍看之下可能显得相当复杂，但实际上使用起来并非如此。

图235a——切片固定装置
图235——卡思卡特微型切片机。

卡思卡特冷冻切片机——这是一种用于冷冻处理的便捷且实用的切片机。自问世以来，它已经得到了很大改进：其夹紧装置能够确保稳定性，主螺旋杆的作用也更有效；冷冻板为圆形，而且还有专门的装置防止乙醚接触到上层板，从而确保样本不会受到影响。该仪器现在不仅可以用于冷冻处理，还可以用于标本包埋。冷冻操作的步骤如下：

1. 在锌板上滴几滴黏液（1份树胶加3份水）。
2. 取一块厚度约为四分之一英寸的待切割组织，将其压入树胶中。
3. 在乙醚瓶中装入无水甲基化乙醚，然后将喷头插入对应的插座中。当然，事先必须通过将组织在水中浸泡一晚来去除其中的酒精。之后，还需将组织在树胶中浸泡相同的时间后再进行切割。

快速操作喷气装置，直到树胶开始冻结；之后则需以更轻柔的方式操作。务必小心清除那些已冻结的蒸汽。

在潮湿的环境中，乙醚可能会聚集在锌板下方。如果乙醚有形成液滴并积聚在板下的趋势，应降低风箱的运转速度。

5. 通过转动研磨头抬起组织，然后沿着玻璃板滑动刀具进行切割。

6. 使用完毕后，务必将整个仪器彻底擦拭干净。

7. 如果乙醚通道被堵塞，可使用专用的细丝将其疏通。

8. 该仪器适用于甲基化硫酸乙醚。

9. 将仪器固定在工作台或其他支撑物上时，需确保锌板处于水平状态。如果锌板不水平，胶状物就会偏向一侧。

用于切割和包埋组织的装置由一根圆柱形管子组成（见图235a），该管子插入切片机的主槽中，管内有一块可活动的板子，螺丝则像普通夹具一样作用于这块板上。要使用该装置，首先需要取下冷冻装置，再将包埋管放入主槽中并牢牢压紧。

动物组织的染色。

特定的染料主要用于帮助人们区分不同的基本组织类型。因此，有必要对所有组织进行染色，因为某些组织会对某种染料有更强的亲和力，从而被更深地染色，进而更清晰地显现出来。在动物组织染色过程中，硼砂、胭脂红和苏木精比其他染料更为常用。各种染料的配方详见附录“配方与方法”。

染色步骤：将切片放入蒸馏水中以洗去酒精；在表镜中加入少量胭脂红，然后将切片浸入其中4到5分钟；之后将其取出，放入另一种溶液中。

5份甲基酒精与1份盐酸混合，充分摇匀。该溶液需随时备用。将切片浸入此溶液中，若染色过深，则浸泡5到10分钟，直至达到所需的色调。皮肤和纤维组织切片可继续浸泡直至几乎所有颜色都被去除，这样腺体与毛囊就会更加清晰可见。随后需将切片移至甲基酒精中以去除所有酸的残留，然后再放入装在表玻璃中的丁香油中；用夹子将切片从甲基酒精中取出（见图250），小心地将其浮在油面上，静置约5分钟。这就是脱色过程，其目的是去除酒精成分，为将切片嵌入加拿大香脂中做准备。不过在此之前，应先将切片放入过滤后的松节油中，以洗去丁香油；事实证明，这种处理方式比另一种直接将切片从丁香油中取出并嵌入香脂中的方法更有效。不过，丁香油可能会使香脂变暗。

苏木素或血红素染色法（具体配方见附录）。使用这类染料进行染色的步骤如下：

在用各种铬酸溶液将标本硬化处理后，将其放入7%的碳酸氢钠水溶液中浸泡约5分钟，然后用蒸馏水彻底清洗。经过酒精处理的标本无需再放入碳酸氢钠溶液中，但在放入苏木素染色液之前，所有切片都必须先清洗干净。在几乎装满蒸馏水的表玻璃中加入10到20滴苏木素染色液，让切片在其中浸泡20到30分钟。再用普通自来水彻底清洗，这样染料就会被固定下来并呈现蓝色。最后用甲基酒精脱水，再用丁香油脱色，最后将切片嵌入达玛树脂或加拿大香脂中。

血红素与松香双重染色法：按照上述方法对切片进行染色，然后将其放入含松香的酒精溶液中——大约1克松香兑1盎司甲基酒精——浸泡几分钟；再用甲基酒精彻底清洗，再用丁香油脱色，最后将切片嵌入香脂中。

加拿大香脂的制备方法如下：取1盎司干燥的香脂，加入1盎司纯苯中，使其溶解后装入带盖的瓶子中。将切片用丁香油清洗干净，然后放入松节油中；再清洁好盖玻片和载玻片，在载玻片中央滴几滴香脂，用夹子将切片从松节油中取出，让多余的松节油流走，最后用针尖将切片移到香脂覆盖的载玻片上。接着用镊子夹起盖玻片（见图236），让其边缘与香脂接触，如图237所示小心地将其放下，确保没有气泡存在；再用针尖压平盖玻片的表面，使切片完全平整，同时挤出多余的香脂。此时应将载玻片放入温箱中，放置一两天，直到切片固化。

图236——用于固定切片的镊子。

若有多余的香脂渗出，可用苯和柔软的骆驼毛刷将其清除；然后用旧亚麻布将载玻片擦干，再涂上一层水泥或日本胶。还有其他染色和固定方法也同样有效——Beneke的方法对于染色结缔组织来说非常实用。

图237——将盖玻片放在切片上的方法。

为对结缔组织进行染色，可采用改良版的魏格特纤维染色法。首先将用酒精固定的组织块嵌入石蜡中并切割成切片，然后将这些切片置于玻璃载玻片上，用龙胆紫溶液进行染色10至20分钟——该染色液的配比为龙胆紫10份，水100份；染色后需过滤，再加入5至10份浓缩的龙胆紫酒精溶液。接着用呈波特酒颜色的卢戈尔溶液处理1分钟，再用滤纸将切片弄干，最后用苯胺二甲苯溶液去除颜色（苯胺油2份，二甲苯3份）。待脱色达到适当程度后（凭经验判断），将切片浸入二甲苯香脂中。此时，结缔组织中的纤维会呈现出不同深浅的紫色。

对于有核血细胞的双染色，则需要两种染色剂。染色剂A：将5克松香溶解在半盎司蒸馏水中，再加入半盎司纯酒精。染色剂B：将5克甲基绿溶解在1盎司蒸馏水中。在玻璃载玻片上滴一滴青蛙血液，用另一块载玻片的边缘将其均匀涂抹在载玻片中央，然后让其自然干燥；完全干燥后，用染色剂A处理3分钟，再用清水冲洗；之后再用染色剂B处理5分钟，再次冲洗干净，最后让载玻片风干。最后滴一滴准备好的加拿大香脂，再盖上盖玻片。

图238——沙德博尔特旋转台。

无核的哺乳动物血液需要用稍不同的方法处理。在载玻片上滴一两滴血液，然后迅速将其弄干；接着将载玻片放在Shadbolt旋转台上，在其边缘涂上一层黏合剂，等待该层黏合剂干燥后，再涂上一层黏合剂。在上一层黏合剂完全干燥之前，将一块干净的玻璃盖片放在上面，再用细针轻轻按压，直至其牢固粘附。

上皮组织——可从青蛙的口腔处刮取鳞状上皮组织；柱状上皮组织则需从胃中获取。将这些组织放入甘油或Farrant溶液中，置于载玻片上，再盖上玻璃盖片，用针尖按压，使上皮细胞分离并均匀分布在载玻片上。将样本放置一两天，之后洗去可能残留的溶液，将载玻片弄干，然后在旋转台上在其边缘涂上一层黏合剂。兔子或其他动物的肠道组织也可用相同方法处理。如果希望制作出永久性的标本，需将肠道组织放入2%的重铬酸钾溶液中浸泡数天，待颜色完全消失后，再将其放入品红溶液中浸泡24小时，之后让染色液流走，即可进行装片处理。

借助那个小巧的弹簧夹（图239），那些较为脆弱的样本在装片后可以放置较长时间以使其干燥硬化。

从猪身上获取的带状肌纤维，需先放入2%的重铬酸钾溶液中，停留两三周，之后再转移到甲基酒精中，继续存放至需要装片时为止。先将组织块浸泡在水中以去除酒精，再取一小块放在载玻片上的几滴水中，用几根针将组织挑开，使肌纤维分离。倒掉水后，滴一两滴Farrant溶液，再盖上玻璃盖片，按照之前的方法将其固定。

纤维组织也可以用相同方法处理。黄色弹性组织则需先放入铬酸和酒精的混合溶液中浸泡10天，之后再进行后续处理。

肌肉纤维的处理方法按说明进行。

非横纹肌——将兔子的肠子放入铬酸和酒精中浸泡10天，之后用水冲洗；剥去一层薄的肌肉组织，再用苏木精溶液对其进行染色。用普通水彻底冲洗，直到颜色变为蓝色，此时即可用于制作标本。将组织碎片放在载玻片上，滴上一滴水，然后用针小心地将纤维分开。倒掉水后，该组织就准备好可以放置到载玻片上了，再滴一两滴法伦特培养液，最后盖上盖玻片。

神经组织——从青蛙的大腿中取出坐骨神经，将其拉伸在一小块木头上，用图钉固定神经的两端，然后将其放入1%的锇酸溶液中浸泡一两个小时。用蒸馏水冲洗干净，将一小块组织碎片放在载玻片上（如图240所示），滴上一两滴法伦特培养液，再盖上盖玻片。

含有空气的组织应先在煮沸过10分钟的水中浸泡，这样就能排出其中的空气。（关于法伦特培养液的配方，请参见附录。）

甘油凝胶——将1盎司的法国明胶溶解在6盎司的蒸馏水中，然后在热水浴中一起加热至完全溶解。完全溶解后，加入4盎司的甘油以及几滴杂酚油或石炭酸。趁热用白色滤纸过滤，然后储存在带盖的瓶子里。这种凝胶可以替代法伦特培养液使用。

图240——组织分离的方法。

硝酸银在光照作用下会变暗，通常以0.5%的浓度配成水溶液使用。需要处理的样本应先用蒸馏水清洗，以去除所有残留的氯化钠，然后再将其浸泡在银溶液中2到3分钟，之后再次清洗直至不再出现乳白色；随后将样本放入甘油中，置于光线下直至其变为深棕色，最后再将它们封存在甘油或甘油凝胶中。

通过这种染色方法，可以观察到淋巴管、血管等结构的内皮细胞以及兰维埃结，还有髓质神经中的收缩部位。这些结构的切片随后还可以用没药红或胭脂红进行进一步染色。

目前有几种使用氯化金进行染色的方法，其中克莱因博士和谢弗教授的方法最为出色。

克莱因博士用于显示角膜神经的方法如下：在动物死亡后15分钟内取出角膜，将其放入0.5%的氯化金溶液中浸泡半小时到一小时，然后用蒸馏水清洗，再置于光线下数天，期间需偶尔更换溶液。之后将角膜浸入甘油与蒸馏水的混合液中，比例为一比二；最后将其放入水中，用黑貂笔轻轻刷去任何沉淀物，此时即可将其封存在甘油中。角膜的颜色应为灰紫色。

谢弗则采用了另一种方法——使用金氯化物和钾氯化物的混合溶液。

奥斯米酸最初由舒尔茨发现，可用于显示脂肪物质，它会使所有脂肪物质变成黑色；同时它也对某些神经标本的观察很有帮助。样本应在该酸的1%到2%的水溶液中浸泡15分钟到24小时，这样染色就会完成；如果希望同时让样本硬化，那么则需将其浸泡数天。由于奥斯米酸的渗透能力不强，因此应选择较小的样本进行浸泡。这是一种用于观察纤毛虫的常用染色剂。

舒尔茨所使用的另一种染色剂——钯氯化物，可用于对视网膜、晶状体以及眼睛的其他组织进行染色和硬化处理，而角化脂肪与结缔组织则不会被染色。该溶液的浓度应非常低：钯氯化物1份，蒸馏水1000份。标本需立即浸入甘油中，或进一步用胭脂红进行染色。

谢费尔博士则使用硝酸银与明胶的混合液来显示肺上皮结构；其制备方法如下：取10克明胶，将其浸泡在冷水中直至溶解，然后加入温水使总量达到100毫升。另取10毫克硝酸银，溶于少量蒸馏水中，再将其加入明胶溶液中。用玻璃注射器将此混合液注入肺部，直至肺部充分膨胀。将其置于阴凉处，待明胶凝固后，切成尽可能薄的切片，放入载玻片上并加入甘油，随后置于光照下直至可以封片。

在双重染色法中，格罗夫斯先生只喜欢那种通过单一步骤就能产生两种颜色的染色方法——即先使用一种颜色，然后再使用另一种颜色的染色法。单色染色剂包括苦味胭脂红、胭脂红、靛蓝胭脂红、苯胺蓝和苯胺红。

苦味胭脂红特别适用于对经苦酸处理后硬化的切片进行染色。它的制备方法有几种：

1. 在苦酸的水饱和溶液中，加入氨水中的胭脂红浓溶液，直至饱和。
2. 将混合液在水浴中蒸发至原体积的五分之一，让其冷却，过滤掉沉淀物，再继续蒸发至干燥，此时就会得到红色赭石色的苦味胭脂红结晶粉末。

切片可用1%的苦味胭脂红水溶液进行染色，整个过程仅需10分钟；之后用蒸馏水彻底清洗切片，再将其转移到甲醇中，然后再转移到无水酒精中。最后，将切片浸入丁香油或苯中以使其变得透明，之后再将其封存在香脂或达玛树脂中。

总结格罗夫斯先生的建议如下：

1. 确保所用材料十分新鲜。

2. (a) 注意不要使用浓度过高的硬化或软化液。(b) 根据材料的体积比例使用足够量的液体。(c) 定期更换液体。(d) 如果采用冷冻法，需确保样本被彻底冻住。

3. (a) 始终使用锋利的剃刀。(b) 用剃刀以对角线方式切割材料。(c) 将切片做得尽可能薄；(d) 切割完成后立即取下切片，因为如果切片堆积在刀具上，它们肯定会破损。

4. (a) 不要急于进行染色，但(b) 要记住，浓度较低的染色液更容易渗透到切片中，从而获得最佳效果；同时(c) 切片越薄，其对染料的吸收效果就越好。

5. (a) 始终使用无划痕、无气泡且经过化学处理的玻璃载片和盖玻片。(b) 只能使用极薄的圆形盖玻片，这样才能在高倍镜下观察样本。(c) 除甘油凝胶外，始终使用低温保存剂；切勿用热力加速香脂或达玛树脂的干燥，而应在盖玻片周围涂一圈密封剂。

6. 正确标注样本，将其放在平坦的托盘中，并置于黑暗环境中。

双重与三重染色法。

W. 斯特林博士46简明地介绍了他成功运用过的几种染色方法。

奥斯米酸与苦红素——在玻璃载片上滴一滴蝾螈或青蛙的血液，再滴一滴1%的奥斯米酸水溶液，然后让载片静置。这样就能固定细胞而不改变其形状。五分钟后，用吸纸擦去多余的酸液，再滴入一滴苦红素溶液，以及少量甘油以防止蒸发，之后将载片放置三到四小时以便观察。

以避免过度染色。经过这段时间后，细胞核会呈现红色，而细胞核周围的区域则呈黄色。

苦酸与苦红素——在玻璃载玻片上滴一滴青蛙或蝾螈的血液，再加入一滴饱和苦酸溶液；将载玻片放置一旁，静置五分钟。此时苦酸已使血细胞凝固，需像之前那样去除多余的酸液。接着滴入一滴苦红素溶液以及少量甘油，然后将样本放置一小时。一小时后，用一小块吸纸去除苦红素溶液，再滴入一滴法伦特甘油溶液，最后盖上玻璃盖片。此时可以看到细胞核周围区域呈高度颗粒状且为深橙色，而细胞核则呈红色。有些细胞会呈现淡黄色，还能看到从细胞核延伸至细胞膜的细丝。该样本应保存在甘油中。

苦红素与苯胺类染料——对于腺体组织而言，没有哪种苯胺类染料比1%的碘绿水溶液更适用。先用苦红素对组织进行染色，再用加有醋酸的蒸馏水清洗，最后用碘绿溶液染色。由于碘绿的作用速度很快，必须注意不要过度染色。将切片用水清洗后转移到酒精中，最后用丁香油处理。清洗过程要迅速，因为酒精会溶解掉绿色染料。所有用碘绿染色的样本都应保存在达玛树脂中。

苦红素与碘绿——用苦红素对非常幼小的骨骼（胎儿骨）的骨小梁部分进行染色，再用蒸馏水清洗，随后用碘绿染色，最后用达玛树脂固定。所有新形成的骨骼都会被染成红色；而骨小梁中心的钙化软骨残留物则会被染成绿色。许多骨细胞也会被染成绿色。

骨化软骨、舌根、派尔集合淋巴结、唾液腺、气管和支气管都可以用同样的方法处理。在制备皮肤样本时，可从胎儿的脚底取垂直切面。角质层及表层上皮细胞会被染成黄色。

马尔皮基网呈绿色；这些细胞的延续部分可追溯至汗腺的导管，这些导管也是绿色的，与真皮中呈红色的结缔组织形成鲜明对比，细胞必须穿过这些结缔组织才能到达表面。小脑灰质的外层含有普尔金耶细胞，经过双重染色后呈红色，而内层或颗粒层则呈绿色。没药和碘绿可将舌部的黏液腺染成绿色，而浆液腺则会被丁香没药染成紫色。

伊红与碘绿——伊红被用作底色。将组织浸泡在伊红的酒精溶液中，它很快就会给组织上色，通常只需几秒钟。然后用浓度为1%的醋酸或盐酸溶液将切片彻底冲洗干净，再对其进行碘绿染色。这样就能同时给骨骼和小脑上色；但如果用没药代替碘绿，那么大脑及其他组织会被伊红染色，而神经细胞则会呈现紫色。

氯化金与苯胺类染料——首先需让组织浸透氯化金，然后再用苯胺蓝、碘绿或松香进行染色。幼鼠的尾巴包含多种不同的结构，是进行实验的理想材料。将尾巴的皮肤剥去，取半英寸长的组织块放入新鲜柠檬汁中浸泡5分钟，之后冲洗以去除酸性物质。柠檬酸会使细小的肌腱膨胀，从而便于氯化金溶液发挥作用。将组织块放入1%的氯化金溶液中浸泡一小时以上，取出后彻底冲洗，然后再将其放入25%的甲酸溶液中浸泡24小时。这一过程可以还原金元素。在还原过程中，必须将样本置于黑暗环境中。之后需要用铬酸和硝酸的混合物按常规方法去除骨骼中的钙质。脱钙处理完成后，将整个样本保存在酒精中。可以对脱钙后的尾巴制成横截面，先用松香等红色染料染色，然后再用碘绿的水溶液染色。最后用达玛树脂固定标本。

向小型动物体内注射。

图241——注射器。图242——水浴锅与熔化容器。

早期解剖学家为使血管系统更加清晰而采用的动物标本注入法，并未被更现代的染色方法所取代。即便是对小型标本进行注入操作，也需要一定的技巧以及专为该目的设计的几件仪器。首先，需要一种特殊结构的黄铜注射器，其尺寸要适合用右手握持，当活塞杆完全抽出时，拇指可同时压住活塞杆顶端的按钮。在图241中，可以看到活塞杆已被抽出，a为待处理的标本，其顶部有一个螺丝，用于将盖子紧紧拧紧；b为活塞，c为替换后的部件；e为止回阀，较小的导管g则固定在止回阀的末端。那些横向的金属丝则是用来用线将导管牢牢固定到需要插入的血管中的。除了注射器之外，还需要两三个镀锡容器，分别用于盛放标本、注入液以及热水。

必须通过水浴锅来保持标本的温度；如果使用明火，则有烧毁标本的危险。用于熔化的装置也有较为方便的设计。

尺寸，之后将其保持在适宜的温度下，如图242所示。

图243——动脉针。

还需要一把用于夹住血管的强力钳子，以及一根小针（见图243），以便将线绕过已插入注射管的血管。这些就构成了所需的全部工具。若要准备用于不透明注射的材料，需取一磅最优质、最透明的胶水，将其撕成小块，放入陶罐中，再倒入三品脱的冷水；静置24小时，期间不时用棍子搅拌；然后将其置于文火上加热半小时，直至所有碎片完全溶解，撇去表面的泡沫，最后通过法兰绒过滤后即可使用。鱼胶和羊皮纸碎片也是很好的粘合剂，尤其适用于特殊注射。如果使用明胶，每品脱水中加入一盎司即可达到足够的粘性，但在非常炎热的天气里则需再添加少许明胶。首先需将明胶浸泡在部分冷水中，直到其膨胀变软，然后再加入剩余的热水。这样处理后的粘合剂可以用细磨的红土色颜料、铬黄色颜料、蓝色颜料或白色颜料来固定。

在为注射做准备时，需要做到以下几点：使液体溶解并彻底排空血管中的内容物；软化固体物质；防止注射物过早凝固。为此，需将动物或需要注射的部位放入温水中，水温以操作者手能承受的最高温度为宜。应保持这一温度一段时间，期间可偶尔添加热水。所需时间取决于部位的尺寸及其硬度。

用不同颜色为血管系统进行注射：胭脂红与明胶注射法——胭脂红30粒，浓氨水60滴，冰醋酸43滴，明胶溶液（一盎司溶于六盎司水中）两盎司，水一盎司：在试管中将胭脂红溶解在氨水和水中，再与一半的温明胶混合，然后加入……

将酸加入剩余的明胶中，然后一点点地倒入胭脂红混合液中，边加边用玻璃棒充分搅拌；之后用绒布过滤，再加入几滴石炭酸以保持溶液的稳定性。非常重要的一点是，该染色液必须呈中性，判断标准就是其颜色和气味——它应该是鲜红色，且不能有任何氨气味。

普鲁士蓝或柏林蓝与明胶——取1.5盎司明胶，放入容器中并加水覆盖，静置直至所有水分被吸收、明胶变得柔软，随后将其溶解在热水中。将1德拉克姆（60格令）的普鲁士蓝或柏林蓝溶解在6盎司水中，然后逐渐将其与明胶溶液混合，边混边用玻璃棒充分搅拌；之后像之前一样进行过滤。

柏林蓝的水溶液——将2.5德拉克姆的柏林蓝溶解在18盎司蒸馏水中，然后过滤。这种染色液用于注入淋巴系统。

注射步骤——首先需用氯仿杀死待注射的动物，然后在动物还温热时进行注射；为确保操作准确，可将动物置于104华氏度的水浴中。暴露出需要注射部位的主动脉，清除周围组织后，用细绳或丝线通过动脉针在该动脉上扎结（见图243）。用一把尖头剪刀在血管壁上剪一个斜口，插入导管，然后在导管尖端后面的动脉上紧紧扎住绳结，再将旋塞装入该位置。在注射器中装入染色液，注意液体温度不宜过高，同时要避免吸入气泡；将注射器的喷嘴插入旋塞并注入少量液体，随后取出注射器让空气排出，再重新插入注射器，重复此过程直到没有气泡冒出，最后缓慢进行注射。对于兔子大小的动物，完成整个注射过程大约需要半小时。要判断注射是否完全，可检查嘴唇、舌头和眼睛处的血管情况；如果一切正常，就在动脉上扎紧绳结，抽出注射器；然后将动物放入冷水中一小时，以便染色液凝固。待冷却后，取出器官并将其切碎，放入甲基酒精中使其硬化。需定期更换酒精。

前三天为24小时，整个硬化过程将在10天内完成。

通过穿刺方式向淋巴管注入染料时，应使用小型皮下注射器，并注入预先配好的水状染料溶液。将针头插入脚部（或舌头）的软组织中，然后按摩该部位，使染料沿着淋巴管流入淋巴结。

若使用蓝色染料，在硬化过程中需在溶液中加入几滴醋酸。

用不同颜色标记不同类型的血管——为了了解各组血管的分布及其相互关系，通常希望用不同颜色标记分布在同一部位的各类血管。例如，将胆囊中的静脉注入白铅，动脉注入朱红，就能得到很好的观察效果；可以看到每条动脉，甚至是最细小的分支，都有两条静脉相伴，分别位于其两侧。通过这种方法，可以用四种不同的颜色来标记血管：动脉用朱红，门静脉用白铅，胆管用普鲁士蓝，肝静脉用湖蓝。此外还有些不透明的染色剂可用于双重标记。

低等动物的注射——鱼类的血管极为脆弱，注射时必须格外小心。通常很难或根本无法在鱼的血管中固定导管，因此更简便的方法是剪掉鱼的尾巴，再将导管插入脊柱下方的开放性血管中。用这种简单的方法就能为鱼类制作出漂亮的染色标本。

软体动物（蛞蝓、蜗牛、牡蛎等）——软体动物的血管非常细弱，难以用常规方法固定导管。不过，它们的毛细血管通常很大，因此染料可以很容易地流入其中。这些动物体内有许多与血管直接相连的空腔或间隙。如果在动物肌肉足部的表皮上开一个孔，

可以插入导管，从而较容易地从这些间隙向血管内注入物质。

昆虫——给昆虫注入物质时，可将注射液强行注入其腹部腔体，随后注射液会进入背侧血管并分布到整个体内。多余的注射液会被冲走，同时也可以取出需要检查的身体部位。

水母的天然注入操作无需损伤其血管，只需在其远离血管的一侧开一个口即可。将水母放入玻璃容器中，让其钟形部分朝下，再在上方放置一个带有细长管子的钟形罩，并确保其密封良好；接着用注射液覆盖水母，排出玻璃容器中的空气，当海水通过环形通道下侧的缝隙流出时，有色液体就会流入。对于水蛭及大型蚯蚓，则是从腹侧窦道进行天然注入的。在所有情况下都会使用带有细尖端的玻璃管。当注射液从另一端的开口流出时，注入过程即完成。除了上述动物外，大型毛虫、甲虫以及各种幼虫也是适合注入物质的对象；此时可将玻璃导管插入背侧血管的后端，在腹侧血管上开一个开口，反之亦然。

用俾斯麦棕对活的原生质进行染色——亨内吉用苯胺棕的水溶液处理金黄草履虫后，发现这些草履虫会呈现出强烈的黄褐色。这种颜色首先出现在原生质的液泡中，随后蔓延至整个原生质，而细胞核通常仍保持无色状态，且比正常状态下更为清晰可见。如果挤压带有黄色色调的草履虫，使其有少量原生质渗出，就会发现真正变色的是原生质本身。所有的纤毛虫都可以用俾斯麦棕进行染色，但其他任何苯胺类染料都无法达到同样的效果——它们只能在水生生物死亡后对其进行染色，而且实际上具有毒性。通常情况下，活的原生质不会吸收染色剂，由于纤毛虫主要由原生质构成，因此人们试图探究……

无论是动物来源还是植物来源的原生质，在苯胺棕存在的情况下是否都会表现出相同的反应？因此，人们将浓度较高的俾斯麦棕溶液注入几只青蛙背部的皮肤下。数小时后，这些组织的颜色便均匀地变成了深黄色；尤其是肌肉组织，其黄色更为明显。这些青蛙并未出现任何不适症状。将鳟鱼幼鱼放入该溶液中后，它们也会迅速被染色，但仍然能够继续游动。另外，有一只豚鼠的皮肤下也被注入了俾斯麦棕粉末，不久之后它的口腔、肛门黏膜以及皮肤都出现了黄色染色现象。将水田芥种子播种在浸过高浓度俾斯麦棕溶液的棉花上后，种子确实发芽了，而且幼苗也呈现出了明显的棕色；不过通过显微镜观察细胞组织后发现，细胞内的原生质只有非常微弱的颜色，而导管则呈现出深棕色，一直延伸到叶子的末端。在俾斯麦棕溶液中生长的霉菌菌丝，在用水冲洗后也会出现明显的染色现象；而众所周知，那些在诸如品红、苏木精等有色溶液中生长的霉菌菌丝则保持完全无色状态。其他种类的苯胺类染料注入青蛙皮肤后，也能像俾斯麦棕一样使结缔组织着色，但肌肉中的肌纤维则依然保持无色状态。由此可以得出结论：俾斯麦棕具有为动植物的活体原生质着色的能力。

切割、研磨及固定硬质结构：

取猫或兔子的股骨，尽可能去除其中的肌肉组织，然后将其浸泡在水中直至彻底清洁，之后将其挂起来晾干。用细锯将其切成横向和纵向的切片，再把切片磨平、弄光滑。取一些加拿大香脂，将其放在一块玻璃板上，用灯加热至香脂变得足够柔软，以便将切片压入其中，随后将其放置一旁让其固化。再取一块“艾尔石”，用水湿润后，用它打磨切片的一侧，直到表面完全光滑。接着将带有切片的玻璃板放入甲醇中，很快切片就会与玻璃板分离。将切片清洗干净后，再重新固定在适当的位置上。

将反面朝上，用磨石不断打磨，直到其厚度达到可安装的程度。再用特里波利粉在抛光布上将两面都抛光处理，最后将其嵌入加拿大香脂中。

牙齿——牙齿的珐琅质是一种比骨头硬得多的物质，因此必须使用切割机才能对其进行加工。虽然已有手动工具被用于此目的，但我书中早期版本中提到的那种小型车床至今仍未被后来的切割机所取代。图244展示的就是用于切割和抛光各种坚硬物质的小型车床。对于牙齿而言，需要沿着牙冠和牙尖的中间部分切出两个相互垂直的截面，这样就能显示出珐琅质的特殊结构。这些截面必须固定在车床的支架上或金属板a上，并通过钢制固定装置b来保持其位置；车床的轮子则由第一个踏板驱动。常用的粘合材料是虫胶或加拿大香脂，其中虫胶更常被宝石加工师和透镜研磨师所使用。由于珐琅质在切割过程中容易破裂，因此需要在切割时向锯子上滴水以减少摩擦力。较厚的截面可以通过刚玉轮快速磨平。截面的最终抛光可以在车床上进行，也可以用“艾尔水”石在水的作用下对平面表面进行打磨，最后再用加拿大香脂将其固定，不过这种香脂的浓度不能过高，否则它会渗入珐琅质中的微小缝隙，填满那些空隙，导致它们不再可见。由于抛光表面的平整度非常重要，因此需要定期检查这些抛光石，一旦发现表面不平整，就必须用花岗岩将其磨平。

将样本置于含细沙的石面上，或铺有刚玉粉的铅板上。如果决定使用加拿大香脂作为固定材料，则需按以下方法处理：先将牙齿或骨骼的切片用凝固后的加拿大香脂固定在经过充分退火的玻璃片上，再将玻璃片放在水浴锅的盖子上或高温箱中，以确保其牢固粘附——应使用较浓的香脂滴，这样它在受热后会液化并扩散开来。之后取出玻璃片让其冷却，以便检测香脂的硬度。如果香脂太软，用拇指指甲按压就会轻易变形，就需要再次加热，同时注意不要让香脂沸腾产生气泡；如果香脂太硬，会出现碎裂现象，这时就需要将其重新熔化并加入液态香脂稀释，然后再像之前那样处理。当香脂的硬度达到合适程度时，就将切片的光滑面朝下放置在香脂表面；接着逐渐加热玻璃片，直到香脂变软，同时注意避免产生气泡，然后用针轻轻将切片压在液化的香脂上，压力只需施加在切片的一侧而非整个表面，这样就能把多余的香脂挤到另一侧；最后在整个表面上均匀施压，即可确保切片牢牢粘附且没有气泡。不过，如果在干燥过程中出现气泡，且无法通过加压去除，那么最好还是将切片取下来再重新处理。在覆盖玻璃片之前，还可以通过打磨来减少香脂层的厚度。

岩石切片——小块岩石可以用车床进行研磨，或者放在锌板上，利用刚玉粉和水将其中一面磨得光滑平整。然后按照处理骨骼的方法，用凝固后的加拿大香脂将切片的抛光面固定在车床金属支架上的玻璃块上，让其有足够的时间固化。如果切片厚度适中，可以用一块平板玻璃以及一些细刚玉粉或腻子粉将切片磨得更薄。当切片足够薄时，用清水将其彻底冲洗干净，然后放置晾干，或者用酒精灯加热，再用针将切片从玻璃上推入苯或松节油的烧杯中，让其浸泡直至所有香脂都被溶解。再次用松节油冲洗后，再将切片嵌入加拿大香脂中，可加上玻璃片，也可不加。海胆刺、贝壳、水果果核等的切片也是如此处理。

等等，其制备方法与骨骼和牙齿的类似；但研磨完成后，这些切片需先经过酒精处理，再浸入丁香油中，之后再将其嵌入加拿大香脂中。如果这些物质的厚度足够薄，就可以用车床将其切割；最初其实根本没有必要将它们固定在玻璃上，只是为了在抛光时能够固定标本而已，但之后必须彻底去除这种固定层，这样才能看到加拿大香脂未能渗透到的层次。

至于较小的物体，则几乎只能将多个物体同时固定在玻璃片上，并让它们彼此相互支撑。因此，若要制作有孔虫的横向或纵向切片，除非将它们紧密地放置在一层硬化的加拿大香脂中，先磨掉一侧，然后再转动并磨平另一侧，否则根本无法完成切割。多年前，我的朋友瓦利奇博士向我介绍了他自己在处理这类微小物体时的巧妙方法：首先用加拿大香脂将这些标本粘附在一层云母薄膜上，然后再用同样的方法将其固定在玻璃载玻片上；当标本被磨到所需的厚度后，就需要逐渐加热载玻片，使其上的云母薄膜及所固定的标本能够分离出来；准备好一块带有薄层硬化香脂的干净载玻片后，再将云母薄膜以磨面朝下的方式转移到该载玻片上。待其通过干燥完全粘附后，便可继续进行研磨和抛光工作；由于云母薄膜很容易被磨具磨平，此时位置已反转的标本就可以进一步被磨到适合作为永久标本的厚度。

植物组织的染色与固定——关于细菌的内容，我打算在另一部分中讨论。通常首先会处理植物组织，而对其结构的区分则是通过使用不同深浅的染色剂来实现的。通过多重染色可以获得更为显著的效果，同时也能更清晰地显示细胞内的物质。因此，染色剂被分为核染色剂、质体染色剂以及……

特异性染色剂。第一类染色剂的价值主要在于它们能够选择性地与细胞核结合，而几乎不会使细胞质着色。这类染色剂适用于新鲜或年轻的组织。另一方面，质体染色剂则能使组织均匀着色，用于形成对比色背景；而特异性染色剂则主要用于区分某些基本结构与构成植物组织的纤维素基质——这种物质在动物膜中也有少量存在。

植物中的纤维素具有多种物理性质：在幼嫩的植物中它较为柔软，而在较老的组织中则相当致密。这一特性解释了为何纤维素在经过染色处理后会呈现出不同的效果，也取决于纤维素是处于近乎纯净的状态（如棉纤维），还是以木质素或木质纤维的形式存在。那些能轻易染色幼嫩组织的染色剂，对成熟状态的纤维素则几乎不起作用。因此，在对纤维以及用于显微镜观察的切片进行染色时，确保纤维素能够均匀着色至关重要。

组织的染色可以通过四种方式实现。第一种是，当染色剂与组织之间的亲和力足够强时，无需任何外部辅助即可使染色剂留在组织上。第二种是将染色剂与固色剂混合后，以单一溶液的形式施加到组织上。这两种方法是最为简单易行的染色方式。第三种是先将组织浸入染色液中，然后再将其转移到另一种能够将颜色固定在组织上的液体中。第四种则是先让组织与固色剂接触，然后再将其浸入染色剂中。最后一种方法是在商业染色过程中常用的，对于那些难以被染色的显微镜样本，推荐采用这种方法。

核染色剂——无论是在植物还是动物组织中，细胞核通常都是判断组织结构的依据，因此，在所有显微镜检测工作中最常用的试剂类别就是“核染色剂”。这类染色剂有多种，其中最重要的是苏木精；只要使用合适的溶液，染色效果就会非常理想。虽然已有许多不同的配方被提出，但……

唯一可靠的三种染色剂是Delafield’s、Kleinenberg’s和Ehrlich’s，这三种染色剂中都含有明矾作为成分。其原理是明矾与着色剂共同形成不溶性复合物，从而起到固色作用。

在Delafield’s的染色液中，明矾与苏木精的比例较高，且使用的是甲醇而非蒸馏酒。

Kleinenberg’s的染色液则有多种不同的配方。附录“配方与方法”中给出了Squire改进后的两种染色剂的配方。

苏木精染色液会将细胞核染成紫色，若想将其变为蓝色，则应将切片浸入自来水而非蒸馏水中；但由于不同地区的自来水碱度不同，使用稀释的碳酸钠溶液（每盎司含半粒）能获得更均匀的结果。

胭脂红也是一种常用的细胞核染色剂，最常用的两种染色液分别是Greenacher的酒精硼砂胭脂红溶液以及Orth的锂胭脂红溶液。在通常情况下，这两种染色剂可同时对细胞质和细胞核进行染色。通过后续用酸性酒精或酸性甘油处理，可将细胞质中的颜色去除，而不会对细胞核造成严重影响。如此使用的话，胭脂红就能成为一种出色的细胞核染色剂。需要注意的是，切片既不能用纯水清洗，否则颜色会大量脱落；也不能用酸性水清洗，否则胭脂红会沉淀下来。

明矾胭脂红和明矾茜素也是有效的细胞核染色剂，且无需后续处理。

苦味胭脂红也被广泛使用。以下配方最为实用：——
氨水苦味胭脂红：胭脂红1克，浓氨水3毫升，蒸馏水5毫升。将胭脂红放入氨水和水中，用微热使其溶解，然后加入200毫升的苦味酸饱和水溶液，加热至沸腾后过滤即可。

苦味锂胭脂红——通常推荐使用以下配比：
锂胭脂红溶液，100毫升；苦味酸饱和溶液，270毫升。

有几种苯胺类染料可用于细胞核染色：亚甲蓝、甲基绿、沙弗兰素、龙胆紫、维苏维尼素、福克辛以及霍夫曼蓝。

常规的染色方法是使用浓度为1/4或1/2%的水溶液进行染色，之后再用甲醇清洗。亚甲蓝和甲基绿很容易在甲醇中被洗掉，因此几乎无法用于染色。为避免这一问题，可在将切片从染色液中取出后先用水冲洗，然后再用甲醇处理。通过这种方式处理后，细胞核的染色效果会非常好。这一方法也适用于霍夫曼蓝，对维苏维尼素则部分适用；不过对于后者来说，这并非必需步骤。沙弗兰素和龙胆紫的效果更好，因为可以直接将切片从染色液中转移到90%的酒精中。

对比染色剂——通常还会使用其他染剂来为组织着上与细胞核颜色形成对比的颜色。在细胞核被染成蓝色或绿色之后，常会使用棕色、橙色或粉色作为对比色。胭脂红一般会被染成黄色或靛蓝色作为对比色；而像结核杆菌中的福克辛红色，则需要用细胞核蓝色作为对比色。重要的是，对比染剂的浓度要低于主染色剂的浓度，这样才能让整个组织的结构清晰可见，同时不会影响细胞核的显示效果。以下这些颜色可作动物组织的对比染色剂，但用于植物组织时效果较差：苯并紫素、伊红、赤藓红、橙色、酸性鲁宾以及苦味酸。

针对特定物质的染色剂包括：用于细菌的福克辛、亚甲蓝和龙胆紫；用于脂肪成分的锇酸；用于显示弹性组织的维多利亚蓝和玫瑰红；用于检测淀粉样变性的甲基紫、碘和沙弗兰素。亚甲蓝是最有用的苯胺类染料之一，但其成分也最为复杂多变。

碘绿或甲基绿长期以来一直被用作检测淀粉样物质和淀粉的试剂，但实际上这种反应是由于碘绿中所含的杂质——甲基紫所导致的。要得到完全不含甲基紫的绿色染剂极为困难。

这些染料的染色效果是相同的；而淀粉反应则完全取决于其中所含的紫罗兰素，其颜色变化并非由绿色染料的成分决定，而是取决于该绿色染料被净化的程度。

纤维素反应——在核素染色之后，对植物学家来说最重要的试剂就是那些能够作用于纤维素及其各种衍生物的试剂。纯纤维素在碘的作用下会呈现黄色，加入稍稀的硫酸或浓锌溶液后，颜色会变为蓝色。含有碘、碘化钾和氯化锌的溶液，与未被改性的纤维素反应后会呈现紫色，而与木质素反应则会呈现黄色。

舒尔泽锌试剂使用时需格外小心，因为氯化锌和氯化钾容易发生分解。目前常用的配方如下：取氯化锌溶液（比重1.85）70毫升，碘化钾10克，碘0.1克；不过这种溶液只能用作试剂，不能作为染料使用，用它染色的样本也无法用常规的封片剂保存，唯一可用于冲洗样本的液体是橡胶胶水。

纤维素可以用胭脂红、苏木精、尼格罗辛、亚甲蓝、番红花素和福克斯宁进行永久性染色。苯胺类染料则以浓度为千分之一或千分之四的稀释水溶液形式使用。当纤维素发生所谓“木质化”变化时，其反应特性也会改变：在氯锌碘的作用下会呈现黄色，在邻苯二酚葡萄糖酸的作用下会呈现红色，在氯化苯胺的作用下也会呈现黄色。后两种染料在盐酸的作用下效果会更佳。这些反应的结果同样无法通过常规的封片剂保存下来。

那些包含部分未发生变化的纤维素、部分已木质化的混合组织的切片，用苯胺类染料染色后会呈现出明显的颜色差异，而且这样的样本可以保存多年。

双重染色法——先将切片浸入甲基绿溶液中，然后再浸入胭脂红溶液中，这样木质化部分就会呈现绿色，而未木质化的部分则会呈现红色。也可以用酸性绿代替甲基绿，效果类似。如果将苦味酸与胭脂红、尼格罗辛或霍夫曼蓝一起使用，苦味酸会为木质化部分着色，而其他染料则分别将未木质化的结构染成红色、黑色和蓝色。

伊红染色法最适合用于筛管和薄壁组织。需将伊红与等量的水和酒精混合制成浓溶液，然后将切片在该溶液中染色5到10分钟。之后用甲醇彻底清洗切片，再进行脱水处理，再用丁香油清洁，最后将其封存在加拿大香脂中。

漂白过程——在染色之前对植物组织进行漂白和净化是非常必要的步骤，尤其是当组织中含有淀粉时。净化剂可分为两类：一类是利用其强光折射特性来起作用的物质，另一类则是能够分解并溶解淀粉质细胞内含物的物质。属于第一类的有丁香油、加拿大香脂、甘油等类似物质；属于第二类的则有钾盐溶液、苯酚以及氯醛水合物。不过这些物质的实际效果仍有待商榷。通常采用的漂白方法如下：将切片放入新鲜的氯化石灰溶液中，让其停留2到4到5分钟，直至完全漂白；然后在试管中稍加加热几秒钟，迅速用蒸馏水替换溶液，再将切片煮沸2到3分钟；重复此步骤三次；接着用1%的醋酸溶液清洗，最后再用蒸馏水清洗。这样处理后的切片就准备好进行染色了。

如果茎部质地坚硬且呈棕色，则应使用氯化石灰溶液——即四分之一盎司的氯化物溶解在一品脱水中，充分摇匀后静置让沉淀物沉降，再倒出上层的清液使用。这种溶液适用于坚硬的组织，但不适合叶片，因为叶片不仅需要漂白，还需要使细胞内的物质溶解以便使其变得透明。对于茎部和叶片来说，氯化钠溶液都是不错的选择。其制备方法如下：在一品脱水中加入两盎司的新鲜氯化石灰，充分摇动或搅拌2到3次，然后静置让石灰沉淀。同时准备饱和的碳酸钠溶液——也就是普通的洗涤碱。之后倒出氯化石灰溶液中的上层清液，逐渐加入碳酸钠溶液，此时会有石灰碳酸盐沉淀生成；继续添加碳酸钠溶液，直到不再有沉淀产生为止。过滤后的溶液应储存在密封良好的瓶子中，并置于阴暗处，否则很容易变质。

用氯化钠溶液漂白的切片在颜色足够白之后，必须用蒸馏水清洗，然后将其置于蒸馏水中24小时，期间需更换4到5次水，并在最终清洗前的水中加入几滴硝酸，或者按每半品脱水加入8到10滴硝酸的浓度。从蒸馏水中取出切片后，再将其放入酒精中，静置一小时以上。

尽管碱性甘油在显微技术中被推荐用于多种用途，但作为植物组织学中的临时固定液，它的作用却并未得到应有的重视。最常用的混合液由2盎司甘油、1.5盎司蒸馏水以及0.5盎司熔点钾盐溶液组成。这种混合液既利用了甘油的折射特性，又发挥了苛性钾盐的透明化作用，同时还能显著降低钾盐的膨胀效应。

硬木切片的切割——车床和圆锯在切割较硬的木材时与切割骨骼结构时一样有用。对于那些较老、因而更坚硬的木材，可能需要先将其置于蒸汽中数小时以软化，之后再将其放入甲基化酒精中，然后再进行切片。而那些生长1到3年的较软木材则可直接用手或显微镜切片机进行切割，方法如前所述。

经过适当练习，就可以手工切割出最精细、最薄的切片。通常首先切下第一片，以便让标本表面更加光滑平整。接着稍微抬起切片，往其表面撒上酒精和水，再用轻柔的力量进行切割。用细毛刷或切片夹（见图250）将切下的切片移到装有水的小容器中，最薄的切片会浮在水面上；随后再将它们放入甲基化酒精和水的混合液中，直到可以用于固定为止。含有树胶树脂或其他不溶性物质的硬木切片，必须先放在甲基化酒精或酒精中，最后再转移到丁香油中，这样才能使其足够透明，便于用加拿大香脂进行固定。

如果需要观察外生木材的结构，那么至少需要用三种不同的方式制作切片：横切面、

纵向切面、斜向切面，或者如人们有时所称的横向切面、纵向切面以及切线方向切面，它们各自会呈现出不同的形态，如图245所示。b是穿过针叶植物髓心的纵向切面，可以看到木匠们所称之为“银色纹理”的髓射线；e是同一部位的放大图，其中可以看见木质纤维以及标记为l的点，而水平线k则表示沿长度方向切割后的髓射线；c为切线方向切面，f为其局部视图，图中展示了髓射线mm以及带有垂直切面的木质纤维。通过切割茎干的斜向切面，可以获得更有参考价值的标本。这些切面都是从松树中取得的。不过，所有外生茎干根据切割方向的不同，都会呈现出三种不同的形态。

图245——木材的切面。

细菌培养、灭菌及显微镜观察前的准备。

现在已被视为一门独立科学领域的真菌学分支——细菌学，其形成于1875年至1879年期间。该学科的奠基人、经验丰富的植物学家科恩意识到植物的原生质与动物的肉质组织相对应，于是他提出了研究细菌的精确方法。不过，一年后，他的学生科赫博士发现了一种特定的牛病——炭疽病，是由某种杆菌引起的。此外，科赫还找到了将明胶改良为培养细菌的培养基的方法：他将含有细菌的熔融明胶倒入培养皿中，从而分离出菌落，并进一步分离出孢子，这样就便于大规模地制备纯培养物，同时也能大大节省时间。

乍看之下，要分离细菌并在显微镜下观察其生命历程似乎极为困难。此外，有人认为这类工作既缓慢又困难，但这一观点在其他科学领域同样不成立，只要按照我即将为学生们提供的指导方法去操作，就会明白这一点。

**用于细菌学研究的仪器、材料及试剂：**

- 一台带有宽角度亚镜聚光器的优质显微镜，以及1英寸、1/4英寸、1/6英寸规格的物镜，还有1/12英寸规格的均匀油浸物镜。
- 当实验室中使用酸性物质时，需要用一个大的钟形玻璃罩来覆盖实验台。
- 大约一平方英尺大小的黑色平板玻璃。
- 一块白色瓷板，或某个尺寸的浅口摄影盘。
- 用于盛装酒精溶液和苯胺染料的带磨砂塞的玻璃瓶。
- 用于过滤染色溶液的带漏斗的玻璃瓶，以及移液管。

用于溶液微化学过滤的专用移液器（图246）。

装有雪松油的小瓶子，带有瓶塞（图247）。

用于切片染色的小型玻璃皿或观察镜。

已消毒的玻璃载玻片，以及圆形薄玻璃盖，均装在盒子里（图248）。

针夹与铂金针，另还有一包普通缝纫针（图249）。

铂金制或镀铜制的切片提取工具（图250）。

经过加工、末端变得尖锐的玻璃棒，用于在使用酸处理切片时进行操作。

图247——用于提取雪松油的瓶子与滴管。
图248——盒子。图249——针具架。
图246——用于操作玻璃器皿的吸管，以及用于微化学实验操作的精细夹具与钩子。
图246还展示了过滤装置。

图250——夹子结构示意图。
图251a——带有细尖头的镊子；图251——弹簧式夹子及平头镊子。

这是一对用于固定玻璃盖的小型弹簧钢制镊子（见图251）。
还有一到两对细尖头镊子（见图251a）。

用于盛装加拿大香脂和达玛树脂的可折叠容器。
用于清除镜片及玻璃盖上雪松油的柔软布匹或旧手帕。
用于擦拭镜片并去除灰尘的麂皮。

试剂：酒精、佛手柑油、赛洛伊丁，这些物质均以等量混合在乙醚与酒精中。

埃布纳溶液。（见附录。）

福尔马林、甘油、明胶、克莱布斯溶液及克莱宁贝格溶液。（见附录。）后者是由100份苦味酸水溶液、2份浓硫酸混合后过滤，再加入300份蒸馏水制成的。

穆勒液。（见附录。）

5%的渗透酸溶液。

石蜡、鲸蜡油、二甲苯、醋酸、盐酸，1%的酒精溶液。

氨水、乙醚、苦味酸锂红染剂、钾盐溶液。

藏红花素，其浓缩酒精溶液以及水溶液。

松节油、维苏VIN、经过蒸馏并消毒的水。

各种染料的水溶液可储存在瓶中以备使用。

对于水溶液和酒精溶液，应加入几滴酚或一粒百里酚作为防腐剂。为了快速对盖玻片标本进行染色，最好将最常用的染料——如品红、甲基紫等——装在带有滴管塞的瓶子中。

透明化剂：雪松木油、丁香油、牛至油、苯胺、萜烯、甲苯和二甲苯、苯以及松节油。

固定介质：浓缩的醋酸钾溶液、苯、香脂、甘油凝胶、法南特培养基、达玛树脂和乳香、含在二甲苯中的加拿大香脂、霍利斯胶、锌白。

用于将小型标本暂时固定在玻璃载玻片上的粘合剂。需先去除所有水分，然后在载玻片上滴一两滴如下制备的介质：将15克白色漆在水浴中溶解于100毫升水中。

将绝对酒精的量准确测量后，倒出其中的透明液体，然后静置一段时间。随着酒精从加热后的玻璃载片表面蒸发，会留下一层坚硬的透明涂层。可随时滴入一滴薰衣草油来使这层涂层略微软化。放置好待固定的物体后，酒精灯的热量会使薰衣草油蒸发，从而使物体牢牢附着在载片上。物体也可以用类似的方法固定在盖玻片上，之后再使用常规的树脂固定剂。如果使用甘油或甘油凝胶作为固定剂，那么用两到三倍于其体积的薰衣草油稀释后的火棉胶作为固定剂会更为合适。应在制备物干燥、酒精蒸发之前将切片放置到位。

甲醇酒往往被大量掺入了石脑油，因此不适合用于技术性用途。即便用于清漆，它在干燥过程中也会使其呈现荧光状。

图252——用于存放已消毒的仪器和玻璃片的铁盒。

所使用的针头及仪器不应经过本生灯火焰处理，因为那样会对其造成严重破坏，而应将其放入专用的铁制盒子中（见图252），然后在150°C的热风灭菌器中灭菌一小时。该盒子侧面可以打开，需要使用时可用已消毒的镊子取出相应的仪器。

玻璃片也在同一个铁盒中进行灭菌，而用于接种培养基、观察培养物等的铂金针头也以相同方式进行处理后再使用。这些针头是由几英寸长的铂金丝固定在玻璃棒末端制成的，应准备几根这样的针头。

玻璃棒的长度为几英寸。需将玻璃棒的末端放在本生灯或吹管的火焰中加热，再用镊子将铂丝固定在玻璃棒的一端，使其与玻璃棒融为一体。这些玻璃棒有的呈直线形，有的则呈弯曲状，还有些带有环状结构，它们被专门用来接种营养琼脂培养管中的培养物。

图253——用于平板培养的潮湿培养室。

玻璃皿——准备潮湿培养室时需要多个浅口玻璃皿，上层的玻璃皿可盖在下层之上（如图253所示），在中央，培养板可以一层层堆放起来，必要时可将其放入培养箱中。

用于液体培养的装置。

李斯特烧瓶——李斯特设计了一种球形烧瓶，它有两个颈部：一个垂直的，另一个横向的；横向的颈部是一个逐渐变细的弯嘴。当倒出部分液体后，烧瓶重新竖立起来时，喷嘴末端会留有一滴液体，从而防止空气从喷嘴处倒流回去。在开口处用棉絮封住，留在烧瓶中的液体可留作后续使用。烧瓶的垂直颈部则用消毒过的棉絮按常规方法堵住。

图255——培养物的储存
图254——巴斯德球形移液管。

斯特恩伯格主张使用带有细长颈部且末端呈尖状的玻璃球体，该结构需做到完全密封。巴斯德设计了多种特殊形状的管子、球体及移液管，这些装置至今仍在巴黎细菌学研究所中使用，被称为巴斯德球形移液管（见图254）。

还有另一种设计，其结构具有侧面或弯曲的臂状结构，其中一根臂的末端呈尖状，而细长的颈部则用棉絮封住，如图255所示。

恒温箱、灭菌器与培养箱。

图256——普费弗温箱。
温箱是细菌学实验中非常重要的辅助设备。在培养过程中为样品提供持续加热，温箱是不可或缺的。普费弗温箱（图256）适用于各种显微镜操作。它由一个密封良好的硬木箱构成，箱上有门和玻璃窗，便于随时取放样品并进行持续观察。该箱子安装在一个金属三脚架上，通过带有温度调节装置的小型燃气燃烧器从下方为箱子加热。只要能将温度维持在25°至45°C之间，且不会对显微镜的支架和镜头造成损害，石蜡灯也可以用来加热。箱内的空气空间中还装有温度计，用于显示当前温度。

图257——克鲁克尚克的孵化器。
热风孵化器与灭菌器通常由铁板制成，呈立方体形状，具有双层壁结构，由四根支腿支撑，就像克鲁克尚克博士所使用的那种（见图257）。它们通过底部的气体或灯源进行加热，而温度则通过顶部孔洞中的温度计来显示，赫森的孵化器也是这种结构。试管、烧瓶、漏斗、棉絮等物品必须在150℃的高温下保持一小时以上才能实现灭菌。
为了存放试管，人们会使用金属笼子或托盘，尤其是在需要用热风灭菌器对试管进行灭菌时，或者需要将装有营养液的试管放入蒸汽灭菌器中时。所有仪器、针头、手术刀等物品在使用前都必须经过彻底的灭菌处理。

蒸汽灭菌器由铁或锡制成，外部包裹着厚厚的毛毡，顶部设有带孔的圆锥形盖子，用于放置温度计（见图258）。容器内部在大约三分之二的深度处有一块铁制格栅或隔板，将内部空间分为两个腔室：上部的蒸汽腔室与下部的水腔室。外部有一个仪表用于显示水腔室中的水位，水位应保持在约三分之二的满度。该设备由三个支脚支撑，通过本生灯或加热灯从下方进行加热。它可用于对试管或烧瓶中的培养基进行灭菌，也可用于煮土豆或加速琼脂的过滤。当温度计显示温度达到100℃时，即可取下盖子，用钩子和绳子将试验管放入金属篮中，然后迅速重新盖上盖子。土豆或小烧瓶则被放入底部带有孔洞的锡制容器中，该容器置于格栅上，从而使其中的物品能够接触到产生的蒸汽。

在细菌学实验室中，最有效的培养箱之一就是赫森培养箱（见图259）。它由一个被水套包围的腔室组成，腔室下方有水空间，用于容纳管道L，该管道负责将来自灯T的加热后的液体通过水传递回灯中。A是环绕培养物所在腔室的水套；O是进水管道；N是用于控制进水的阀门；M是溢流管；S是通过管道与外部底板相连的胶囊；D是一根左侧铰接的杠杆，其自由端装有风门F，当风门处于烟囱V上时，就能有效关闭烟囱；P则是用于在启动时调节风门的螺丝。

装置；H为用于给胶囊施加更大压力的重物；K为温度计，其感温泡位于腔室内部，刻度则位于腔室外部。

图259——Baird-Hearson生物培养箱。

经过处理的燃烧产物会沿所示方向移动，直到水和腔室被充分加热到足以使胶囊膨胀的程度。达到这一状态后，S与P之间的金属丝会被胶囊向上顶起，杠杆则会使阻尼器从V处的烟囱上抬起一定程度。通过观察温度计，可以发现腔室内的温度最终能稳定在所需水平。

当温度计显示出目标温度时，就需要通过穿过重物的螺纹螺丝将重物固定在杠杆上。一旦完成调整，腔室内的热量就会保持稳定。

无论这些纬度地区的气温如何变化，该数值都保持不变；同时，灯焰大小的巨大变化也不会对实验结果造成严重影响。在初次调整之后，在培养箱使用期间必须不断转动螺旋杆P。打开箱门之前务必先测量温度，之后测得的数值毫无意义。

营养培养基的制备——细菌的分离与培养。

图260——显示菌落的平板培养图。

要人工培养微生物，就必须为它们提供适当的营养物质，且这些营养物质中不能含有任何原有的微生物。科赫方法的成功在很大程度上取决于：当以混合微生物作为起始材料时，能否将它们完全分离开来，从而获得每种可培养物种的纯培养物。当无菌的营养明胶在试管中被液化后，再将其与细菌混合物混合，使各种微生物均匀分布其中，随后将液体倒入玻璃板上让其凝固，此时各个细菌就不会像在液体培养基中那样自由移动，而是固定在某个位置上。

在那些地方，微生物会发展出属于自己的物种。如此便形成了各个菌落，每个菌落都具有其独特的生物学特性和形态特征（见图260）。

为确保微生物在生长过程中彼此隔离、不受污染，只需适当稀释培养液以保护培养皿免受空气影响，同时还要配备便于定期观察的设施，以便查看其微观形态特征。用低倍显微镜观察营养明胶上的菌落时（见图260），如果是以炭疽芽孢杆菌和奇异变形杆菌这类微生物为例，就能看到炭疽杆菌和结核杆菌在试管中的生长状况，以及奇异微球菌的旺盛生长情况——这些微生物的外观往往非常显著，甚至具有很强的特征性。不过，我首先需要指出一个众所周知的事实：细菌学与动物病理学只有少数关联点；细菌并非等同于致病菌，事实上，大多数这类微生物对人类而言是有益的而非有害的。这一点对科学来说极为重要，我将在后文进一步阐述；尽管即便只是简要介绍所有由细菌产生的、已被实际应用的有用发酵剂，也需要单独写成一本书，而且还需要一个独立于医学领域之外的细菌学研究体系，这样才能充分研究农业、林业、园艺、乳制品业、酿酒业、染色业、制革业等领域的各种问题，从而为这些领域带来实际应用的可能，目前这些领域也已经在一定程度上从中受益了。

营养明胶与琼脂的制备——取半公斤尽可能不含脂肪的牛肉，将其切碎，放入烧瓶或圆柱形容器中，再加入一升蒸馏水并充分搅拌。将容器置于冰盆或冰箱中，冬季则放在阴凉的地窖里，静置一整夜。次日清晨，开始准备所需的各类器具。将大约100支试验管彻底清洗并用酒精冲洗干净，然后让其晾干。用棉絮堵住试验管的开口，再将它们放入热风灭菌器中的金属笼子里，在150℃的温度下加热一小时。以同样的方法清洁并灭菌几个烧瓶以及一个小玻璃漏斗。

与此同时，必须充分摇匀含肉的溶液，然后通过过滤或用亚麻布或压肉器将液体部分分离出来。所得到的红色汁液需倒入大容量量杯中，并加入蒸馏水，使其体积达到一升。之后将其倒入足够大且耐用的烧杯中，再加入10克蛋白胨、5克普通食盐以及100克优质明胶，静置备用。

大约半小时后，明胶就会变得足够柔软，随后在水浴中加热即可使其完全溶解。

接下来的步骤需要格外小心谨慎。有些微生物在微酸性环境中生长最好，而另一些则适合在微碱性环境中生长。例如，亚洲霍乱弧菌的生长及其特征性形态的形成，就绝对依赖于微碱性的环境。这种微碱性环境对大多数微生物来说都是最适宜的，其制备方法如下：用干净的玻璃棒蘸取该混合液，观察石蕊试纸的反应，然后逐滴加入碳酸钠浓溶液，直到石蕊试纸由红色变为淡蓝色。如果溶液的碱性过强，则可通过加入乳酸来中和。

最后，将混合液在水浴中加热一小时。在沸腾前10分钟，加入事先打散并混入蛋清的液体，随后趁热过滤。

过滤时，应用玻璃板盖住漏斗，如有必要，需重复过滤过程，直至得到颜色为淡麦色且完全透明的滤液。将灭菌后的试管小心、均匀地注入约三分之一的明胶液，这样做的目的是防止混合液接触到试管中与塞子接触的部分；否则，当明胶凝固后，棉绒会粘附在试管上，给后续操作带来麻烦。装满明胶液的试管会被放入篮子中，然后进行灭菌处理——要么将其放入蒸汽灭菌器中，在温度达到100摄氏度时持续加热12分钟，连续进行四到五天，要么将其转移到……

将样品放入试管水浴中，连续三天各加热一两个小时。如果凝胶出现浑浊现象，则需将其倒回烧瓶中，煮沸10分钟后再过滤，然后重复灭菌过程。

营养琼脂是一种由生长在日本和印度沿海地区的海藻制成的物质，呈长条状。它的沸点为90℃，在约45℃的温度下仍保持固态。因此，在制备那些能在血液温度下最佳生长的细菌的培养基时，可以用它来替代明胶；而对于那些能分解明胶的细菌，则可在常温下使用这种琼脂。其制备原理与前述方法类似，只不过不用100克明胶，而只需约20克琼脂（浓度为1.5%至2%）；为便于溶解，还需将其在盐水中浸泡过夜。过滤时可用法兰绒代替滤纸，且必须使用热水装置。最终得到的固体应无色透明；即便略带乳白色，也可继续使用。

麦汁明胶用于研究发酵菌。它是通过在麦汁中加入5%至10%的明胶制得的。

甘油琼脂——则是通过在煮沸后、过滤前向营养琼脂中加入5%的甘油制得的。

图261——试管中的纯培养（Crookshank）。

试管培养：为了将细菌接种到含有营养琼脂的试管中，需先取下棉球塞。用经过消毒的针头，例如装有待测细菌的血液或脓液，将其插入营养琼脂的中央，然后缓慢抽出。试管应保持水平状态或开口朝下，随后需尽快重新装上棉球塞，并在试管口盖上橡胶帽。

在大多数情况下，可以用肉眼清楚地观察试管中菌落的长势（见图261）。有时琼脂会部分液化，而有时则保持固态。菌落的数量可能较多或较少，也可能有颜色或无色。当针头刺入处出现缓慢液化现象时，所形成的形态往往非常微妙，且具有独特的特征。例如，针头轨迹上可能出现白色细丝并带有分支、呈现浑浊状，或是像一串珠子一样的结构。在某些情况下，使用放大镜可以观察到更多细节。

Beneke建议，在向明胶培养管中接种细菌时，应在培养基靠近玻璃壁的侧面进行穿刺。

与将培养物接种在中央的方案相比，这种方法的优点在于可以从外部通过显微镜观察正在生长的培养物，从而了解各种细节，如生长物的性质、表面附近与较深处的菌落外观差异，以及是否存在一种或多种不同的微生物。如果所使用的试管两侧为平坦且平行的结构，那么这类观察将会更加方便。

平板培养法——通过这种方法，无论是存在于液体中、排泄物中，还是固体培养基上的细菌混合物，都可以被分离成不同的种类，从而在各种营养培养基中得到纯度极高的单一细菌培养物。我们还可以利用低倍显微镜观察各个细菌菌落。经过稍作修改后，同样的方法也可用于检测空气、土壤和水样中的微生物。

为了将液态明胶均匀地涂布在玻璃平板表面并加速其固化，需将平板置于水平且冷却的表面上。玻璃平板需放入热风灭菌器中，在150°C下灭菌1至2小时。

用于放置已接种平板的潮湿培养室，可通过用含2%石炭酸的溶液清洗浅口玻璃盘和盖子来准备（见图253）。应在盘底铺上滤纸，并用相同溶液浸湿。

“在底部装有棉绒垫的玻璃烧杯中，放入装有培养物的试管、三个需要接种的试管、三根需要灭菌的玻璃棒以及一支温度计。将这三个试管放入30°C的水中，使其中的明胶液化。在接种前后，都要将试管保持在该温水中，以维持明胶的液化状态。取下培养物试管的塞子，以及装有液化明胶的试管的塞子。用针头吸取一滴培养物，然后在液化明胶中搅拌。重新装上两个塞子，将培养物放置一旁。将刚接种完的试管几乎水平放置，然后再将其竖起，让液态明胶慢慢流回。重复这一动作并滚动试管，即可……”

被引入的微生物会分布在整个明胶中。必须小心避免任何剧烈摇晃，以免产生气泡。以相同方式对第二支试管以及第三支试管进行接种，但每次使用三滴从消毒过的针头中提取的液体。接下来的步骤是将明胶倒入玻璃板上，让其凝固。

打开装有已消毒玻璃板的盒子，用消毒过的镊子取出一块玻璃板，迅速将其转移到钟形玻璃下的滤纸上，然后立即盖上盒子的盖子。打开最初进行过接种的试管，将其中的内容物倒在该玻璃板上。接着用玻璃棒将明胶快速均匀地铺开，使其覆盖在距离玻璃板边缘约半英寸的范围之内，再盖上钟形玻璃，让明胶继续凝固。与此同时，将玻璃板放入潮湿的培养箱中；当明胶完全凝固后，再将玻璃板取出。对其他试管也重复同样的操作。

通常在一两天内就能观察到菌落的出现，具体时间则取决于室温。下层的玻璃板上会有无数个菌落，如果这些微生物能够溶解明胶，它们就会迅速混合在一起，从而在很短的时间内使整个明胶完全液化。中间层的玻璃板上菌落数量也很多，但它们能保持相对独立的状态更长时间；而最上层的玻璃板上，各个菌落彼此完全分离，之间有相当大的明胶区域相隔。

要更好地观察菌落的显微结构，可将玻璃板放在黑色玻璃片上，如果菌落有色，则可放在瓷片上。使用小光圈，并主要在低倍镜下观察菌落形态。另一种更为简单的培养方法是将液化的明胶倒入浅平的培养皿中，这种培养皿占用的空间更小，且在使用上更为方便。

虽然也可以使用营养琼脂来制备培养基，但要想获得理想的结果则要困难得多。

细菌的显微镜观察。

液体、培养物及新鲜组织中的细菌——在开展细菌学研究时，绝对的清洁度至关重要。所有仪器、玻璃器皿、载玻片和盖玻片都必须在使用前彻底清洗。培养基的制备与使用同样需要严格遵循规范；若在灭菌过程中出现疏漏，或未能重视各种技术细节，就可能导致培养物受到污染，从而浪费大量时间。

在准备显微镜标本时，使用经过适当方法灭菌的铂制接种针会非常方便；稍等片刻后，该接种针就会冷却到不会破坏其所接触的细菌的程度。

未染色的细菌——对于血液和培养液等液体中的细菌，可以通过用铂制接种针或毛细管移液器将一滴样本转移到载玻片上，再盖上干净的盖玻片，即可直接进行观察，无需进一步处理。如果希望长期观察该标本，则需在盖玻片边缘滴入一滴灭菌水或盐溶液，以防止标本干燥。

固体培养基上的细菌则可通过用灭菌针取出一小部分样本，将其放入载玻片上的灭菌水中稀释，然后再按前述方法盖上盖玻片来进行观察。新鲜组织则可以用针在灭菌盐溶液中挑出，然后压成足够薄的层，置于载玻片与盖玻片之间。在许多情况下，甘油可以替代盐溶液，尤其是用于观察放线菌和霉菌时。

体积极小的杆菌和微球菌可以与颗粒物质或脂肪晶体区分开来，因为后者在加入醋酸后会发生变化或分散，而在加入钾盐溶液后也会发生变化；乙醚则能溶解脂肪颗粒，而微生物则不会受到影响。鲍姆加滕通过特定处理方法，在切片中成功观察到了结核杆菌。

钾盐能够使组织变得透明，从而使细菌清晰可见。在观察未染色的细菌时，应使用虹膜光圈，并仔细调整亚级聚光器的位置以实现最佳聚焦效果。

希斯染色法：首先按照常规方法制备细菌载玻片；然后使用移液管将试剂一滴一滴地滴在盖玻片的边缘，再利用放置在对侧边缘的滤纸条让试剂渗透到样本中。

巴贝斯染色法如下：将少量培养物尽可能均匀地涂在盖玻片上形成薄层；待其几乎干燥后，用移液管向该薄层上滴加一两滴稀释的甲基紫水溶液；再用滤纸条轻轻按压以去除多余的染料。

盖玻片处理法：将待检测物质涂在盖玻片上，使其形成足够薄的层；如果是固体培养基上的细菌，则需将其溶解在少量灭菌水中。再用另一块盖玻片将两者之间的液体挤压出来，形成薄层，随后将两块盖玻片分开，这样每块盖玻片上都会有一层薄薄的样品。接着将盖玻片以带样品的一面朝上放置并让其干燥。几分钟后，将其在本生灯的火焰上从上往下加热三次。再滴加两三滴福尔辛或甲基紫的水溶液覆盖在样品层上，几分钟后用蒸馏水洗去多余的染料。之后让盖玻片继续干燥，之后可将样品嵌入加拿大香脂中固定，或者在其仍湿润时将其翻转到载玻片上，再用滤纸去除多余的水分。

如果需要更长时间进行染色，可将染色液倒入表镜中，让盖玻片以带有样品的一面朝下的方式漂浮在液面上。

克鲁克尚克不使用苯胺类染料的水溶液，而是倾向于使用浓度更高的染液，并通过短暂浸泡在酒精中来减少染色时间。其操作方法如下：用石炭酸处理的福尔辛染液对盖玻片上的样品进行约两分钟的染色，之后冲洗干净。

将样本置于酒精中几秒钟，然后迅速用水冲洗。这种方法对沙门氏菌和链球菌尤为有效。

革兰氏染色法——首先用龙胆紫将整个样本染成紫色，再用碘化钾-碘溶液进行固定处理；只有细菌会被染色，而其他碎片、脓细胞或组织成分则不会被染色。随后将盖玻片放入酒精中，此时只有细菌仍保持紫色，不过颜色会变为蓝色。若使用伊红等对比色，则可实现双重染色。

对于需要用龙胆紫染色的样本，Crookshank采用了以下有效方法：在试管中加入四到五滴纯苯胺，再加入蒸馏水至试管容量的四分之三处，用拇指封住试管口，充分摇晃。将所得乳液过滤两次，然后将滤液倒入观察镜中。在如此得到的清澈苯胺水中，逐滴加入龙胆紫的浓酒精溶液，直到开始出现沉淀物为止。盖玻片需在该溶液中浸泡10分钟，之后再放入碘化钾-碘溶液中，直至其变为均匀的棕色，最后用酒精冲洗。若想加快脱色过程，可将盖玻片浸入丁香油中，然后再放入酒精中。再次将盖玻片浸入丁香油中，用两层滤纸轻轻按压使其干燥，最后将其嵌入加拿大香脂中。

盖玻片样本的双重染色——可采用埃利希法对结核病痰液进行染色，或者采用尼尔森法的改良版本，也可在经过革兰氏染色处理后用伊红进行染色。

埃利希法的具体步骤如下：将5份苯胺油与100份蒸馏水混合并充分摇晃，再将该乳液通过湿润的滤纸过滤。在观察镜中的滤液中逐滴加入福尔辛、甲基紫或龙胆紫的浓酒精溶液，直到开始出现沉淀物为止。将盖玻片样本放入该混合液中浸泡15分钟至30分钟，然后在稀释的硝酸（1份硝酸兑2份水）中冲洗几秒钟，最后用蒸馏水冲洗干净。

尼尔森染色液与亚甲蓝——齐尔建议用石炭酸来替代苯胺蓝。尼尔森则推荐使用石炭酸、无水酒精以及福尔辛的混合溶液。（详见附录。）

革兰氏染色液与伊红——按照上述革兰氏染色法处理并用酒精脱色后，将盖玻片放入弱伊红溶液中浸泡两到三分钟，再用酒精冲洗，随后浸入丁香油中干燥，最后用香脂固定。

孢子的染色——需将盖玻片样品加热至210摄氏度并保持半小时，或将其在本生灯的火焰上经过约十二次，或者让其在浓硫酸中暴露数秒，之后再以常规方法滴加几滴苯胺染料的水溶液。若要对带孢子的杆菌进行双重染色，则需将盖玻片样品在埃利希福尔辛-苯胺水溶液或齐尔-尼尔森染色液中浸泡20分钟到1小时，同时要持续加热直至有蒸汽产生。

鞭毛的染色——科赫最初是通过将盖玻片放在苏木精的水溶液中，再将样本转移到5%的铬酸溶液中，或是穆勒液中，从而使鞭毛呈现棕黑色。

洛夫勒法——将硫酸亚铁溶液与20%的单宁水溶液混合，直到混合物变为紫黑色，然后加入3到4毫升浓度为1/8的没药水溶液；在将其倒入带塞的瓶子之前，可再加入几滴石炭酸，这就是媒染剂。染料则是由1毫升1%的氢氧化钠溶液加入100毫升苯胺水中制成，其中还溶解有4到5克甲基紫、亚甲蓝或福尔辛中的某种染料。按照常规方法制备盖玻片样品后，用媒染剂处理该样品，再将盖玻片置于火焰上直至有蒸汽产生，最后用蒸馏水洗去媒染剂。将染液过滤后，滴几滴在样品上，几分钟后即可取下盖玻片。

再次加热直至有蒸汽产生，然后用蒸馏水将污渍冲掉，此时该标本即可用于进一步观察。

由于洛夫勒法较为复杂，有人提出了一种改进方法，能够获得更理想的结果。首先从新鲜的明胶培养物中取样本并用水稀释，再用移液管将少量液体滴到温热的盖玻片上让其干燥，之后加入以下染料：20%的单宁水溶液10毫升；冷饱和硫酸亚铁溶液5毫升；绝对酒精中的品红饱和溶液1毫升。接着轻轻加热盖玻片一段时间，直到有蒸汽冒出，然后再仔细清洗。这一过程需重复两到三次，每次处理后都要清洗标本。之后用齐尔品红溶液进行染色，再将盖玻片加热一到两次，每次约15秒，随后再次清洗，最后在水中检查颜色是否足够浓烈。如果效果满意，就可以将标本晾干，最后用加拿大香脂或达玛树脂封存起来。

标本的保存——使用油浸物镜观察盖玻片标本后，必须小心擦去雪松油，然后将载玻片放置一旁，等待加拿大香脂固化。在合适的时间，可以用霍利斯胶将这些标本密封起来。

组织切片中的细菌。

组织硬化与脱钙的方法——为了使小型器官（如小鼠的内脏）变硬，应将其放在广口玻璃罐底部的滤纸上，再倒入约为其体积20倍的绝对酒精。较大的器官也采用相同方法处理，但需要先切成小块。可以使用穆勒液、甲基化酒精或福尔马林。

牙齿或骨骼结构则需先放入克莱恩伯格氏脱钙溶液中。待其充分软化后，再将其浸泡在水中以洗去苦味酸，之后转移到弱酒精中。埃布纳氏溶液也能带来良好的处理效果。

嵌入、固定和切割的方法——克鲁克尚克发现，组织切片在硬化处理后需被嵌入乙醚与酒精的混合液中至少一小时，之后再转移到由等量乙醚和酒精构成的赛洛伊丁溶液中，继续放置数小时。随后将组织切片放入玻璃胶囊中，并倒入一些赛洛伊丁溶液。该胶囊可被置于60%至80%的酒精中，直至次日早晨。赛洛伊丁的浓度应与蜡的浓度相当。接着对组织切片进行切割，修剪完成后将其放入水中直至其沉底，然后再转移到明胶中，最后用冷冻切片机进行切割。新鲜组织切片则需先悬浮在0.8%的盐溶液中，再用铂制工具小心地转移到装有无水酒精的观察镜片中。

组织切片中细菌的染色方法——魏格特的方法如下：将切片置于1%的碱性苯胺类染料水溶液中6至18小时。为加快染色速度，可将装有溶液的胶囊放入培养箱中，或将其加热至45℃，也可使用浓度更高的染液。在后一种情况下，由于切片容易过度染色，因此需要先用半饱和的碳酸钾溶液处理切片。无论哪种情况，之后都需用蒸馏水清洗切片，再依次用60%的酒精和无水酒精处理。当切片几乎失去颜色后，将其放在铂制工具上，然后转移到丁香油中，或用魏格特推荐的品红溶液染色半小时，之后用水和酒精清洗，再涂上丁香油，最后转移到干净的玻璃载玻片上。

革兰氏染色法——切片先在含有苯胺-龙胆紫溶液的胶囊中染色10分钟，然后放入碘和碘化物溶液中，直至呈现均匀的棕色，之后再放入无水酒精中，用玻璃棒轻轻搅动切片以使其充分清洗。当切片完全失去颜色后，再将其转移到丁香油中，最后放到载玻片上。通过在切片脱色后将它们转移到伊红、俾斯麦棕或维苏宾染液中，可以实现双重染色（克鲁克尚克）。

甲醛是一种极佳的防腐剂；只需1份甲醛兑20,000份溶剂即可防止样本发酵。若用于保存植物切片，则需要1%的甲醛溶液；将植物组织浸入该溶液中后，其新鲜状态仍能保持一段时间。在用于生物标本的营养明胶中，提前使用甲醛可防止细菌使明胶液化。此外，甲醛还能加快组织硬化过程，其效果甚至优于酒精、铬酸、重铬酸盐等其它防腐剂，且不会导致细胞收缩。厚度为½至¾英寸的组织在纯甲醛中24小时内即可硬化；对于较松散的组织而言，5%至10%的甲醛浓度最为合适。还有一种可节省时间的方法：无需先将标本放入甲醛中再放入黏液剂中进行切片处理，可直接用2%（或更高浓度）的甲醛水配制黏液剂，这样就能同时实现两种功能。

**标本的制备、装片、固定与收集**

制备和装片显微镜标本需要多种材料，包括玻璃载玻片、尺寸为3×1英寸的平板玻璃、薄玻璃盖片、玻璃容器、防腐剂、清漆、固定剂、玻璃切割工具以及Shadbolt旋转台。

虽然玻璃载玻片和盖片出厂时已是准备就绪的状态，但仍需将其浸泡在碱性溶液中，以确保完全去除手指接触带来的油脂。Seller博士为此推荐了一种特定的溶液。（详见附录中的配方。）

清漆和固定剂的选择需十分谨慎，因为它们不仅需要能够牢固地附着在玻璃载玻片上，还要能够抵抗标本所处环境中的防腐剂作用。目前常用的固定剂有加拿大香脂、达玛树脂、威尼斯松节油、用于封闭玻璃容器的日本金胶、沥青清漆、Brunswick黑色染料、虫胶、胶水及蜂蜜、Hollis液体胶水以及海洋胶水。为了给装片后的标本增添美观效果，有时会使用彩色清漆。红色封蜡清漆可通过将封蜡粉末置于强酒精中溶解来制成，过滤后将溶液倒入容器中，再通过沙浴法将其蒸发浓缩。

需保持良好的一致性。据说这种材料能够抵抗雪松油的作用。对于白色样本而言，锌水泥是最佳选择。这种材料由苯酚、达玛树脂、氧化锌以及松节油制成。科尔还提供了另一种配方，不过这两种材料都可以从斯奎尔那里获得，他能够提供各种用于染色和装片的材料。

图262——沃尔姆斯利的制片转盘。

用于装片的载玻片——那些结构极为微小的生物应当被放置在薄的载玻片中，而这样的载玻片可以很容易地用日本金粉、达玛树脂或沥青，再加上沙德博尔特转盘或沃尔姆斯利转盘来制作。将玻璃载玻片置于金属弹簧下方，使其两端与中心的距离相等（黄铜上标出的圆圈可作为定位参考），然后用骆驼毛笔蘸取日本金粉，用手指和拇指牢牢夹住笔，再启动转盘，这样就能形成一个完美的圆形；之后将其拿开晾干，或者放入温热的环境中让其硬化。若要切割盖玻片，则可在黄铜弹簧下方放置一片薄玻璃，再用切割钻石代替铅笔。切割钻石不仅有助于显微镜操作者完成上述工作，还可以用来在载玻片的一端标注所观察物体的名称。

最好能制作多个这样的载玻片，并随时备用。有许多生物的结构非常透明，这类样本应当以干燥状态进行装片。蝴蝶和蛾子的翅膀上的鳞片、豆荚虫和衣鱼以及某些硅藻都属于此类。为这些样本准备干燥装片时，只需确保它们没有杂质即可。

应将这些标本永久固定在最能展现其结构特点的位置上。
对于较厚的标本，建议使用更深型的培养皿。此时，最好分两次或三次涂覆金箔，每次涂覆后都要等待足够的时间让清漆干燥。若需要更深的培养皿，则可用海洋胶或布伦瑞克黑胶将玻璃环或金属环粘在玻璃载玻片上。若想提高这种胶水的耐久性，可加入少量印度橡胶清漆（通过将小块橡胶溶解在煤焦油中制成）。将标本放入玻璃培养皿中的过程与制作普通培养皿的过程类似，只是需要使用更多量的粘合剂。以这种方式固定的标本应先水平放置一段时间；如果粘合剂出现开裂迹象，就需要再涂一层新的清漆。用香脂固定标本时，必须确保标本完全干燥后再将其放入松节油中。而用培养皿固定的标本，则应在最终粘合之前完全浸透固定液。

为了避免对标本造成过大压力，最好将动物组织的标本放入浅型培养皿中进行保存。那些用于存放浸在液体中的标本的培养皿，必须由不会被所用液体渗透的材料制成，如图263所示。在涂粘合剂之前，应先将玻璃环的表面稍微弄粗糙一些。

实际上，有多种固定的方法可供选择：例如，昆虫的腿、翅膀、气门、气管、产卵器、螫针、舌头、上颚、角膜等部位可以用香脂固定；而蟋蟀的气管则应保持干燥状态。骨头的切片既可以干燥固定，也可以浸泡在液体中固定。至于木材和水果石块的切片，则在加拿大香脂中固定时才能最好地展现其结构特征。

在制作昆虫标本时，首先当然要对手中的昆虫进行解剖。这一工作最好借助解剖显微镜、一把小型黄铜镊子以及尖头剪刀来完成：需要处理的部位应先用剪刀从昆虫身上小心剪下，然后将其浸入苛性碱溶液（钾液）中数天，以便软化并溶解其中的脂肪及柔软组织。浸泡所需的时间只能通过经验来确定，但一般来说，当这些组织在碱液中浸泡足够长的时间后就会变得半透明；确认这一点后，便需将标本放入合适的容器中，再在软水或蒸馏水中浸泡两到三小时。之后，将标本置于两片玻璃片之间，轻轻按压以去除较柔软的组织；如果还有残留物粘在标本边缘，就需要用清水仔细清洗，而使用驼毛刷则能大大方便这一过程。期间应不时将标本放在显微镜下检查，确保所有杂质都已清除。完成后，可用驼毛刷或专用工具小心地将标本取出来，放在一张非常光滑的纸上（厚象牙纸最为合适），再用刷子和尖头针将其整理好，再在上面覆盖另一张纸，最后用两片玻璃片将其压平，并用小弹簧夹固定（见图264）。几个这样的夹子只需几便士就能买到。当标本完全干燥后（如果在温暖的房间里，大约24小时左右就能干燥），就可以分开玻璃片，轻轻展开纸张；稍加处理后，标本便可轻松取下，随后将其放入松节油中，让其一直留在其中直至变得透明且适合制作标本。标本在液体中停留的时间取决于其结构：有些标本，如苍蝇的翅膀，很快就能被液体渗透，而那些角质质且质地坚硬的标本则需要浸泡两周甚至更长时间。一个底部凹陷且盖子密封良好的容器非常适合用来进行浸泡操作；如果同时要处理多个标本，最好准备两个容器，一个用于较大和中等大小的标本，另一个用于非常小的标本，否则较小的标本会粘在较大的标本上。

在将物体固定在培养基中时，玻璃盖应尽可能靠近培养皿的边缘，但不要完全贴上，需留出一点空间用于放置粘合剂。粘合剂应略微突出于玻璃盖的边缘，这样才能将其固定在培养皿上。

用于保存藻类的介质——最有效的藻类保存介质是铬明矾、福尔马林和樟脑水。所用的溶液应含有1%的铬明矾和1%的福尔马林；这样处理后，藻类的胶质外层和基质会变得透明，同时大多数情况下仍能保持藻类的原有颜色。绿藻在以上任何一种介质中都能良好保存；而其他种类，如莴苣海藻，则会变得较为脆弱，此时应单独使用福尔马林。褐藻则应在新鲜状态下放入福尔马林中保存；体积较大的褐藻若先在铬明矾溶液中浸泡一两个小时，固定效果会更好。红藻在这三种溶液中都能良好保存，但较为娇弱的格里菲斯藻则需要2%的福尔马林海水溶液来保存，这种环境中藻类能保持其自然形态。

为了尽可能以接近自然的状态保存和固定硅藻，首先需用蒸馏水将它们彻底清洗，然后将其置于由1份酒精与7份蒸馏水混合而成的介质中。不过，硅藻表面的硅质结构在高倍显微镜下呈现出各种美丽的形态，因此在其处理过程中需要更加小心。含有硅藻的鸟粪土或泥沙需先用清水多次冲洗，直至水变为无色，每次冲洗之间要给足够的时间让沉淀物沉降。之后将沉淀物放入试管中，再加入硝盐酸（硝酸与盐酸等量的混合物），此时会产生剧烈气泡。待气泡消失后，将整个试管加热至接近沸点，持续6到8小时。随后需小心倒掉酸液，再用大量清水冲洗沉淀物，每次冲洗之间间隔3到4小时，以便让较轻的沉淀物沉降下来。最后得到沉淀物。

必须使用一英寸物镜在显微镜下进行观察，同时用粗毛或刚毛将硅质藻类的壳分离出来。

雷兹纳博士设计的用于挑选和排列硅质藻类的机械手指（见图265）适用于任何显微镜。该装置可以安装在物镜上，确保其能够稳固地固定，这样当刚毛末端被压至最低位置时就能准确对焦。它通过一个小螺丝固定在适当位置，刚毛支架则可滑动到合适位置，并被精确调整到视野中心。使用时，首先通过微调螺丝将刚毛抬高至几乎看不见的程度，然后让物镜对准载玻片，找到目标物体并将其置于视野中心；接着再通过螺丝降低刚毛末端，使其接触到目标物体，通常目标物会立刻附着在刚毛上，之后就可以通过旋转带有螺纹的头部来对目标物进行观察。

图265——雷兹纳的机械手指。

用于固定硅质藻类的介质非常重要，因为它会影响这些藻类的可见度——要么使其变得更难看见，要么使其更加清晰。阿贝教授在研究更微小的测试对象如硅质藻类时发现，萘单溴化物能使大多数这类物体的成像更加清晰。这种液体是无色的，略带油性，可溶于酒精。它的密度为1.555，折射率为1.6。其可见度指标大约是加拿大香脂的两倍。

以空气的折射率为1.0，硅质藻类的折射率为1.43来计算，其可见度差异为0.43。

可以构建下表：—

燧石的折射率与可见度
（数值为近似值）。（折射率=1.43）。
水……=1.33……10
加拿大香脂……=1.54……11
二硫化碳……=1.68……25
硫在二硫化碳中的溶液……=1.75……32
“磷”……=2.11……67

这些与可见度相关的数据需结合物镜及照明光源的数值孔径来理解。这种介质对硅藻的影响极为显著——在较低的放大倍率下就能观察到它们硅质外壳上的纹路。

因此，用磷作为固定介质时，硅藻的可见度是使用香脂时的67倍；换言之，其图像的可见度要高六倍。斯蒂芬森先生所使用的磷介质是由固体或棒状磷溶解在二硫化碳中制成的。由于这些材料极易燃烧，因此在制备该溶液时必须格外小心。由于只需极少量的二硫化碳即可溶解磷，因此可以说硅藻实际上是在近乎纯磷的环境中被固定的。有趣的是，这种介质对豆形虫和鳞翅目昆虫等测试对象则会产生相反的效果——它们的特征纹路会消失。

对于需要固定微小物体的情况，石炭酸溶液是一种有效的介质——将最纯净的石炭酸晶体溶解在适量水中使其呈液态即可。溶解的量应以当前所需为准，因为若将其暴露在光线下，颜色就会发生变化。小型甲壳类有孔虫以及软体动物的颚部，在用液钾煮过一段时间并彻底清洗掉所有碱性物质后，可以保存在石炭酸溶液中。如果样本出现浑浊现象，可用酒精灯轻轻加热载玻片。

原位保存和杀死具有纤毛的旋毛类生物——C. Rousselet先生所提出的旋毛类生物的保存与固定方法……

由于取得了巨大成功，那些在保存各种美丽的纤毛生物形态时所面临的难题几乎已被彻底解决。所采用的流程包括四个阶段：麻醉、杀死、固定和保存。在处理轮虫时，以往的难点在于如何在其纤毛完全展开的状态下将其成功杀死。因此人们发现有必要先使用一种起效缓慢的麻醉剂。最合适的麻醉剂是浓度为1%的可卡因盐酸盐溶液，甚至更稀的浓度也可。这一方法最初是由韦伯先生提出的，旨在让这些活跃的小生物在观察过程中保持静止状态。鲁塞莱特先生则进一步发展了这一方法，他在杀死轮虫之前先使用该麻醉剂，效果极为显著。此时可以看到轮虫沉到活细胞底部，其纤毛的摆动也逐渐变缓，这时便是杀死的最佳时机。而杀死轮虫则需使用弗莱明氏铬醋酸渗透液。必须使用浓度较低的溶液——由1%的铬酸15份、2%的渗透酸4份以及冰醋酸1份混合而成——这种溶液既具有杀死作用，又具有固定作用。“固定”一词并不仅仅指简单的固定，它还包括通过后续处理迅速杀死轮虫、使其组织硬化并防止其进一步发生变化。因此，需让这些轮虫静置几分钟，之后用蒸馏水清洗五到六次，再将其放入保存液中。所有这些操作都必须极其小心地进行。最好的保存液其实就是蒸馏水，只需加入少量固定溶液（每盎司水中约8滴），即可使其具有抗菌性，同时溶液会呈现微弱的黄色。这种微弱的颜色会赋予轮虫色彩，否则它们会保持透明且不变形，而其体内的神经组织则能得到完美保存。

对于某些物种，如Asplanchna priodonta，处理方法略有不同。在使用可卡因溶液时，应缓慢添加，即让几滴溶液从活细胞培养皿的边缘滴下。由于该溶液的密度大于水，会沉到容器底部，从而对轮虫起到麻醉作用，并帮助在纤毛完全展开的状态下将其杀死。需让这些轮虫静置15分钟，然后用蒸馏水彻底清洗。经过进一步实验，鲁塞莱特先生发现，浓度为0.25%的纯渗透酸溶液也能达到同样的效果。

其效果至少与弗莱明溶液相当，甚至可能更好；不过这种溶液也只需作用很短的时间——最多一分钟即可。此时，轮虫仍保持白色且透明，只有卵除外，因为卵中会分泌出一种类似脂肪的物质——卵磷脂。如果轮虫被染色过深，可以通过让其接触过氧化氢来使其恢复颜色。为了使轮虫失去活动能力，人们发现以下溶液最为有效：取2%的盐酸可卡因溶液3份、甲基化木脑酒精1份以及蒸馏水6份。需按照说明逐滴加入这些液体，同时通过显微镜观察轮虫的反应。

所有的轮虫都可以用同样的方法杀死并保存下来。在制作标本时，Rousselet先生更喜欢使用稍微凹陷的玻璃容器，这样轮虫就会集中在容器中心，不会移动到边缘。起初可能会遇到一些困难，即如何避免气泡产生，但只要稍加注意，就可以通过在容器中加入一两滴2%或3%的福尔马林溶液来解决这个问题，这些溶液的量只需刚好能填满容器即可。接着用移液管将轮虫放入容器中，然后非常轻柔地放下盖玻片，再用吸纸擦去多余的液体。用于固定盖玻片的最佳粘合剂是金胶。

关于粘合剂的选用——经过多年的实践，我得出的结论是，用于固定盖玻片的最佳粘合剂就是金胶或达玛树脂清漆。对于某些标本而言，如果在其中加入少量溶解在石脑油中的印度橡胶，效果会更好。（详见附录。）

如果希望使用甘油作为粘合剂，那么需要用注射器小心地清除掉多余的甘油，然后在盖玻片周围涂上一层防水粘合剂。一种便宜的替代品可以是将10粒氨胶溶解在1盎司醋酸中，再向其中加入2德拉克姆的Cox明胶。这种液体很容易从刷子上涂出，且具有防水性；如果再在其表面涂上1盎司水中含有10粒重铬酸盐的溶液，防水性还会进一步提升。这种粘合剂的优点在于它对玻璃有很强的粘附力，即便盖玻片上还有少量甘油残留也是如此。等明胶层完全干燥后，就可以使用任何种类的粘合剂了。

一种可用于将微小物体、硅藻等暂时固定在薄玻璃盖片上，以便日后将其永久封存在加拿大香脂中的粘合剂，其制作方法如下：在1盎司蒸馏水中无需加热即可溶解两到三粒阿拉伯胶，然后加入3滴冰醋酸以及极少量糖。用滤纸仔细过滤，每隔三到四周重复此步骤一次。这种粘合剂不会受到加拿大香脂的影响。

水绵果实的保存与固定——通常很难对水绵的果实进行妥善保存和固定，但通过甘油凝胶可以成功实现这一目标，只需采取以下预防措施：先将标本清洗干净，放入92%的酒精中浸泡数小时，然后再将其转移到等量的酒精与甘油混合液中继续浸泡数小时。之后倒掉大部分混合液，不时添加纯甘油直至其浓度足够高。最后将标本放入深度刚好足以容纳它且不会对其造成压力的甘油凝胶容器中。

有些物体的处理难度要大得多，这会极大考验初学者的耐心——对于那些从未尝试过的人来说，这种难度简直难以想象。许多生物的结构极为脆弱，因此必须格外小心，以避免标本受损。因此，初学者不应因最初的几次失败而气馁，而应坚持尝试，通过不断练习，很快就能掌握处理复杂难处理物体的最佳方法。操作时所处的环境应保持无尘、无烟且不受干扰，所有使用的工具也必须保持极度清洁，因为肉眼几乎看不见的微小灰尘，在显微镜下也会变得十分明显，不仅会破坏标本的外观，甚至可能使其完全毁坏。

刚开始使用显微镜的学生往往没有充分意识到：在中等或高倍放大倍数下，几乎所有物体的自然外观都会因其所浸没的流体介质的折射特性而发生变化，而这些流体介质或多或少也会成为这些物体的组成部分。当生物体中含有生物碱类物质时，扩散定律会带来显著的变化，这就凸显出必须采取一切必要措施的必要性。

在使用防腐液时需格外谨慎。如果将样本置于碱性溶液中，甘油就会发生化学变化，这就是一个例子。

在标本的制备与装片过程中，气泡始终是个令人头疼的问题。可以通过用酒精灯轻轻加热载玻片的底部来去除这些气泡，或者将载玻片放入温控箱中，这样气泡就会向盖玻片的边缘移动，最终消失。许多显微镜使用者更喜欢使用气泵来去除气泡。

微生物的研究。

著名的埃伦贝格为自然学家们揭示了微生物世界的种种奇妙之处。他之所以将这类微小生物称为“微生物”，是因为他最初是在干草及其他植物物质浸液中发现了这些有趣的微小生物。从那以后，对于那些开始使用显微镜的人来说，最值得研究的对象便是那些尺寸适中、能够通过适度放大倍率轻松观察到的微生物。此外，几乎在任何水池或流动的溪流中，无论是在水面附近还是附着在水生植物的底部，都能找到微生物。曾经，伦敦周边的所有小浅池——汉普斯特德荒地、克拉珀姆、万兹沃思以及其他公共绿地——都充满了各种有趣的生物，是观察水螅虫、硅藻以及具有分裂能力的神奇生物的理想场所。只需花几个小时进行观察，显微镜使用者就能获得大量这类及其他生物的样本。然而如今一切都变了：这些公共绿地已被用于其他用途，所有的浅池也都消失了，显微镜使用者不得不前往更远的地方寻找观察机会，或者依靠乡下的朋友帮忙，才能偶尔看到池塘中的生物。

不过，如果从合适的地方谨慎地取一茶匙样本，往往就能发现其中含有多种不同的生物，每一种都……

值得人们仔细且耐心地研究。

在那些无需借助特殊方法、仅需运用自然学家常用的手段即可采集的微生物中，大多数都生活在池塘或流动的水域中，它们或沐浴在阳光下，或附着在各种水生植物的叶子和根须上；有些能够自由游动，而另一些则附着在底部的石头或木块上。双星藻类多聚集在浅水中，或浮到安静的水面处；而硅藻则覆盖在清水的底部，使水体呈现出黄褐色。

诸如旋毛虫、轮虫以及各种多腔动物等原生动物，还有水螅，都会成群地附着在水葫芦、浮萍或伸入水中的小树枝上；如果把一些水生植物带回家，这些小生物仍能存活数周之久。不过，没有哪种水域像泥炭沼泽那样充满如此众多的微小动物。在所有的泥炭沼泽中都能发现多种硅藻、原生动物以及小型软体动物。值得注意的是，无论在何处，这类苔藓总是与相同的物种相伴而生。西德尼·戈多尔芬·奥斯本勋爵曾将生长在他教区花园潮湿处的苔藓送给朋友们，这些苔藓中总是含有相同的轮虫种类。对我的朋友们来说，这些生物极具趣味性；我在早期的文章中曾描述过它们具有“不可毁灭性”，因为它们能够承受极高的干燥程度；不过，只要在玻璃容器中加入一滴水，它们就能重新复活。

图266——采集棒、瓶子、钩子和网。
泰晤士河的淤泥中总能发现许多形态优美的三棱石藻。在河流下游，当水变为半咸水时，就会出现更多种类的硅藻。为了采集这些硅藻，采集者需要配备相应的工具。贝克公司生产的工具非常实用（见图266）。这类工具包括普通的手杖、可延长的杆子、用于清除杂草的钩子、带有螺旋盖的环状瓶子，以及带有玻璃管的网。它们的用途显而易见，无需进一步说明。

硅藻的硅质骨架以化石形式存在。最早被发现的这类化石来自比林和的黎波里的磨光板，以及所谓的“山粉”——这些物质其实都是由不同种类的硅藻的硅质骨架构成的。弗吉尼亚州的里士满也富含这类生物，而我们这里的白垩岩层则主要由有孔虫的壳等物质构成。关于化石硅藻的一个有趣现象是：大多数这类生物在现代环境中仍然存在。里士满土壤中大量的美丽旋涡形结构——科斯西诺迪斯克，可以在我们的海洋中找到，而且在非洲和美洲海岸的鸟粪沉积物中也有大量存在，此外，在牡蛎、扇贝等常见海水软体动物的胃里也能发现它们。

许多纤毛虫类的标本可以以干燥状态直接进行装片处理，而另一些则需经过仔细清洗，并在适宜的培养基中进行处理。沉积物中较细小的部分往往含有更为完好、更完美的硅质外壳。

**标本制备与装片设备**

图267——装片设备

1. 罗斯式薄盖玻片切割器。该装置由一根弯曲的臂构成，其上装有切割部件；切割部件实际上是一根垂直的杆，杆的一端装有软木塞。另一根呈直角的黄铜臂则用于固定钻石刀，使其与主杆保持平行且距离很近。

2. 盖玻片厚度测量仪。要测量盖玻片的厚度，只需将其置于黄铜板与钢制支撑件之间，此时杠杆的长端即会在刻度上显示出厚度，精度可达1/50英寸、1/100英寸或1/1000英寸。

3. 带可折叠支腿的黄铜工作台，上面配有用于装片的灯。

4. 带偏心调节装置的旋转工作台，可用于制作载玻片并完成最后的加工步骤。

5. 气泵，配有玻璃容器；还有3.5英寸长的黄铜板，用于装片以及去除气泡。

6. 改进型工作台，配有用于切割软质标本的刀具。该工作台由一块完全平坦的黄铜台面构成，台面上有一个方形孔，可用于放置木块或其他材料；通过可移动的螺丝可以调节标本切片的厚度。

7. 史密斯式固定装置，配有弹簧和螺丝，可用于在装片时调节压力。

8. ——用于切割钻石以制作晶胞，以及切割玻璃片。
9. ——用于切割薄覆盖玻璃，并为各种物体标注名称的钻石工具。
10. ——佩奇式木制夹子，用于在镶嵌过程中加热玻璃片或物体时将其固定。

第二部分。

第一章

微观生命形式——藻类植物——蕨类植物、显花植物——细胞的结构与特性。

早在很久以前，就再也没有人会质疑显微镜作为科学研究工具的价值了。在显微镜的帮助下，真菌学的基础得以牢固建立；而在过去二十五年里，那些致力于为人类带来益处的人士更是推动了隐花植物学的飞速发展。

三十多年前，人们对真菌的生命周期几乎一无所知，对寄生现象、传染病，甚至是发酵作用也毫无了解。当时，我们对营养生理学的认识还处于初级阶段；绿色植物中淀粉和糖类的作用尚不清楚，而许多与植物及动物生理学相关的重要事实也仍未被发现。回想这些情况，再考虑到那时细菌仅仅被视为一些奇特的微小生物，锈病和污斑被认为是疾病的表现，而“自然发生说”仍然存在，我们就能大致想象出在我那本关于显微镜的著作首次出版（1854年）后的八到十年间，隐花植物学以及低等动物生命的状况了。

实际上，早在那个时代之前，甚至从最早使用显微镜的研究者开始，人们就已经知道池塘和沟渠中的水中，尤其是各种动植物的浸出液中，充满了各种生物，但人们并未明确意识到，这些大量的微观生物（其中还有那些能够主动移动的生物）其实都是植物。

在所研究的各种固体和液体物质中，这些微生物都能生长，就如同可见的植物能在土壤、空气和水中生长一样。或许，隐花植物学史上最重要的发现就是从这里开始的。在过去的四分之一个世纪里，我们对微观植物生命的认识之所以能取得如此大的进步，几乎完全得益于两方面：其一，是培养这些微生物的方法以及“显微园艺”技术的发展与完善；其二，则是对显微镜使用技巧的不断掌握。

“从宏观角度来看，真菌和显花植物之所以能受到重视，是因为它们与藻类、苔藓和蕨类植物相比有着截然不同的用途。藻类尤其适合用于研究营养、繁殖、细胞分裂与生长等问题，而苔藓植物和蕨类植物则更适合作为形态学研究的对象。至于真菌和显花植物，虽然同样被形态学家和生理学家所研究，但由于其实用性，它们更受大众的关注。”

“像真菌这样的生物群能够吸引如此多的科学关注，并同时引发如此广泛的兴趣，这一点非常重要。事实上，真菌确实直接影响着我们的生活——无论是作为毒素还是食物，无论是具有破坏性的霉菌还是发酵剂，或是寄生性霉菌或病原体，它们所受到的关注程度都超过了所有其他隐花植物之和，唯有显花植物能在这一方面与它们相媲美。我们这个时代的一个显著特点，就是对植物用途的认识取得了巨大进展，因为这种经济植物学的发展与地质植物学的进步、种植范围的扩大，以及植物学在工业领域的应用息息相关。”

植物界的复杂有机结构实际上是由多种不同的物质构成的，这些物质用肉眼是无法辨认的，大多需要高倍放大镜才能看清。不过，化学分析表明，植物其实是由几种简单的物质构成的，即水、二氧化碳、氧气、硝酸，以及少量无机盐。正是由这些简单元素，构成了植物界中种类繁多的各种物质。

植物体内没有任何部分不含三种或更多这类普遍存在的元素，正因如此，其化学成分才具有高度的一致性。由此可见，植物化学研究方法对化学家、生理学家以及生物学家来说都具有极其重要的意义。虽然植物能够从无机物中获取物质，从物理世界中获取能量，从而实现萌发、生长和繁殖等过程，但如果没有光和热的关键作用，它们就无法完成这些转变；光与热的共同作用对于植物世界的正常发育而言是不可或缺的。

光使植物能够分解、转化大气和土壤中的碳酸气体、水及氨等无机元素，并将其转化为有机物质；所转化的碳的质量与光的强度成正比。从化学性质上看，光是一种脱氧剂，它能形成植物中所存在的各种中性化合物。光是制造植物食物的主要因素，在上述化学变化过程中，植物的比热也会逐渐产生——尽管这种热量通常很微弱，但在花朵和果实形成期间，由于化学能量的增加，这种热量会变得相当明显。

在植物生命的整个过程中都可以观察到热的作用，只不过其表现形式因生长阶段和环境的不同而有所差异。蛋白质和含氮物质的形成依赖于产生的热量，而这些物质在种子芽、根尖以及植物那些处于最活跃状态的器官中含量最为丰富。实际上，植物生命的全部化学过程都体现在从周围环境中获取能量以合成物质这一过程中；因此，植物的生命活力与作用于它们的光和热的量直接相关。

那么，这种具有将自身转化为生命与能量的神奇特性的活体介质，虽然构成了每株植物的全部或大部分，但在最原始、最简单的形态下，其实不过是一个由一两个无色颗粒构成的微观细胞而已。

这些物质处于最紧密的接触状态，完全浸没在一种类似蛋清的透明物质中，这种物质被称为原生质。不过，它的性质与特性其实与蛋清有所不同。这种几乎无色且具有组织结构的物质正是细胞的生命之源。它的粘度足够高，因而能够保持球形结构；在高倍显微镜下可以看到，它由一层略带固态的薄膜包裹着半透明的颗粒，同时还存在折射率极高的液泡。这些小结构被称为细胞核，它们似乎被一层极为精细的膜所包围。过一段时间后，细胞核的数量会增加，并使母细胞分裂。不过，毫无疑问，原生质才是真正的构成物质，它理应被视为植物界和动物界“生命的物质基础”。

然而，在植物界中也有一些生物，它们在获取有机化合物方面类似于动物——它们自身无法固定进行后续化学转化所需的碳元素。许多开花植物就属于这种情况，还有那些没有叶子的寄生植物，它们主要依靠宿主的组织来获取养分。真菌也属于此类；低等隐花植物则从经过某种形式分解的有机物中获取大部分营养；而该类群中的其他生物则具备通过特有的发酵作用来引发分解的能力。还有许多原生生物依靠吸收来生存，它们似乎不吸收固体物质，而是从所处的空气或水中获取养分。

至于运动能力，曾经人们认为这是动物生命所独有的特征，但实际上许多原生生物也具有自我运动的能力，还有一些生物拥有称为纤毛或鞭毛的奇特运动器官，借助这些器官，它们的身体能够在所处的水中以相当大的力量移动。

从此，这种原生质物质在生理学领域中占据了重要地位。因此，有必要更深入地了解这种非凡物质的生命历程。它有着一定的界限……

细胞壁由一种与淀粉类似的物质构成，这种物质被称为纤维素，属于碳水化合物类化合物。细胞壁的形成与生长机制至今尚未被完全弄清；不过，它确实是植物界的通用结构或骨架，尽管在植物的生命活动中似乎并不起特殊作用。它仅仅起到保护作用，保护着被称为“原始细胞”的球形结构，而这一结构正是维持生长与繁殖等所有基本生命现象的基础。

在某些情况下，这种原生质物质似乎就构成了整个植物体；对于已知最简单的动物形态——例如变形虫来说也是如此。如此简单微小的生物竟然能够独立移动，实在令人惊讶。法国生理学家杜雅尔丹将这种有生命的物质称为“肉质”。通过对各种动物形态的进一步研究，人们发现它们都是由这种肉质构成的，只不过有些动物没有细胞壁而已。某些更高级的细胞也是如此，比如无色的血细胞，在高倍显微镜下可以看到它们会因肉质的流动而改变形状并移动。最终，组织学家们意识到，真正重要的结构应是细胞内容物而非细胞壁。进一步的研究表明，植物与动物之间的相似性比之前设想的还要高。最终可以确定，植物的原生质与动物的肉质其实是同一种结构。马克斯·舒尔茨也证实了这一点，从各方面来看，它们确实是一致的。

现在我们需要回过头来，更仔细地探讨另一个重要结构的发现过程——细胞核。1833年，英国植物学家罗伯特·布朗在用显微镜观察兰花的表皮时，在其细胞中发现了“一个不透明的点”，他很快给这个点起了个名字，叫做细胞核。后来，施莱登和施万通过研究得出结论：在所有植物和动物组织的初始形成阶段，细胞核是最具特征性的结构元素。从此，人们开始认为，所有生物的基本组成部分都遵循同一套发育规律。

无论生物有多么不同，其本质都是细胞的形成。于是，一种在实际上完全崭新的理论应运而生，它为生理学家们打开了广阔的研究领域，也使得人们能够更深入地了解细胞内的物质。事实上，人们开始思考：与其以细胞壁作为生命的基础，不如以细胞内的物质作为基础——因为此时细胞的重要性丝毫未减，尽管它已不再像施万最初发现时那样仅仅是一个微小的空腔。正如舒尔茨所定义的，细胞“是一小团具有生命特性的粘性物质，即原生质”。细胞核再次被赋予了至关重要的地位，其重要性甚至更高了。它不再是那种由非细胞物质新生成的、在完成细胞形成功能后就消失的结构，而是被视为每个细胞的中心性永久结构；只要细胞存在，细胞核就不可摧毁，同时它还能通过分裂产生新一代的细胞核和细胞。此时，“细胞”一词也得到了最终的定义：“含有细胞核的一小团原生质”。简而言之，动植物的所有生命活动实际上都是通过组织分解或破坏过程释放出的能量所产生的，这种过程就相当于生物体中最基本细胞中的“燃烧”反应。

不过，关于细胞形成的问题，除了上述内容之外，还有其他一些值得关注的点。细胞及其内部物质合在一起被称为内质，而在藻类等生物中，由于含有色素，则被称为有色内质。至于细胞的外层结构以及细胞的生长机制，目前还没有得到令人满意且被广泛接受的结论。细胞整体上其实是一团原生质，而非某些人认为的乳状物。实际上，细胞是一种结构极为精细的网状组织，由带有透明壁的螺旋形纤维构成，这些纤维能够收缩和扩张。这些纤维很可能又由更微小的螺旋结构组成。在普通情况下能够被染色的部分，其实就是这些管道中的内容物，也就是弗莱明所说的染色质。

这些结构能够在管道中移动。因此，细胞核很可能只不过是细胞外网络中的一粒微粒，它是由从不同方向穿过该结构的多个壁丝带相互连接而形成的。植物细胞壁具有与原生质相同的结构，很可能是被纤维素浸透的原生质。

正是这部分原生质物质现在被称为“八质”或“原始囊泡”，其性质极为精细脆弱，只有通过进一步的发育变化，或是借助特定的试剂、染色剂将其与细胞壁分离后才能被观察到。实际上，它被发现是原生质层中较为浓缩的部分，相当于低等动物体内的“八丝结构”。要区分八质与细胞壁，只能依靠化学检测方法。细胞核和核仁同样也需要通过将样本在胭脂红溶液中染色数小时，然后再用弱醋酸溶液清洗，才能显现出来。

当细胞因吸收水分而膨胀时，可以看到一些被称为液泡的透明空间占据着细胞的一小部分，而细胞核和核仁则位于靠近细胞壁的位置。

关于“环流现象”这一有趣的现象，我日后还会进一步探讨；目前人们认为，这种现象是由于从细胞核延伸到细胞最外层的某些壁丝具有收缩性所导致的。这样一来，细胞核、核仁与细胞壁之间就建立了紧密的联系。通过显微镜等更为科学的检测方法，我们已经弄清了这一点。然而，仍有一大类细胞有待研究，它们处于植物界与动物界之间的过渡状态，其细胞内容物的分化程度较低；还有许多单细胞生物因为体积极小、结构极其纤细且没有颜色，似乎不存在细胞核，即便存在也唯有通过特殊的制备和染色方法才能识别出来。不过，许多微生物有一个显著特点——即某些原生生物拥有运动器官，如纤毛或鞭毛，而这些结构曾被认为只是原生动物所特有的。

既然如此，植物化学的研究方法就显得极为重要了。尤其是由于生理学家能够分离出单个细菌细胞，将其培养在特定培养基中，从而对其加以重点观察，并持续一段时间进行监测。通过这种方式，我们便能更深入地了解与细胞营养及其代谢产物相关的各种事实。至此，我们已能够更准确地确定由细菌引发的化学变化的历史，因为我们现在研究的是最简单的植物细胞。尽管对这些微生物的化学作用的研究还仅进行了几年时间，但其成果已经相当显著且令人鼓舞。

早些时候，Schöenlein、Robin等人发现了与这些微生物的致病作用相关的有趣现象，他们向医学界指出：某些影响人体的疾病是由植物性寄生虫引起的。1856年，出现了进行深入研究的机会，显微镜观察工作落到了我的手中，因此我得以在Schöenlein列出的寄生性皮肤病清单上增添更多种类。我的观察结果最初被发表在医学期刊上。不过，人们得出的结论是：“虽然可能存在例外情况，即有些寄生虫会选择那些虚弱或处于衰败状态的生物作为宿主，但在属于真菌类的寄生虫中几乎找不到这样的例外，因为它们总是从生命力较低、正在退化或已经出现一定程度分解的物体中获取营养……毫无疑问，近年来在植物身上观察到的所有疾病都是由于那些因生长活力不足及不良环境条件而容易受到感染的寄生虫所导致的，而那些广为流传的各种植物病害也是由类似原因造成的。”

由此可见，这一难题终于得到了解决。正是由于巴斯德不懈的努力，细菌学才得以发展并走向专业化。他卓越的才华使他能够克服那些从事其他研究领域的人们的偏见——那些人根本无法理解寄生生物在自然界中所扮演的角色。

回顾我早先为确定糖酵母菌与腐生菌在发酵过程中的作用而进行的实验研究，从我手头的记录来看，1859年我向当时萨默塞特宫化学实验室的负责人、F.R.S.会员贝尔博士展示了这样的结果：从动物体内提取的少量腐败物质，再加上一种寄生真菌（Achorion Schöenleinii）、一种霉菌（曲霉或青霉）以及一种酵母（Torula cerevisiæ），便能在短时间内在麦芽汁中引发发酵反应，将其中的糖分转化为酒精。只不过转化的程度有所不同而已，其种类和性质并无差异。这便是证明这些寄生生物之间存在共生关系的第一步。在发酵过程中观察到的唯一明显差异是，腐败/腐生作用开始得稍早一些，且产生的酒精比例也略低一些。

1856年，好氧细菌也引起了我的注意。当时，我和已故的西德尼·戈多尔芬·奥斯本勋爵一起，将涂有甘油和葡萄糖的玻璃片（显微镜载玻片）放置在我们认为可能抑制微生物生长的各种地方。实验结果表明，会有大量真菌类生物出现，而且其数量会随季节变化而有所不同。医院和病房里的空气也同样值得关注，因为这些地方的寄生生物数量尤其多。1858年霍乱流行期间，空气中含有大量的好氧菌和厌氧菌；此外，那次疫情期间出现的蓝色雾气使得微生物的数量远远超过以往任何时期（详见图版I，编号13）。这种蓝色雾气引起了气象学家们的特别关注。后来，另一种更为严重的真菌性疾病——印度足癣也进入了我的研究范围。我针对这种疾病撰写了详细的描述，并将其发表在医学期刊上，还在1871年的《每月显微镜杂志》上发表了更详尽的内容。在这种破坏性的寄生疾病中，交织在一起的菌丝最终会形成菌丝体，它们会蔓延到脚部的所有组织中，甚至还会影响到骨骼结构。唯有通过截肢才能阻止这种寄生虫的侵害。

迄今为止，对寄生生物的研究在早期主要依赖于显微镜观察，这一工作持续了数年。通过这些研究，人们发现这类微生物往往具有极为多样的特性：不同种类的细菌能在各种不同的环境下生长，甚至是在完全相反的条件下也能存活；它们以截然不同的物质为食，并在其生存环境中进行多种多样的化学反应。

然而，对细菌的化学特性及其行为规律的研究大大拓展了我们对植物细胞化学价值与功能的认知。显然，没有比研究细菌更适合作为显微镜学家和化学家关注领域的课题了，因为这有助于我们更深入地了解各类生物，无论它们属于植物界还是动物界。

**病原性真菌与霉菌**

其实无需再回顾那些曾被认为会导致各种疾病的寄生真菌的历史。两个半世纪前，那些简陋的显微镜已经揭示了一个事实：所有可分解的物质中都存在着无数肉眼无法看见的微生物。显微镜学之父列文虎克在1675年就公布了他的研究成果，他发现雨水、植物浸出液、唾液以及牙齿刮屑中都存在极其微小的生物体；他还根据这些生物的大小和形态对它们进行了分类，并用木刻图加以说明。毫无疑问，这些图示所描绘的正是细丝状菌、弧菌和螺旋菌。在他的其他著作中，他还试图描述这些“小生物”的大小，称它们比沙粒还小一千倍。基于他的研究，人们开始认为疟疾是由这类“小生物”引起的，1721年发生在土伦和马赛的瘟疫也是由类似原因造成的。后来，人们对微生物的自然史进行了更为深入的研究。

人们对此的兴趣与日俱增。1786年，穆勒指出，人们过于热衷于寻找新的生物种类，因此他转而专注于研究这些生物的形态与生物学特征，并以这些数据作为分类的依据。这样一来，关于这些微小生物的科学认知便取得了显著进展，这一领域也进入了新的阶段——即微生物的起源问题。关于微生物的起源，出现了两种相互对立的理论：自然发生说与由原有孢子发育而来之说，围绕这两种理论的争论持续了一个多世纪。直到1871年，自然发生说的提出者退出了这场争论，而巴斯德在1861年进行的更符合科学原理的研究得到了广泛认可，这场争论才告结束。这位不懈努力的科学家一直在研究发酵现象，以及所谓的葡萄酒疾病和正在蚕群中肆虐的一种传染病。最终，巴斯德证实了“桑蚕麝香病”是由微生物引起的，而这些微生物只有通过显微镜才能观察到。此前，纳格利等人已经观察并描述过蛾子、蠕虫及卵中的那些椭圆形、有光泽的物体，但正是巴斯德证明了：当将体内含有这些微生物的蚕与水一起在研钵中捣碎后，将其涂抹在健康蚕所食用的树叶上时，所有健康蚕都会患病并死亡。

图九

J. T. 巴尔科姆著，克鲁克香克博士序。

细菌、裂殖菌或分裂真菌的典型形态。

由于致病颗粒会传播到卵中，为防止疾病扩散而采取的方法如下：将每只雌蛾单独饲养，让其产卵；雌蛾死亡后，便像之前那样将其尸体在研钵中捣碎，然后取一滴液体在显微镜下观察。一旦发现麝香葡萄病的痕迹，就会将所有的卵和尸体一起烧毁。通过这种方式，该疾病得到了控制，最终被彻底根除。

巴斯德还指出，不能将某种疾病形式或病因与另一种混淆。例如，麝香葡萄病是一种真正的真菌（Botrytis bassiana），不应与另一种危害蚕类的疾病——斑点病相混淆，后者是由细菌引起的。

根据巴尔比亚尼的最新研究，葡萄孢菌属于真霉菌，归属于卵菌门，与马铃薯疫霉有亲缘关系。它通过孢子传播，这些孢子落在蚕身上后会萌发并侵入其体内，随后形成菌丝体并在整个蚕体中蔓延。菌丝会从皮肤中伸出，产生白色、类似粉笔的孢子；这些孢子会脱离并以难以察觉的粉尘状悬浮在空气中。潮湿的环境会进一步促进这种真菌的生长。

昆虫也会因真菌的侵害而遭受严重危害。那些粘在窗玻璃上的家蝇周围，可以看到由串生青霉（Sporendonema muscæ或Saprolegnia feræ）产生的菌丝体。在其它情况下，cordiceps会侵袭某些属于Cossus和Hepialus属的毛虫，尤其是在它们埋在沙子里、尚未蜕变成蛹之前，菌丝和菌丝体的快速生长会杀死这些毛虫。

Sphæria miletaris是一种寄生于松树毛虫Bombyx pilyocarpa的真菌，由于它能帮助消灭大量这类会啃食幼芽和松针的毛虫，因此可被视为对人类有益的真菌之一。吉亚德还研究了其他昆虫寄生菌，他将它们称为Entomophoreæ。还有另一种名为E. rimosa的寄生菌，它会攻击蝗虫和双翅目昆虫，用密集的菌丝体和孢子将它们包裹起来，从而迅速致死这些昆虫。

因此，对细菌、微生物等微小生物的生活史的研究，催生了一门新的科学——细菌学。随着这门科学的不断发展，我们得以了解这些微小生物在自然界中所扮演的重要角色：几乎正是依靠它们，土壤才能为植物提供所需的养分。正如前文所指出的，凡是存在有机物质的地方——也就是那些作为生命代谢废物的死亡且无用的物质——都会很快被微生物所利用，进而促使组织分解。

要确定细菌的所属种类，其直径需要达到600到1,000倍以上。细菌的物种数量

近来其数量增长如此之快，以至于单凭厚厚的卷册已不足以将它们全部列出。不过，多亏了Crookshank教授的慷慨相助，我才能为读者呈现39种细菌、裂殖菌的典型形态——这些样本主要选自那些被认为能引发疾病的病原体。而许多被误认为是腐生性的、常被认为会引发疾病的微生物，其实只是偶然共存的生物，即暂时生活在一起而已。

大小——用常规的测量单位来表示的话，细菌的平均长度在1/25000英寸到1/5000英寸之间。这样的数值很难让人形成直观的概念。据估算，1/25英寸的空间里可以容纳一万亿个细菌。要更准确地了解细菌的大小，可以说：使用1/25英寸焦距的浸物镜时，其放大倍数约为2200倍，此时细菌的大小大约相当于非常小的印刷字体。细菌学家所使用的标准测量单位是微毫米，1毫米约等于1/25000英制英寸。Bujwid通过计数得出，1毫克金黄色葡萄球菌培养物中包含的微球菌数量约为80亿个。不仅不同种类的细菌在尺寸上存在差异，即使是同一物种的纯培养物，其大小也可能有显著差别。另一方面，也有许多物种在大小和形状上极为相似，仅凭显微镜观察是无法区分它们的，因此我们必须借助颜色、在不同培养基中的生长情况、致病性、化学产物等其他特征来判断其身份。

繁殖——细菌的繁殖方式主要是裂殖和孢子形成。裂殖是一种分裂过程，通过这一过程，一个生物体会分成两个或更多的部分，每个部分都会继续存活并再次分裂。如果在显微镜下观察某些生物，就会看到球形或杆形的细菌逐渐变长同时变细，直到其两半分离出来，然后这两个独立的生物体又会继续分裂。这种繁殖方式在更高级的单细胞生物——网足虫中更为常见。不过，如果新生成的生物体不脱离母体……

它们彼此分离，但以群体或簇的形式存在时，被称为葡萄球菌；如果它们以链状或一串珠子的形式相连，则被称为链球菌。如果分裂发生在同一平面上，就会形成双球菌；如果在两个方向上分裂，则会形成四球菌或片状球菌。由于这种通过分裂进行繁殖的方式，细菌被赋予了“裂殖菌”这一统称。

孢子——细菌另一种繁殖方式是通过孢子。这类结构具有极强的抗温性和抗化学试剂的能力：有些孢子能够在强酸溶液中存活数小时，还能抵抗冷冻及极高温度。孢子的形成有两种方式：第一种是“内生孢子”（即在母细胞内部形成的孢子）；第二种则是“节孢子”。

内生孢子——当孢子在母细胞内形成时，细胞质会收缩，从而产生一个或多个折射率极高的结构，这些结构就是孢子。随后，细胞的包膜破裂，孢子便得以释放出来。

节孢子——当孢子不是在母菌中形成的，而是由于生长条件不佳导致整个细胞转化为孢子时，这种形成方式被称为“节生孢子”，单个这样的孢子就称为节孢子。一旦环境条件再次变得适宜，孢子就会萌发，进而产生新的细菌。萌发的孢子会变长，失去原有的光泽，其外膜也会破裂，最终新的细菌便诞生了。某些条件，比如炭疽杆菌在有氧环境中的情况，会促使孢子形成；而各种细菌则会在缺乏合适营养物质的条件下通过形成孢子来维持生存。

关于细菌在适宜的生长条件下能够以惊人的速度繁殖，科恩这样写道：“假设一种微生物在一小时内分裂成两个，第三小时又分裂成八个，以此类推。那么24小时内产生的微生物数量将超过1650万；两天后则会上升到47万亿；而……”

表示周数的数字将由51位数字构成。24小时后，一个细菌分裂产生的后代所占据的空间为边长为1/25英寸的立方体的1/40；而到第二天结束时，它们将占据27立方英寸的空间；不到5天，它们的体积就会相当于整个海洋的体积。

科恩估计，一个细菌的重量约为0.000,000,000,024,243,672谷物重量单位；40亿个细菌的重量为1谷物重量单位；2890亿个细菌的重量为1磅。24小时后，一个细菌分裂产生的后代的重量为1/2666谷物重量单位；两天后则超过1磅；三天后则为1650万磅，即7,366吨。显然，这些数值纯属理论上的，只有在没有任何因素阻碍其快速繁殖的情况下才可能实现。

幸运的是，诸如食物短缺以及不利的物理条件等种种因素会阻止这些微生物过度繁殖。

不过，这些数字足以说明微生物具有多么强大的生命力，后续还将看到它们在水中、牛奶、肉汤以及其他适宜环境中繁殖的速度有多快。

有些细菌在整个菌体上分布着许多鞭毛，例如蓝乳杆菌（Bacillus cyanogenus）、恶性水肿杆菌、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、普通变形杆菌等。而有些细菌则只在两极各有一根或两根鞭毛，如脓蓝杆菌、芬克雷螺旋菌、亚洲霍乱螺旋菌等。还有些细菌，如波浪螺旋菌、红色螺旋菌、同心螺旋菌以及囊状球菌，拥有多根鞭毛。敏捷微球菌也有几根鞭毛，这些鞭毛可能都源自同一个点。正如我之前所指出的，细菌的分类极其困难，因为新的细菌种类不断被发现。

目前在这方面所进行的任何尝试都只能被视为初步性的尝试而已。
这些障碍可以从以下事实中推测出来：最初人们认为囊状球菌其实属于同一个物种，我曾在我的著作第四版中将其命名为“Sarcina ventriculi”，并将其描述为“侵入人类和动物胃部并严重干扰其功能的特殊生物”。
这些奇特寄生虫的原始木刻图见图268，同时也出现在第九幅图的编号7处；显然它们属于不同的物种，总共共有39种。最近，曼彻斯特的G.H. Broadbent先生寄给了我图268以及他最近在牛粪培养物中发现的这类有趣生物的样本。通过1500倍放大镜观察后，发现它们依靠从囊状结构各角伸出的鞭毛以旋转方式在显微镜视野中移动。几天后，当它们在囊状结构内长到4个、8个或16个个体时，就会破裂，然后重新开始生长过程。囊状球菌显然具有致病性。成群出现的球菌或联合球菌也具有类似的结构。这类螺旋形细菌被透明的细胞壁包裹着，有时也被称作“动物状微生物”。
在细菌中，最具代表性的类型有杆菌、细菌以及一种梭菌——即瓶状杆菌。不过，要为所谓的“物种”划清界限其实是很困难的。
螺旋形细菌拥有长短不一的丝状结构，这些结构可能是刚性的也可能是柔韧的，因此它们的运动方式要么是旋转式的，要么是沿着丝状结构的轴线移动。这类细菌又可进一步分为弧菌——这一名称是由最早描述它们的显微镜学家们提出的——其中某些物种还带有鞭毛，正是这些鞭毛使得它们能够移动。

炭疽病与脾热病长期以来被认为在一年中的某些季节会在牛群中流行，人们认为其根源在于特殊的气候和土壤条件。然而，通过显微镜观察得出的这种观点被证明是完全错误的。1872年，博林格发现，由于杆菌孢子的存在，患病动物的血液在动物死亡后依然具有致病性；而且一旦疾病首次爆发，土壤也会被病菌污染。1877年，科赫博士对这种疾病的起源进行了更深入的研究，他成功揭示了脾热病杆菌的生命周期，并为该病菌的致病性提供了确凿的证据。他指出，这些杆菌通过伸长和横分裂在血液及组织中生长；它们不仅会形成细长的丝状结构，还会产生大量孢子。他还观察到了杆菌融合形成孢子以及新杆菌萌发的过程。此外，他还给老鼠接种了这种病菌，经过多代观察后证实，这些老鼠的血液和肿大的脾脏中始终存在同样的杆菌。巴斯德和保罗·布雷特也进行了类似的研究，结果始终如出一辙。不过，正是由于科赫的研究，“活的病原体”这一理论才有了科学依据。

随后，科赫制定了培养方法，并指明了所需的显微镜设备。此外，他还提出了若干假设，用以无可置疑地证明特定病原微生物的存在。

“科赫博士认为，要证明病原微生物的存在，必须具备以下证据链：1. 在患有该疾病或因该疾病死亡的动物或人类的血液、淋巴液或病变组织中必须能找到该微生物；2. 必须从血液或组织中分离出该微生物，并在适宜的培养基中——也就是在动物体外——进行培养；这些纯培养物需要经过多代繁殖；3. 将这样获得的纯培养物引入健康动物的体内时，必须能引发相应的疾病；4. 在被接种的动物体内，必须再次发现相同的微生物。如果还能满足更多条件，那么这一证据链就会更加完整。”

通过人工培养，可以获得一种化学物质，这种物质能够独立于生物体而引发疾病。仅仅检测到与疾病相关的细菌，甚至仅对其进行人工培养，是远远不够的；必须努力弄清这些细菌与疾病进程之间的确切关系。在许多情况下，那些被视为真正致病因子的细菌，经过进一步研究后被发现其实完全具有误导性。无需再提醒那些热衷于此的人：疾病的真正传染性必须得到充分证明。

图269——伤寒杆菌的显微照片。放大倍率为1000倍。
该照片是用Leitz品牌的1/12英寸、编号为4的油浸物镜拍摄的，曝光时间为1分钟。

伤寒杆菌（图269）：呈杆状，长度为1至3微米，宽度为0.5至0.8微米，表面有丝状结构。尚未观察到孢子形成现象，但其原生质可能会破裂，从而产生类似孢子的结构。这些细菌具有活跃的运动能力，有的仅有一条鞭毛，有的则拥有大量鞭毛，这些鞭毛的长度是杆菌本身的3到5倍。它们能轻易被苯胺类染料的水溶液染色，并且在约60华氏度的温度下能够快速生长。在平板培养中，36至48小时后即可看到微小的菌落；这些菌落呈圆形或椭圆形，边缘不规则。在琼脂上，它们会形成一层白色透明的膜，并且在牛奶中也能良好生长。

图270——鼠疫杆菌，孟买，1897年。放大倍数为1200倍。

鼠疫（瘟疫杆菌）。1897年至1898年发生在孟买的鼠疫堪称有史以来最可怕的灾难之一。由于该疾病主要在当地居民中蔓延并造成严重死亡，这些居民会隐藏死者或趁夜将他们运走，因此无法准确统计死亡人数。这种疾病的传染性极强，潜伏期仅从几小时到一周不等。它在该城所有人口密集的本地人居住区肆虐。那些栖息在穷人住所里的老鼠也和人类一样容易感染这种疾病，大量老鼠因此死亡。那些幸存的老鼠则离开巢穴逃走，从而助长了病毒的传播。对死老鼠的尸体进行检查后发现，它们的腿部出现肿胀，血液中被鼠疫杆菌以及带有鞭状附肢的奇特单细胞生物所充斥。鼠疫杆菌就是……

该细菌由北里柴三郎于1894年发现；其特征为短棒状，两端圆润，中间有明显的空隙。这类杆菌很容易被苯胺类染料染色，在琼脂培养基上会形成白色透明的菌落，用反射光观察时这些菌落会呈现出彩虹般的光泽。除了出现淋巴结肿大外，周围的淋巴腺也会因杆菌的侵袭而肿胀并堵塞。

图271——大鼠血液中的单核细胞，放大1,200倍。（Crookshank拍摄。）
a. 在血细胞间穿行的单核细胞；b. 另一种以钟摆式运动附着在血细胞上的单核细胞；c. 角状结构的单核细胞；d. 囊状结构的单核细胞；e和f. 从侧面观察的相同结构。

我所展示的图像（图270）来自1897年拍摄的显微照片，当时死亡率非常高。这张照片展示了在1,200倍放大倍数下细菌、吞噬细胞以及肿胀的淋巴腺内的物质的分布情况，这些样本是从医院中获取的。图271中所显示的大鼠血液中的单核细胞，放大1,200倍后可见它们在大鼠的血细胞间穿行，这类单核细胞比孟买大鼠体内的要大一些，但后者的鞭毛同样十分明显，且不存在囊状结构，血细胞的锯齿状边缘也不那么明显。图270中的白色结构，在某些样本中与淋巴组织一起出现，数量更多且更为肿胀。

就细菌的生存条件而言，它们大致可分为两类。当这些微生物从某种生物体或“宿主”那里获取养分时，它们被称为“寄生菌”。如果它们只能依靠“宿主”生存，那么就属于“专性”寄生菌。而那些从死亡的有机物中获取养分的细菌则被称为“腐生菌”。腐生菌同样可分为“专性”腐生菌和“兼性”腐生菌。由此可见，在某些情况下，寄生菌很容易转变为腐生菌。

一些较为重要的腐生菌，是在我们的日常生活中发挥着重要作用的微生物，例如那些参与发酵过程的微生物，以及能够将死亡的、正在分解的有机物转化为更简单成分的微生物，从而完成整个生命循环，使那些死去的物质再次能够参与生命活动。

此外，某些细菌还具有产生色素的特性，不过这种色素并非叶绿素。细菌本身是无色且透明的，这些色素只是它们新陈代谢的产物，尤其是在光照作用下产生的。许多细菌会释放出各种气体和气味，尤其是厌氧菌，它们会生成诸如氨气、硫化氢等难闻的气体。神奇微球菌就能散发出类似三甲基胺的气味。微生物还有能力改变其生长环境中的各种物质——在很多情况下，蛋白质会被分解为肽，明胶也会被液化。许多细菌能够将有机物分解为最简单的成分；还有一些细菌则能将氨气转化为硝酸和亚硝酸。某些微生物在黑暗中还会发出荧光。这类发光细菌常常出现在腐烂的植物和木材上；在热带地区，由于存在大量这类微生物，海水也会发出光芒。此外，它们也经常出现在死鱼的表面，尤其是鲭鱼，其发出的光亮足以照亮存放鱼类的橱柜。

能引发人类及高等动物疾病的真菌通常被称为“病原菌”。这类病原体可通过多种方式造成危害：它们可能通过从血液或组织中吸取养分来造成伤害，也可能因为过度繁殖而堵塞微小的毛细血管和血管，从而产生危害。不过，大多数病原菌的毒性其实源自其分泌的化学物质，正是这些毒素在体内循环并被吸收，才导致了各种疾病的发生，进而使生物体出现机能紊乱、衰弱甚至死亡。

植物寄生病

关于真菌性疾病与真菌流行的问题，之所以受到全世界的关注，主要是因为植物寄生病每年给农业从业者带来的损失高达数百万英镑。小麦锈病以及燕麦和黑麦所遭受的同样由同一类真菌引起的破坏，其历史可追溯至远古时代。1805年，约瑟夫·班克斯爵士对这种病害进行了描述，他认为病菌是通过气孔进入植物的，并建议农民不要使用受感染的谷物残渣，同时还对播种受感染的小麦种子进行了重要实验。随后围绕小檗的问题展开了大量讨论，弗里斯特别强调了Berberidisæcidium与Puccinia graminis之间的差异。图拉斯内则证实了亨斯洛的观点，即脲孢子阶段与锈孢子阶段属于同一种真菌，而非不同物种。1860年至1864年间，德巴里通过研究发现，某些脲孢子菌（如Coleosporium）不会感染产生这些孢子的植物，而其他一些菌类的脲孢子阶段实际上是Uromyces和Puccinia属物种生命周期中的不同阶段。1864年，德巴里再次对小麦锈病问题进行了研究，他通过多次将锈孢子播种到小檗上，证明了正是这些孢子导致了感染。

这一研究促使人们发现了“异主寄生”现象，这一发现带来了新的理念，同时也解决了许多难题。1890年，小麦锈病的研究进入了新阶段：全世界的科学家都开始关注这一问题，并展开了深入的研究。其结果便是……

这进一步证实了德巴里的研究结果，同时我们还发现，我们常见的四种谷物会受到属于五个不同物种的至少十种锈菌的侵害，此外还存在几种具有特殊生理特性的变种，它们能够通过感染这些谷物来反制越橘锈菌。其中一些锈菌仅能感染这四种谷物中的某一种或几种，而另一些则可以感染多种常见的野生草类。

事实上，通常被称为Puccinia graminis的病原体实际上是由多个物种构成的集合体，而且这些物种存在高度适应宿主的变种形式——尽管它们在形态上没有差异，但却无法从一种谷物转移到另一种谷物上，这说明存在类似细菌和酵母中的生理变异现象，而此前在这些高等寄生真菌中并未被发现。现在看来，我们也有必要为麦锈菌目和柄锈菌目中的类似特化现象做好准备。

图272——Puccinia，显示了夏孢子和冬孢子。a. Aregma speciosum；b. Xenodochus paradoxus；c. P. Amorphæ；d. Triphœmium dubens；e. 幼孢子；f. P. lateripes，放大450倍。据推测，其背后存在某些复杂的生理原因。1886年，德巴里证明了Peziza（图一，编号1、4、5、6）只有在经过腐生培养形成强大的菌丝体之后才能成为寄生菌，而且其形态也会因此发生变化——很可能是由于分泌了某种毒素。马歇尔·沃德教授也表明，百合病的情况也存在类似现象。

1892年，莱因哈特发现，如果使用浓度过高的培养液，鹅膏菌的顶端生长就会受到干扰并中断；1893年，布斯根则发现灰葡萄孢会在菌丝的顶端分泌毒素，这一发现证实了沃德教授在1888年关于百合病的研究结果，以及后来关于锈菌也会产生类似分泌物的研究结果。他还发现，受感染植物的含水量也会产生影响——就像秋天的灰葡萄孢会侵袭菊花和其他植物一样——而且低温会提高孢子的萌发能力。

菲弗在其关于“化学趋性”的研究中指出，细菌会聚集在能够产生氧气的藻类细胞附近。他还发现，许多具有运动能力的花粉粒、游动孢子、细菌等，在液体中自由移动时，都会被某种化学物质扩散出来的地方所吸引。他关注的并非氧气的产生或细菌的运动，而是推动生物运动的一般机制。他发现不同化学物质的吸引力因生物种类而异，除了氧气之外，还有多种物质也能吸引细菌——如蛋白胨、葡萄糖、钾盐等；此外，水霉菌的孢子群也会被放入水中漂浮的蝇腿肌肉所强烈吸引；在许多情况下，当真菌的菌丝突然剧烈地偏离原有路径而进入植物或动物体内时，这种弯曲现象是由于从该生物体中释放出的某种物质所产生的强大化学趋性作用所致。沃德教授曾观察到腐霉菌的游动孢子会突然飞向豆茎的切口处，并在那里固定下来。

要更好地理解这一现象，就需要了解这些物质的普遍行为规律。当寄生真菌的孢子落在植物上时，通常会经历以下过程：孢子萌发后形成一根质地细腻、末端钝圆的细管，管内含有无色的原生质，如图272所示（高倍放大），图273和274则为较低倍率下的图像。德巴里很早以前就指出，这样的菌丝——即芽生菌丝——只能在器官表面短暂生长，其顶端很快就会向下弯曲，要么通过气孔进入植物体内，要么直接穿透细胞壁进入植物体内。

沃德认为，这些现象表明管子的末端受到了某种力的吸引，这种力使其尖端偏离原来的方向。德巴里则认为，这种吸引力源于宿主植物分泌的某种化学物质。令人惊讶的是，这种管子能够如此轻易地穿透细胞壁，沃德认为这是由于某种酶的溶解作用——这种酶能够分解纤维素。

1894年，宫城进一步研究了这一现象，他发现：如果在叶片中注入氯化铵、糊精或蔗糖之类的物质（这些物质都具有对真菌菌丝的化学引诱作用），然后再在上面播下非寄生性真菌的孢子，那么这些真菌的菌丝就会穿透气孔，表现得就像真正的寄生菌一样。

如此惊人的结果为许多已知案例提供了新的解释——通常情况下这些真菌并非寄生菌，只有当宿主植物处于异常状态时才会变成寄生菌。例如，在天气寒冷潮湿、光照不足的情况下，灰葡萄孢会侵入活体组织；而当菌丝遇到微小的裂口或伤口，使得汁液暴露出来时，毛霉也会侵入各种水果，如番茄、苹果、梨等。7月份潮湿天气下马铃薯叶片会迅速被感染，这很可能是由于湿度有利于真菌生长，但更主要的原因是马铃薯叶片的细胞壁处于过饱和状态——由于光照不足和蒸腾作用减弱，这些细胞组织中充满了水分和溶解的糖分等物质，这就为寄生菌的侵袭创造了条件。正如沃德教授早先所提出的，麦角菌在草茎中无法正常生长，是因为其营养组织中缺乏某些碳水化合物，而这些化合物则存在于谷物中。一年后，宫城通过实验证明了：真菌菌丝确实会被膜另一侧的物质所吸引，并且其尖端能够穿透那层膜；他只需将人工合成的纤维素膜、火棉胶膜、浸有石蜡的纤维素膜、羊皮纸膜，甚至是昆虫的几丁质外衣，放在浸有引诱物质的明胶上，再将孢子置于膜的另一侧，就能让菌丝在这些膜上生长。

“显然，这是寄生虫学与寄生虫疾病理论中极为重要的一个要点，因为它表明：在那些细胞内部物质仅被膜壁与真菌菌丝隔开的复杂环境中，存在着有时有利于、有时不利于菌丝侵入的条件；至少有一点很值得注意，那就是实验表明，那些对真菌菌丝具有强烈吸引力的物质——例如糖类、李子汁、磷酸盐、硝酸盐等——恰恰就是植物中所含的物质；而研究发现，菌丝的侵入行为不仅取决于物质的性质以及真菌的种类，还受其浓度、温度及其他因素的影响，这一事实进一步印证了我们的观点。”

此外，还有另一个需要重视的事实，那就是有些物质会排斥而非吸引菌丝。沃德教授问道，那么我们是否可以合理地推断，不同寄生虫对不同宿主植物的不同反应，以及同一宿主植物在不同条件下的不同表现，很可能取决于菌丝对膜壁另一侧细胞中所产生物质的化学趋性？而当细胞因过度膨胀、过饱和或实际伤口而使其中的物质向外渗出时，如果原本无法侵入植物的真菌突然能够进入，那也就不足为奇了。对于这一观点，我的回答是肯定的，因为在1871年我对印度“真菌足病”（“Mycetoma”）的研究中，几乎所有病例中的真菌都是通过皮肤擦伤或直接伤口进入植物的；所报告的病例大多来自农业从业者群体。因此，当细胞因过度膨胀、过饱和或实际伤口而使其中的物质向外渗出时，如果原本无法侵入植物的真菌突然能够进入，那也就不足为奇了。不过，必须承认，目前关于寄生虫的知识还不足以充分解释为何会有大规模的流行病爆发。

真菌与霉菌的栖息地。

图273——真菌与霉菌。

图注：a. 在病室中拍摄的真菌孢子；b. 蓝曲霉；c. 酵母的活跃状态；d. 已耗尽养分的酵母正在出芽；e. 青霉素孢子，经高倍放大后的图像；g. 好氧孢子与霉菌菌丝；h. 在甜瓜上生长的曲霉孢子。

栖息地及特化的寄生形式。

栖息地——植物寄生真菌的栖息地极为多样。它们存在于各种地方，在植物界和动物界的各类生物体上生存并繁衍。它们会侵袭我们的房屋、食物、衣物、各种器具、墙纸以及书籍，令人惊讶的是，书籍的纸浆也能为它们提供足够的养分。属于寄生细菌类的微生物，通过无数个体的协同作用，会展现出一种近乎超自然的力量。神奇杆菌，也被称作奇妙帕尔梅拉菌或反向乳糖菌，因其会侵袭牛奶及其他食品，其孢子通常呈深红色，能在一夜之间让大片区域覆盖上所谓的“血色露水”，而在白天则变为深绿色。人们曾出于迷信将其视为奇迹，因为它还会侵袭面包甚至圣饼，中世纪时人们将其称为“流血的圣体”。这种寄生菌属于厌氧细菌，只能在黑暗中生长。它所需的氮元素必须从空气中获取。还有一种藻类也会在池塘和水库中形成红色浮渣。

秋季。伤口流出的液体因绿脓杆菌的作用而呈现蓝色。还有许多其他类型的这类细菌，其中一些呈橙色，因此这一属被归类为“产色微生物”。

有一种属于厌氧菌的隐花植物，被命名为Protococcus invalis。当将其放入瓶中并加入少量雨水后，就会发生自发发酵，且在很短的时间内就会展现出强烈的活性。溶液的颜色会发生变化：在直射光下会呈现柔和的粉红色，而在反射光下则变为红色。此时可以观察到溶液中的物质具有双色性。随后对其光谱特征进行观察，结果发现其中含有氮元素或葡萄糖。

在所有已知会遭受寄生虫侵害的植物中，葡萄藤所受到的危害最为严重。所谓“白粉病”，学名为Erysiphe Tuckeri，其名称源自首次描述该病害的科学家。它实际上属于子囊菌类，于1845年从美洲传入法国，很快便威胁到了法国的葡萄园。此后又出现另一种寄生虫，属于动物界，名为Phylloxera vastatrix。这种寄生虫会在葡萄上形成灰白色的丝状物，末端有一个膨大的结构，其中包含大量孢子——这些孢子并非像曲霉那样以游离状态或成簇存在（见图273）。当这些孢子成熟后，会从囊中释放出来，以细尘的形式通过空气向四周扩散，从而将病害传播到更远的地方。还有另一种寄生霉菌……

葡萄霜霉病是一种霉菌，与白粉病不同。其菌丝的侵入深度比白粉病的更深。叶片上表面会出现棕色斑块，这些斑块会像马铃薯疫霉那样不断分支扩展（见图274）。这种病原体会破坏叶片组织，导致叶片枯萎死亡。还有另一种著名的病原体——黑腐病，属于子囊菌门。它会在幼芽上形成圆形黑斑，随后逐渐蔓延到叶片和幼果上。正是这种病害在某一年摧毁了美国的葡萄园。

谷物、小麦和草类还会受到另一种常见的微生物真菌的侵害，这类真菌被称为锈菌和黑粉菌，它们会覆盖在叶片上或感染整个果实。它们的名称来源于其颜色，大多属于担子菌门的乌头菌属。这类真菌没有内生孢子，但有四种形式的外生孢子。小麦和大麦也是如此（见图275）。根据孢子的形态，它们可被分为乌头菌或禾谷类锈菌（参见：a. 簇生孢子的Gonatobotrys simplex；b. 图273和274以及插图I中的葡萄霜霉病的孢子；c. 大麦黑粉病；d. Althæa锈菌；e. Berberidis锈菌）。对于蓝青霉而言，则是m. Ixodes farinæ，这种真菌存在于受污染的面粉中，通常与黑粉病一同出现。

长期以来，人们认为线形乌头菌和禾谷类锈菌是不同的物种，但现在已知它们其实只是同一物种在不同发育阶段的体现——实际上，锈菌存在世代交替的现象，即只有通过从一株植物转移到另一株植物上，才能完成其整个生命周期。其他锈菌，如黑穗菌和裸黑穗菌，则更倾向于感染小麦、黑麦及其他草类。用受黑粉病感染的小麦制成的面包会有苦涩的味道，而用黑麦粉制成的面包则常常会引发严重的疾病。因此，必须阻止这类真菌的传播。

应尽快通过清除玉米田附近或田地内的所有小檗灌木以及其他方法来消除它。黑麦麦角是由特定种类的真菌引起的，这类真菌的孢子被包裹在囊状结构中，因此这类真菌被归类为子囊菌门，它们通过这些囊中的孢子进行繁殖。松露也属于这一门类。不过，同一门类中的其他真菌则拥有多种形式的孢子，这就出现了世代交替的现象。

黑麦麦角可被用于医药领域，但若使用不当就会引发危险的疾病。这种寄生真菌由微小的孢子组成，它们会用白色的絮状物质覆盖黑麦的幼花，这种白色絮状物过去被称为“sphacelium”。由此形成的菌丝会以厚厚的毛毡状结构覆盖在玉米穗上，这种结构被称为“sclerotis”。到了第二年春天，“sphacelium”的形态会发生变化，还会出现其他变化，整个过程似乎经历了一个世代交替的循环。

图276——真菌与霉菌：a. 黑麦麦角的孢子；b. 黑麦麦角孢子在萌发后会产生有恶臭的橄榄色孢子；c. 禾谷锈菌的夏孢子；d. 白色结晶状孢子，呈链状生长；e. 芜菁霜霉病的病原体；f. 黑麦麦角的横截面，可见大量孢子；g. 与黑麦麦角相关的紫色麦角菌，若不及时发现，会引发致命的疾病，这种疾病被称为麦角病，在法国北部和俄罗斯那些食用黑麦面粉制作的面包的人当中，常常会出现四肢坏疽的情况。玉米麦角也会引发类似的疾病。以这种谷物为食的家禽和其他动物很快就会中毒，而其死因往往难以被察觉。在同一子囊菌门中还有另一种真菌，名为匍匐欧文氏菌，它会在潮湿环境中出现在皮革上。

此外，当植物或动物组织保存不当时，这种霉菌也会对其造成破坏。这种霉菌呈深绿色。

当其菌丝完全成熟后，微小的孢子会以一排排珠子的形式出现在菌丝上。蓝青曲霉就是黑麦麦角中白色外生孢子的来源；而后来形成的黄色球状物则对应于在菌核中发育的内生孢子结构。属于霜霉属、球壳霉属、链格孢属、青霉属等类的许多寄生真菌，都具有类似的繁殖方式，且会侵害大量植物。

人类与动物的寄生真菌

在为阐明前述皮肤寄生病而进行的显微镜观察中，我发现了比以往任何研究者都更多的某些隐花植物的孢子与菌丝种类，以及更多不同种类的真菌。不过，我并不认为有理由像库亨迈斯特、舍恩莱因和罗宾那样断言这些真菌生长物就是导致这些疾病的主要原因。事实上，当时的顶尖皮肤科医生们完全拒绝接受德国研究人员的特定病原体理论。尽管如此，我还是认为：“它们分布的广泛性本身就是一个极为重要的事实，这一事实表明它们是随时准备附着在腐烂物质上的‘清道夫’；一旦找到合适的生存环境，它们就会向四面八方延伸出无形的菌丝，持续不断地抑制植物的生长并最终将其摧毁。”

图I中的10-14号展示了特殊类型的真菌，而17-21号则展示了子囊菌类。

白粉菌既会侵害动物也会侵害植物。它常常攻击幼儿口腔内的黏膜。其孢子会变长并转化为菌丝，然后向各个方向延伸，从而引发一种令人困扰的疾病。这种寄生真菌还有一个更常见的名称——酿酒酵母。白粉菌在某些方面与藻类相似。

由于它们大多存在于液体环境中，因此其生活方式也与此相关。所有发酵菌的结构都非常简单：每个个体都由一个细胞构成，该细胞的形状可能是球形、椭圆形或圆柱形，大小不一，内部充满原生质及带核的物质。这些细胞会不断生长，进而形成芽并分裂成两个或更多部分，所有新产生的细胞都与母细胞相似。

图277展示的是从酿酒槽中刚取出的健康酵母菌——酿酒酵母的细胞。图277中的酵母正处于活跃的生长阶段。只要细胞所处的液体环境有利于其营养需求，它的繁殖就会持续进行。

细胞从一个阶段过渡到另一个阶段的速度很快，这一点可以从细胞所经历的连续发育过程来看，见图278（1859年）。

如果由于缺乏糖分或氮质而导致细胞发育停滞，且液体变干，那么细胞内的原生质就会收缩，而细胞中的孢子或内生生殖器官则会进入休眠状态，变得完全干燥，但仍能保持生命力。即便处于极高或极低的温度下，它们也难以被杀死；一旦出现适宜的条件，它们就能立即重新开始生长。

不过，除了啤酒酵母之外，还有许多其他种类的发酵菌，比如用于酿造酒精和葡萄酒的发酵菌。根据巴斯德的研究，其中最常见的是椭圆酵母。

图278——酵母细胞的生长过程。
1. 刚采集时；2. 将少量细胞放入麦汁中一小时后；3. 三小时后；4. 八小时后；5. 四十八小时后，此时细胞开始变长。

酵母菌和霉菌与细菌或裂殖菌一样，都属于微生物，分别属于糖菌目和丝状菌目这两个不同的类别。它们彼此间有密切关联，但与细菌有明显区别。它们的孢子广泛存在于空气、土壤和水中。许多种类的酵母菌具有卫生学上的重要性，而另一些则因可能意外引发疾病或成为疾病的成因而具有病理学上的重要意义；还有一些酵母菌在各种工业过程中发挥着至关重要的发酵作用。我们所熟知的啤酒、葡萄酒和烈酒的酿造，只不过是发酵应用中的一小部分而已。对发酵过程的深入研究对人类而言具有极其重要的意义。虽然人们过去往往只看到发酵菌的负面作用，即它们可能带来的危害，但实际上它们对人类来说却是有益的。最早明确认识到这一点的是Reess，他在1870年指出酵母菌存在多种种类或形态。1883年，Hansen继承了这一发现，并借助细菌学家所开发的严格培养方法，进一步证实了这一事实。

从单个孢子开始在固体培养基上培养，就完全有可能获得纯度一致的酵母菌株，每种菌株都具有其独特的特性。汉森的研究成果使得每位酿酒师都能使用同一种类型的酵母，而无需再使用那些可能含有有害菌株的混合酵母，因为这些有害菌株会损害啤酒的品质。研究还表明，真正的酵母其实具有菌丝体发育阶段。此外，酵母细胞的细胞核也会对其发育产生影响。这些研究还揭示了许多有趣的现象：许多高等真菌在浸入液体中时也会进入类似酵母的发育阶段，例如各种毛霉、黑粉菌、外囊霉以及许多其他种类的真菌。已知子囊菌和担子菌也能形成芽细胞，人们认为用于酒精发酵的酵母不过是这些高等真菌的简化形式，它们已经适应了芽细胞状态——这一观点得到了汉森的证实，他发现真正的酿酒酵母确实能够形成虽较弱但属于真正菌丝体的结构。

图279——酵母菌与霉菌。
1. 番茄的切面，显示孢子从表皮中生长出来；2. 切下的一部分，展示出出芽过程；3. 孢子囊的侧视图，可见卵孢子从中释放出来；4. 具有尖端的发酵孢子；6和7. 附着在葡萄酒瓶上的Mycoderma cerivisiæ，在不同生长阶段的表现；8和9. Torulæ diabeticæ，包括托鲁拉孢子与裂殖孢子。

“这一观点通过研究日本人利用曲霉进行清酒酿造的方式得到了完全证实。进一步的研究表明，其他类型的真菌，例如那些存在于水果表面的真菌，也能产生内生孢子，从而引发酒精发酵。最近，通过更多的实验研究——部分是通过单独培养不同种类的真菌，部分则是在仍附着在植株上的成熟水果上、置于无菌玻璃容器中的培养实验——人们发现酵母菌与霉菌其实是两种不同的真菌。”

它们在基因上存在关联，但在自然界中仅处于相互关联的状态，这与许多其他种类的酵母、细菌和霉菌的情况并无不同。此外，汉森还发现，在世界不同地区的各种酿酒厂中，某些酵母会形成截然不同的品系或变种，因此我们不得不认为，这些品系特征是由它们长期所处的培养环境所塑造的——实际上，它们就是经过“驯化”的品系。

酵母的生长环境十分特殊。索尔发现，某种酵母在液体中的酒精浓度达到一定程度时其活性就会受到抑制，但若加入某种乳酸菌，就能促使它继续发酵，直到酒精浓度进一步升高。事实上，这种乳酸菌似乎为酵母的发酵创造了条件。研究还表明，如果让植物性微生物与酵母一同存在于啤酒或葡萄酒中，就会对酒质造成损害；此外，还有些酵母种类会妨碍正常的发酵过程。其他研究则显示，共同作用的酵母比单独作用的酵母能产生更好的发酵效果，两种具有强发酵能力的酵母协同作用所产生的结果，比单独使用任何一种都要好。英国的姜汁啤酒就体现了两种生物之间的奇妙共生关系——一种是真正的酵母，另一种是真正的细菌——这两种生物结合得如此紧密，以至于酵母细胞会被困在细菌的胶状结构中。有趣的是，这种酵母与细菌的共生组合的发酵效率远远高于单独使用其中任何一种，而且产生的产物也有所不同：会生成大量乳酸和碳酸，而酒精含量则很少或根本没有。

多年前，我曾介绍过类似的奇妙共生现象：在麦汁中加入少量德国酵母，这种酵母是一种由蜂蜜、麦芽以及一定比例的天然发酵小麦粉制成的人工制品。令我惊讶的是，这种混合物产生的酒精含量比其他同类酵母高出10%，而且也不像啤酒酵母那样那么快就耗尽发酵能力。

在欧洲用于牛奶发酵的赫菲尔菌中，也存在酵母与细菌的共生关系，这一过程中至少涉及四种不同的生物。我之前已经举过用大米发酵制作清酒的例子，这一过程中首先起作用的就是……

能够将淀粉转化为糖分的曲霉以及与之共生的酵母，实际上也是两种不同的真菌，它们在共同作用下完成这一转化过程。既然培养基的成分会深刻影响真菌的生理活动，那么当培养基被共生生物加以改良后，真菌的活性会增强也就不足为奇了——无论这种共生生物是通过直接改变培养基、清除其中的代谢产物，还是添加气体或其他物质来帮助真菌的。因此不难理解，自然选择会促使这种共生关系得以延续；而在像姜啤酒植物这样的例子中，要使这两种生物分开是极其困难的，这种情况与地衣的孢子体类似。

布赫纳发现，通过施加极高压力，可以从酵母中提取出一种物质，这种物质能立即将糖分解为酒精和二氧化碳。这种物质可被视为一种不完整的原生质——正如我们之前所看到的，它是由蛋白质构成的——其结构介于真正的可溶性酶（如转化酶）与完整的活原生质之间。这让我想起我之前做过的一个实验：将蔗糖立即转化为葡萄糖。如果我们取两份白糖，再与一份完全干燥的固体——也就是前面提到的德国酵母——一起在研钵中研磨，这些白糖就会立刻像变魔术一样变成流动的液体——即糖浆。在显微镜下可以观察到“转化糖”形成的过程：随着葡萄糖被吸收，碳酸气体会以大量气泡的形式释放出来，同时糖的晶体也会破裂；细胞的体积和折射率也会随之增加。在这个小块物质中似乎正在进行着某种奇特的活动，整个过程非常有趣。

不过，布赫纳发现的那些酶其实不过是原生质的一部分而已，因此发酵理论的核心仍然成立：起作用的并非原生质本身，而是由其产生的或从中分离出来的某种物质。众所周知，酶或类似物质在植物中极为常见，而真菌借助这些物质来完成许多生理功能的推测也得到了充分证实。事实上，似乎存在一系列具有将氧气传递给其他物质的能力的此类物质。

从而引发具有特殊性质的氧化反应。这些奇特的酶最初是在研究葡萄酒和植物汁液在接触空气中的氧气后所发生的变化时被发现的。

已知切开的苹果变褐是由于氧化酶的作用，即一种能够携带氧气的发酵酶；同样地，某些从豆科植物等植物汁液中提取的染料也会因氧化而变成深色——这些染料在新鲜提取时是浅色且透明的，但暴露在空气中后会逐渐变暗。人们已经从甜菜、大丽花、马铃薯块茎以及多种其他植物中分离出了氧化酶。这一事实解释了植物学家们早已知晓的一种现象：如果某些真菌（如Boletus beridies）受到损伤或挤压，其黄色或白色的菌肉会立刻变成蓝色；现在人们认为这种现象是由于细胞液中存在氧化酶所致。

在日本，正是曲霉的糖化作用被用于酿造清酒，以及用大豆制作酱油。卡茨最近测试了曲霉、青霉菌以及巨型细菌在大量或少量糖分存在条件下的糖化能力，发现它们不仅能产生糖化酶，还能产生其他酶；随着糖分的积累，所生成的糖化酶数量会减少，而其他碳水化合物的积累则不会产生此类影响。哈廷关于真菌破坏木材的研究因为人们在许多这类毁木真菌中发现了一种类似乳化剂的酶而变得更加有趣——这种酶能够将葡萄糖苷、苦杏仁苷及其他物质分解为糖分，而真菌的菌丝则以其他碳水化合物为食。此外，曲霉还能根据营养状况生成蔗糖酶、麦芽糖酶的变体，以及乳化酶、菊粉酶和糖化酶，这一事实也解释了为何这种真菌几乎可以在它接触到的任何有机物质上生长。目前，真菌分泌特殊酶的现象更引起了人们的兴趣，因为最新的研究有望让我们比四五十年前研究这一现象时更深入地理解寄生现象的本质。

正是德巴里促使植物学家放弃旧有的研究方法，他也为现代真菌学奠定了基础。后来，他还指出了……

当真菌的感染性孢子进入植物细胞时，必须考虑两种现象：一是孢子如何穿透细胞壁及组织；二是为何生长中的菌丝尖端会主动朝向这些障碍物并试图穿透它们，而非沿着阻力最小的路径滑过。进一步的研究表明，在寄生植物成功侵袭宿主的过程中，这些真菌能够分泌分解纤维素的酶，同时还具有破坏木质素的能力。Zopf还提供了一些能够分解脂肪的真菌的例子。不过，关于植物细胞中酶的这些研究还有一个非常重要的应用前景，那就是某些太阳光射线对细菌的显著作用。早在很久以前人们就发现，如果将培养液中的细菌暴露在阳光下，它们会很快死亡。Marshall Ward教授及其他学者在此领域的进一步研究证实，真正起杀菌作用的其实是光线，尤其是蓝紫色和紫外线，而高温则并非主要因素。这一结论是通过在细菌体内拍摄出光谱图像来获得的。此外，该教授还证明，像炭疽杆菌这样的孢子，虽然具有致病性且耐热性极高，但在无法被液体毒害的条件下，仍会最先被这类冷光射线杀死。很可能是这些光线作用于细菌细胞中大量的酶，从而导致细菌死亡。

由此可见，太阳堪称最强大的“清洁者”。Martinaud的观察结果似乎也印证了这一点——在强光照射下的葡萄上，用于酿酒的酵母数量较少且活性较低，这也是法国中部地区的葡萄酒品质优于南部地区的原因。“考虑到寄生真菌的特性、真菌孢子引发感染的实验证据、病菌通过水和空气传播的方式，以及多态性、异形性、共生关系等概念在真菌研究中的重要性，正是通过对发酵过程以及酿酒酵母生命周期的研究，为我们理解疾病的成因奠定了基础。”

动物中的细菌性疾病，这些因素之间的相互关系是毋庸置疑的。

真菌与酵母在工业上的应用

许多工业生产过程在某种程度上都依赖于细菌发酵。这一领域虽然还处于发展初期，但已取得的成果从科学角度来看具有极其重要的意义，同时也为实际应用带来了广阔前景，目前这些应用已在商业领域得到运用。与此同时，林业工作者、农业从业者、园艺师、乳制品生产商、酿酒师、染工、制革工人以及各种行业的从业者们不断提出新的问题，而这些问题的解决最终将为相关产业带来巨大的经济利益。

阿尔瓦雷斯发现的那种细菌堪称一项了不起的发现——它能将靛蓝植物的灭菌提取液转化为靛蓝糖和靛蓝白，后者再经过氧化作用就能生成珍贵的蓝色染料；而即使有氧气存在，灭菌后的提取液也无法生成靛蓝。这一事实充分证明了这些微小生物可以被有效地加以利用。不过，关于这些酶所引发的发酵过程以及靛蓝加工过程中出现的某些神秘疾病，仍有许多重要问题需要解决。此外，在茶叶和烟草叶的加工过程中，也有某些环节依赖于精确控制的发酵过程，必须在该时刻及时停止发酵，否则产品就会变质。至于细菌可能发挥的作用，西印度烟草中存在一种特殊的细菌，经分离后发现它对烟草的风味形成起着非常重要的作用。每位植物学家都知道，亚麻和大麻分别是亚麻属和大麻属中最优质的纤维，其获取方法是通过水浸处理，直到中间层结构被破坏，从而分离出纤维；但并非所有人都知道，并非所有的水都适合用于这种“浸渍”处理过程。长期以来，这一点一直是个谜，就像为什么有些水更适合用来冲泡咖啡一样。最近，弗里布斯成功分离出了促使中间层结构溶解的细菌。这项研究还揭示了活微生物所产生的其他有趣反应，这些反应可以被加以利用。

那些过于微妙的植物化学问题，无法用普通的试剂来检测。与这些研究相关的另一个重要事实是：植物学家们已经不再认为所研究的植物中层结构是由纤维素构成的，而是知道它实际上由果胶化合物组成。Fribes发现的厌氧杆菌能够分解破坏果胶及含果胶的物质，但却不会影响纤维素或树胶。众所周知，在为制革而将皮革浸泡在水中时，会有细菌的作用，正是由于这种作用，皮革上的毛发和表皮才会被去除；同时，在石灰处理的皮革膨胀过程中，组织内部会释放出气体，而这些气体的产生既导致了皮革的膨胀，也使纤维变得松散，从而使制革溶液能够渗透进去。据一些研究者称，这种气体是由某种细菌引起的发酵作用所产生的，而这种细菌可能与松树皮中所含的乳酸菌相同，正是它使得制革溶液的酸度适宜。

干草的制造方法多种多样，而在那些采用“自然加热”工艺的方法中，发酵过程无疑依赖于产热细菌的存在。不过，或许没有哪个领域能像乳品微生物学那样重要——也就是对牛奶、黄油以及各种形式奶酪中所存在的细菌的研究。

尤其是关于牛奶，已有大量文献论述其作为疾病传播媒介的可能性，而且这些观点都是有根据的。如果按照某位欧洲专家的说法，我们每次吃一片涂了黄油的面包时，实际上都在摄入相当于整个欧洲人口数量的细菌，那么我们就有充分的理由去进一步了解这些细菌究竟是什么，以及它们在做什么。奶酪的情况也是如此，其中也存在着数以百万计的这类微小生物。

“几年前人们发现，黄油特有的香气是由一种细菌产生的。有两种细菌，其中一种能产生极佳的风味和香气，但这样的黄油保质期较短；另一种产生的香气较弱，不过黄油的保质期则更长。不过在美国，人们已经分离出了能够产生那种著名的‘六月风味’的纯培养菌株，而此前这种风味只出现在特定地区在一年中的某个短暂季节里生产的黄油中。”

如今，美国有上百家乳品厂都在持续生产各种口味的黄油；而生产出具有恒定风味的纯黄油则已成为一种常规做法。

“仔细想想，奶酪的制作其实是一种‘微观园艺’，其复杂性甚至超过了啤酒酿造。从一开始，奶酪制造商就要对牛奶进行保鲜和冷却处理，直到牛奶准备好为止，他一直在努力抑制那些试图在牛奶中繁殖的微生物的生长。因此，他会使用凝乳酶来使牛奶凝固——这是一种动物酶，但正如我们所见，植物中也存在这种酶。这样制得的凝乳则被当作一种培养基，人们在其中培育特定的真菌和细菌，并采取一切必要措施来促进它们的生长，同时保护它们免受其他有害微生物的侵害，以及避免不合适的温度、湿度或光照的影响。一旦在凝乳上成功培育出了所需的微生物，接下来就需要在关键时刻阻止它们的进一步生长，这时奶酪就准备好上市了。”

“此外，像卡门贝尔奶酪、斯蒂尔顿奶酪和罗克福奶酪这样的奶酪，之所以能拥有独特的风味和气味，是因为人们在面包上培养了某种名为青霉的真菌，然后将其添加到罗克福奶酪中。这种真菌可以分解乳酸及其他酸性物质，从而使奶酪中的某些细菌能够继续发挥作用，进一步改变奶酪的成分；而在另一种奶酪中，则需要防止这种真菌为那些细菌提供生存条件。还有一种芽孢杆菌，它能让某些奶酪散发出独特的香草味。”

“人们认为，通过研究中国和日本的植物性奶酪的制造工艺，可以获得更确切的成果。这些奶酪是通过将豆科植物大豆的豆子置于温暖的窖室中，在有或没有某些霉菌的情况下进行细菌发酵而制成的。通过这种方式可以制成多种豆类奶酪，它们都有各自的名称。所有这些奶酪的诞生都依赖于大豆子叶组织的特殊分解过程，大豆子叶中含有35%到40%的蛋白质以及大量的脂肪。首先，这些豆子会被弄软，随后其中的菌丝会相互交织，从而改变豆子的成分。”

某些细菌能够接触到它们，并将其分解为肽类或其他物质。此外，还有通过发酵制造醋、从发霉并经过发酵的大豆中提取原料来制作酱油、面包制作以及其他同样有趣的加工过程。

德巴里在寄生现象研究方面的成果：当德巴里通过明确区分寄生生物与腐生生物的概念，使“寄生”这一概念变得清晰之后，人们很快意识到还需要进一步区分专性寄生生物与兼性寄生生物以及腐生生物。在提出这些术语时，德巴里显然已经意识到存在着许多过渡状态，而这些过渡状态极为渐进，以至于我们已无法再对这类生物进行分类。20年前，青霉菌和毛霉菌还被视为最典型的腐生生物，但现在我们知道，在特定条件下这些真菌可以变成寄生生物，因此，兼性寄生生物与腐生生物之间的界限，以及前者与真正寄生生物之间的界限，都已不再明显可辨。

1866年，一个想法的种子被播下，随后逐渐发展壮大。德巴里指出，在地衣的情况下，要么是真菌寄生于藻类上，要么就是那些原本被认为属于藻类的生物其实只是不完整的形态而已。

1879年，同一位研究者提出了共生这一新假说。这个词出自弗兰克之手，他在一篇关于某些地衣叶状体生物学的重要论文中，清楚地阐述了所有低等植物都存在共同的生命阶段这一事实。如今，这些内容的细节主要具有历史意义。我们现在知道，地衣是由多种藻类构成的双重生物体，它们与子囊菌、担子菌共生，正如马西所发现的那样，甚至也与腹菌共生。土壤中还存在细菌地衣。由此产生了一个新的生物学观点：真菌与其宿主之间可能存在一种极为平衡的关系，从而使双方都能获得几乎相同的益处。

在森林的腐殖质中，我们可以找到山毛榉以及其他杯状叶植物（如柳树、松树等）的根系，这些根系被密集的菌丝所覆盖，进而形成类似肉块的菌根结构。在类似的土壤以及富含缓慢分解的根系纤维和其他植物残体的沼泽地中，兰花、石南花、龙胆花等植物的根系也同样被真菌所包裹，这些真菌的菌丝会深入植物的组织内部，甚至侵入活细胞，但不会对其造成伤害。随着观察的不断深入，人们逐渐意识到，菌根并非仅仅是根系受到寄生虫侵害的结果，而是一种类似于地衣的共生关系，因此可以认为树木与真菌都能从这种关系中获得益处。

图280——松露的精细切片。
a. 充满孢子的子囊；b. 菌丝，×250倍。

弗兰克通过实验研究得出结论：森林中的幼树无法在经过消毒处理的土壤中生长，因为它们的根系……

这阻碍了菌根的形成；他因此得出结论：真菌会将有机物质输送到根部，而这些有机物质是真菌通过分解叶腐质和腐烂的植物残体获得的，同时还会从土壤中获取水分和矿物质。真菌还起着捕获氮素的作用。作为对这种服务的回报，根部会向真菌提供一定的组织成分作为“税金”。有趣的是，只有在腐殖质或植物残体丰富的环境中才会形成菌根。

这些有价值的研究为那种著名的地下真菌——松露（Tuber cibarium）的生长机制提供了合理的解释。几年前（1862年），我曾在《大众科学评论》上发表过一篇论文，探讨了松露横切面的微观结构。如图280所示，松露由絮状的菌丝组成，这些菌丝在秋季树叶飘落时首先覆盖在橡树或山毛榉树下的地面，随后其菌丝会穿透潮湿的土壤，到达树木的根毛处。这些菌丝会进一步延伸，最终形成充满微小孢子的子囊或囊状结构，这些孢子的大小约为1/2500英寸；而子囊之间的空隙则被菌丝填充，最终形成坚硬如坚果般的结构。

那么，实际情况是这样的：那些拥有正常根系和根毛的植物，在普通土壤中生长时，只有通过与真菌建立共生关系，并支付真菌所要求的“税金”，才能使自己的根系适应富含腐殖质的土壤环境。如果无法实现这种适应，且也没有其他合适的变异出现，那么这类植物就无法在这样的土壤中生长。对于非绿色、纯粹以腐生为生的植物，如Neottia、Monotropa等，以及像Erica、Fagus、Pinus这样的绿色植物而言，根系与真菌之间的生理关系在细节上必然存在差异。不过，众所周知，普通的绿色植物无法直接利用植物残体，而森林中的树木虽然看似能够利用这些残体，但实际上是由真菌、酵母和细菌在主动分解树叶及其他残体。不过，现在有一类伪共生生物逐渐受到关注——在这种关系中，两种共生生物的共同作用会导致第三种植物死亡或受损，而单独来看这两种共生生物则并无危害。不久前，Vuillemin发现橄榄树的某种病害是由于某种微生物的侵袭所导致的。

油枯芽孢杆菌，不过它只能通过真菌（如Chætophoma）的菌丝所形成的通道进入组织。由此造成的损伤表现为一种类似刺状物的结构。这位观察者还在白蜡树的溃疡性刺状物中发现了同种芽孢杆菌和真菌。

在众多值得进一步研究的类似案例中，细菌侵入马铃薯块茎的情况尤为值得关注——这些细菌是通过先驱真菌的腐烂菌丝进入块茎内部的。马歇尔·沃德教授也观察到过番茄因类似原因而受到感染，其他事实也表明，许多加速木材腐烂的细菌都是通过真菌被引入组织中的。

在整个隐花植物学领域中，或许没有哪个主题比研究肥料与土壤中的微生物群及其变化对农业科学有更重要的意义了。硝化细菌通过为植物提供至关重要的养分而发挥着极其重要的作用。它们存在于土壤中，目前已发现两种类型：一种能将氨转化为亚硝酸，另一种则能将亚硝酸转化为硝酸。我们对这些细菌的了解主要归功于维诺格拉茨基，他举例说明了细菌学研究在这一科学领域的应用，不仅解释了硝态盐沉积物的形成机制，还阐明了土壤在根毛附近固定的氨化合物是如何被硝化的，从而能够被植物直接利用的。其他研究人员的研究表明，硝化生物的实际结构比人们原先设想的要复杂得多；它可以在多种培养基上生长，并且具有相当大的多形性——也就是说，它能够形成分枝结构，展现出真正真菌的特征。“我一直认为，”沃德教授写道，“河水中存在处于还原状态的细菌——即那些因暴露在光线、温度变化以及水中低营养值的影响而发生改变的细菌，只有经过在更富含养分的培养基中的长期培养，它们的真实本质才会显现出来。”斯特鲁策和哈特莱布则证明，正如沃德所描述的那样，环境条件的变化会显著改变硝化生物的形态，根据不同条件，它们可能以分枝状的菌丝形式、芽孢杆菌的形式，或各种大小的球形细胞形式存在。

“这些观察结果，以及关于其他真菌和细菌形态变异（多态性）的其它研究，为进一步的研究开辟了广阔的空间，必将有助于我们更深入地了解这些令人费解的生物；同时也有助于解释目前通过试管培养所确定的所谓‘细菌物种’分类体系中的诸多矛盾之处。”

藻类——藻类对显微镜学家来说具有独特的魅力。我必须承认自己对这些生物很感兴趣，原因有几点。在我们这种潮湿的气候条件下，它们几乎全年都存在；无论是在潮湿的土壤中、沼泽里、苔藓中，还是水中——只要环境条件适宜，它们就能生长。一旦土壤暂时干燥，等到雨水再次降临，藻类就会重新活跃起来，释放出休眠的孢子，进而继续其生长与繁殖的循环。在发育的最初阶段，孢子或孢子细胞非常微小，因此在干燥状态下，哪怕是最轻微的空气流动也能将大量孢子带到很远的地方。我最初将这些生物统称为“气生生物”；现在则将它们分为需氧生物和厌氧生物（见图281）。

图281——需氧孢子，放大200倍。
1. 从下水道中采集的需氧真菌；2. 青霉素孢子的碎片；3. 1854年霍乱流行期间采集的需氧真菌。

至于需氧细菌，我只需补充一点：除了用涂有甘油的玻璃片来采集它们之外，现在还有专门的需氧生物观察装置，它是一个小圆柱体，内部有空气流动装置，可用于观察这类生物。

这些物质会被吸入并通过装有灭菌液体的玻璃容器进行扩散处理。所有细菌学实验室都在持续使用这类设备。所获得的结果会被转移到灭菌过的烧瓶或试管中，具体方式如前一章所述。

米克尔对好氧菌与厌氧菌的研究颇为深入，他认为，即便人体健康状况极佳，通过呼吸进入人体的孢子数量也约为每天30万个。

在口腔中最为常见的微生物之一就是Leptothrix buccalis。它主要以牙齿间隙中的物质为营养来源，其结构由生长旺盛的短杆状细胞及丛生状细胞组成，这类微生物也被称作Bacillus subtilis（见图282）。在口腔中发现的众多类真菌结构中，还有Sarcinæ这种微生物，详见插图IX，编号7。

图282——口腔黏膜的切面图，放大倍率350倍。
图中所示：a. 更为致密的结缔组织；b. 拉开的组织结构；c. 肌纤维；d. Leptothrix buccalis以及各种微小的细菌和微球菌；e. 子囊菌与淀粉颗粒。

1884年，我在利亚河的水中发现了这种名为贝吉阿托菌的污水真菌，它大量生长着。该真菌主要由菌丝以及许多球形、高折射率的颗粒组成，可视为水中硫酸盐含量过高的证据——过量的硫酸盐会释放出一种具有危险性且气味难闻的硫化氢气体。另一种与贝吉阿托菌密切相关的奇特微生物是克拉多特里克斯菌，它在腐烂液体的表面会形成一层白色膜状物。

这些腐生菌从有机物中获取养分；不过在它们生命的最初阶段，并不属于真正的寄生虫，因为那时它们可以自由地生活在水中或潮湿的土壤中。但当它们侵入动物组织后，就会变成致病性寄生虫，必须以宿主为生。

图芬·韦斯特，埃德蒙·埃文斯著。

图版一。

如前所述，细菌长期以来与真菌一同被归类为裂殖菌纲。但最近对细菌结构及其繁殖方式的研究表明，它们其实更类似于一类没有叶绿素的藻类。佐普夫认为，同一种藻类有时会以含有叶绿素的原生质的形式，在水中或潮湿的土壤中自由生长；而有时则表现为没有绿色色素的细菌，依靠植物或动物预先产生的有机物质获取营养，从而根据环境条件适应两种截然不同的生存方式。

库青所描述的那种广泛分布的单细胞植物——Palmoglœa macrococca，它会以绿色黏液的形式覆盖在潮湿的石头、墙壁及其他物体表面。如果刮下少量这种物质放在玻璃片上，用半英寸或四分之英寸倍率的显微镜观察，就会发现它由许多卵形细胞组成，这些细胞拥有透明的无结构外膜，内部几乎被绿色的颗粒物质填满。在某些时期，这种细胞团会分裂成两部分，最终每个细胞也会变成两个。有时这些细胞会首尾相连，就像我们在正在生长的酵母菌中看到的那样；不过在这种情况下，寒冷和潮湿的环境似乎会加速其生长速度。同属这一物种的另一种植物Protococcus pluvialis则存在于所有的水洼中，它的孢子总是悬浮在空气中，因为每次下雨后都会出现这些孢子。

Protococcus pluvialis拥有运动器官——两根或更多根通过细胞壁上的孔洞伸出的振动鞭毛，借助这些鞭毛，它在特定阶段能够快速移动。滴上极少量的碘液后，就能清楚地看到这些鞭毛。该植物所呈现的多种形态中最为特别的是那些没有外壳的孢子，弗洛托将其称为Hæmatococcus porphyrocephalus。这些微小的结构通常由比例相等的绿色、红色及无色颗粒组成，它们分布在细胞的不同部位。它们似乎在细胞的进一步分裂过程中起着某种作用（见图283）。此外还有静止细胞，它们会分裂成两个，而具有运动能力的细胞则会分裂成四个或八个。目前还不完全清楚那些具有运动能力的游动孢子B会变成什么，但由于已经观察到它们会形成囊状结构，因此它们很可能具有特殊功能，或者会在某些情况下转变为静止细胞。

看来，原始细胞既会发生纵向分裂，也会发生横向分裂；而且，在原始细胞脱离并转化为独立的次级细胞之后，母细胞中的振动鞭毛仍会保持其功能并继续运动（见图283，G）。

图283——细胞发育。（Protococcus pluvialis。）

Protococcus pluvialis，Kützing；Hæmatococcus pluvialis，Flotow；Chlamidococcus versatilis，A. Braun；Chlamidococcus pluvialis，Flotow和Braun。

A. 简单细胞分裂为两个细胞，每个原始囊泡都形成了纤维素包膜；B. 从细胞中释放出来的游动孢子；C. 被包囊的细胞分裂成多个部分；D. 另一个细胞的分裂，其振动鞭毛从细胞壁中伸出；E. 被包囊的鞭毛细胞；F. 被包囊的有核细胞分裂为四部分，振动丝从中伸出；G. 幼细胞的裂变。

Protococcus所表现出的最显著的生理现象就是周期性。在特定的培养液中，会首先出现某种颜色的被包囊游动孢子，随后它们的数量逐渐减少，越来越少见，最终完全消失。过一段时间后，它们的数量又会增加，这一过程可以反复出现。因此，原本只含有静止细胞的培养液，后来可能会变成只含有游动细胞的培养液。细胞分裂也是如此：如果将一些游动细胞从较大的容器转移到较小的容器中，几小时内它们大多会沉到容器底部，一天后则会出现即将分裂的迹象。到了第二天，分裂就会完成；再过一天，容器底部就会被新一代能够自我分裂的细胞覆盖，这些细胞又会产生另一代细胞。不过，这种规律性并非总是存在。生活环境中的各种变化都会对这类生物产生影响。

非常显著。只需将水从较小的容器倒入较大的或较浅的容器中，就能立即促使细胞发生分裂。其他藻类也会出现同样的现象；例如，Vaucheria无论在一年中的何时被从自然栖息地带到温暖的房间里，几乎总会形成游动孢子。光线有助于这些游动孢子发挥其生命活动能力，它们通常会大量聚集在水面、光照最强烈的地方。

但在繁殖过程中，当细胞即将进入静止状态时，具有游动能力的Protococcus细胞似乎会避开光线，沉到容器底部。过强的阳光，尤其是通过透镜聚焦后的强光，会迅速杀死这些幼小的游动孢子。过高的温度也会损害它们的生命活动以及游动孢子的形成。霜冻则能杀死具有游动能力的孢子，但不会杀死那些处于静止状态的孢子。

Stephanosphæra pluvialis是Cohn所描述的淡水藻类中的一个重要种类。它由一个含有八个原始细胞的细胞构成，这些细胞内充满叶绿素，且排列整齐（见图版I，编号24d）。这个球形的母细胞通过振动的鞭毛来移动，方式与volvox类似——每个细胞上都有两根鞭毛伸出，穿透透明的外层细胞壁。每个细胞首先分裂成两个，然后变成四个，最终变为八个细胞；每一个子细胞又会进一步分裂成多个微小的生殖细胞，这些生殖细胞在母细胞内活动，最终脱离母细胞。在某些情况下，可以观察到这八个子细胞会在母细胞内部交换位置，之后它们会脱离母细胞，失去鞭毛，形成更厚的细胞膜，暂时保持静止状态，然后沉到容器底部。如果让容器完全干燥后再注水，具有游动能力的细胞就会重新出现；由此推测，这些细胞很可能就是该植物的休眠孢子。在活动最旺盛的时期，细胞会在夜间完成分裂成八个细胞的过程，清晨时分，这些幼小的细胞会脱离母细胞，并经历类似的转变。据计算，在适宜的条件下，一个Stephanosphæra的休眠细胞在8天内就能产生16,777,216个后代。在某些细胞中，且在特定的时期，还会出现一些特殊的变形虫状结构（见图版I，编号24c）。Stephanosphæra与其他藻类之间存在明显差异。

衣原体属中，原始细胞的各个部分会完全分离，各自形成自己的包膜，最终以单细胞形式独立存在；而前者则不同，那八个部分会暂时共同生活在一起。

球藻纲——一种淡水单细胞生物，因其独特的美丽外观而备受显微镜学家的青睐，其代表物种为球形团藻（图一，编号15）。编号16展示的是另一个细胞的一部分，其中含有被原生质网包裹的棕色变形虫状结构。这种生物常见于我们的淡水池塘中，直径约为1/20或1/30英寸。它的移动方式很特别：要么持续滚动前进，要么像陀螺一样旋转；有时则会平稳地滑行。在高倍显微镜下观察，可以看到它是一个中空的球体，表面布满绿色斑点，这些斑点之间有绿色丝线相连，将每个斑点或孢子与母细胞连接起来。每个孢子都长有两根长鞭毛，这些鞭毛帮助球形体不断移动。过一段时间后，球体会破裂，其中的孢子会释放出来，并迅速进入类似的发育阶段。长期以来，人们一直认为这些有趣的细胞属于动物体。埃伦贝格将它们描述为具有口、胃和眼的单细胞生物。

球形团藻的繁殖过程本质上就是细胞分裂，这一过程发生在一年中较温暖的时期。正如科恩教授所指出的，这一过程比某些低等藻类中两个较小细胞之间的简单结合要复杂得多，它更类似于高等藻类以及许多隐花植物的繁殖方式。随着秋季的到来，球形团藻的孢子通常会停止通过形成游动孢子囊来增殖，而它们的一些普通细胞则开始发生变化，有些会变成雄性细胞或精子细胞，另一些则变成生殖细胞，不过大多数细胞仍保持不育状态。这两种细胞起初看起来极为相似，只有当精子细胞开始分裂时，才能发现它们的大小约为不育细胞的三倍。此时，原始细胞会分解成一簇特殊的次级细胞，每个次级细胞都由一个细长的细胞体构成，该细胞体内含有橙色的色素以及一对长鞭毛，这与高等隐花植物的雄配子体类似。随着精子细胞的发展……

随着成熟期的临近，这些细胞团似乎会在其内部移动；随后它们会分离出来，在原细胞的腔体中继续独立活动，最终通过细胞壁的破裂逃出，并在穿过腔体时迅速扩散。生殖细胞会持续增大，但不会发生分裂，起初其原生质中会出现大的液泡，之后则会被颜色较深的色素填满。细胞的形状也会从瓶状变为球形，同时其细胞膜似乎也变得更加坚固。那些游动的雄配子会渗透到细胞内部，之后便不再可见。科恩指出，这种融合产生的就是一种生殖细胞，即“卵孢子”。卵孢子很快就会被另一层更厚的膜包裹起来，表面还有锥形的突起；此时，年轻细胞中的叶绿素会逐渐被淀粉以及红色或橙色的、折射率更高的液体所取代。在单个团藻中，最多可发现40个这样的卵孢子，此时该团藻就会呈现出埃伦贝格所观察到的那种特殊形态，他将其命名为星形团藻。基尔希纳进一步研究了这种奇特的球形单细胞植物的生长过程，发现它们的萌发始于每年2月，此时卵孢子会从包膜中释放出来并分裂成四个细胞。布拉克斯顿·希克斯博士还观察到一种有趣的现象：普通的团藻细胞会转变成一团会移动的原生质，其与众所周知的变形虫极为相似。“到了秋季末，团藻中的色素质量几乎会增加到正常大小的两倍，但它并不会像通常那样进行分裂以形成大孢子，而是会失去颜色和规则的形状，变成一团无色的不规则原生质，其中含有许多棕色颗粒。”这些奇特的变形虫状结构的最终变化及去向尚未有明确的解释，但从对苔藓根部细胞原生质的研究来看，这些细胞在两小时内就会转变为带有纤毛的结构，因此人们认为，这或许就是这些脆弱结构能够维持生命、抵御潮湿、干燥以及温度变化等外界条件的方式。

很难否认，团藻的结构与雨生原球藻的运动细胞结构之间存在极大的相似性。试剂的作用有时会导致像雨生原球藻那样，幼细胞的连接结构被拉回中央部分，这些连接线有时会呈现为双线状，或是膜的管状延伸结构；而有时则表现为通过星形突起与母细胞相连（见图版一，编号15），其外观与孔盘藻极为相似。埃伦伯格将另一种生物称为球形团藻，其实不过是处于不同发育阶段的普通团藻罢了；它与普通团藻的不同之处仅在于：大部分绿色细胞并非单个存在，而是成对或四重排列，而且那些具有鞭毛的细胞会聚集在一起形成盘状结构，每个结构上只有一根鞭毛。这些结构会从母细胞中分离出来，以埃伦伯格所命名的乌维拉和辛克里普塔等形式自由游动。对单细胞植物进行过深入研究的F.R.S.亨利·卡特先生将球形团藻描述为团藻的雄性或精子形态。

在与团藻亲缘关系密切、同属团藻目的其他生物中，有一些淡水生物——如真多丽纳，它们也经历着与团藻类似的繁殖过程，为显微镜学家提供了许多有趣的过渡形态。在桑葚多丽纳中，其繁殖方式介于较低等类型与较高等类型之间：每个细胞内都有一个类似桑葚状的团块，该团块由一定数量的孢子组成，通常为16个，这些孢子会打破母细胞，然后带着一对鞭毛游动。某些金藻科及其他淡水藻类也会发生类似的过程。帕尔梅拉则是由结构极为简单的微小生物构成的（见图版一，编号21），它们要么生长在潮湿的表面上，要么生活在淡水中。我们的一些教堂的石面上常常覆盖着一层帕尔梅拉，呈现出一种模糊的黏液状薄膜。北极或阿尔卑斯山地区的“红雪”被认为是一种雨生原球藻，也常被归入帕尔梅拉类。而血红色原球藻的一个更典型的形态则是血球藻，它的整个结构被隔膜分割成若干个含有不同数量细胞的区域，这些细胞会将自身的颗粒状物质释放到胶质基质中，在其中完成各种变化。

这些团块的蛋白样包膜中可见寄生性生长物，这一现象引发了诸多讨论，尤其是当观察到其丝状结构向不同方向延伸时。
Oscillariaceæ属于Confervaceæ科中的一个属，由于其极其类似动物的运动方式，一直备受显微镜学家的关注，该属名也正是由此而来。一个多世纪以来，这些杆菌状生物始终激发着所有观察者的好奇心，但至今仍无人能完全理解它们那奇特的规律性运动。其细胞结构由许多极细的短丝组成，这些丝通过胶质鞘连接在一起，在某一物种中所有丝的长度都相同。它们的前后运动方式极为特殊；我所见过的具有类似运动方式的另一种藻类是Schizonema。在该物种中，这些细胞以规则的方式排列在一起，正面和侧面的视角始终指向同一方向。这些细胞在丝状鞘内移动，却不会离开各自的固定位置。仔细观察其运动过程会发现：起初它们会明显伸展，随后逐渐收缩，同时细胞的排列方式也会变得更线性，从而与Bacillaria paradoxa更为相似；此外，这些细胞还能向两个方向移动，这一特点进一步强化了这种相似性。Schizonema的细胞可以独立于鞘而移动，分离出来的Bacillaria细胞同样如此。像Bacillaria这类异常的运动现象很难仅限于某个单一物种。温度和光线会显著加速这些细胞的运动。其他微小物种的较长丝状结构虽然也有轻微的运动，但表现为特殊的波动状运动。
Confervaceæ是一类藻类。这类藻类的细胞为无分支的丝状结构，由圆柱形或串珠状的细胞构成，细胞内含有淀粉颗粒。许多种类呈囊状，所有种类都是通过在植物内部利用颗粒物质产生的游动孢子来繁殖的。它们大多生活在淡水中，有的则生活在海水中，还有少数种类同时存在于两种水域中。它们的颜色通常为绿色，但偶尔也会呈现橄榄色、紫色或红色。Confervaceæ科通常被分为四个科：1. Hydrodictidæ；2. Zygnemidæ；3. Confervidæ；4. Chætophoridæ。对于显微镜学家而言，所有……

该属的植物作为研究细胞增殖的对象极具研究价值。这一过程通常发生在末端细胞中，第一步是端粒的分裂，随后细胞腔会发生类似沙漏状的收缩，从而使细胞一分为二。在某些团藻类中可以更清晰地观察到这一过程，如图284中的4、5、6号所示。有些物种则具有不同的繁殖方式：它们拥有多个细胞核，通过两种类型的游动孢子进行繁殖——图284：团藻科。1. 球形团藻；2. 团藻的切面图，其中较大的个体具有两根或四根纤毛，这些纤毛能够直接发育成较小的团藻幼体，后者带有细胞核及丝状附属结构；3. 螺旋藻，其附近也有双纤毛；在少数种类中还可以观察到接合现象；4. 绒毛团藻；5. 伸长柄藻，具有分节的丝状结构以及单个游动孢子；6. 细长星果藻，同样具有分节的丝状结构与游动孢子。与团藻科相关的还有一种有趣的植物——环状球藻，科恩对其进行了深入研究。这种植物的卵孢子是通过有性生殖过程产生的，成熟后内部充满红色脂肪囊泡，这些囊泡会通过分裂来增加数量。埃多戈尼亚科植物在生活习性上也与团藻科极为相似，但在某些方面存在差异，尤其是繁殖方式上（每个细胞仅释放一个大型游动孢子），以及细胞壁或作为连接点的环状结构的几乎完全分裂。

这些游动孢子是已知藻类中最大的，每个孢子上都有一个红色眼状斑点。Chætophoraceæ属于一类形态类似蕨类的藻类，由于它们喜欢纯净的水质，因此通常生长在流动的溪流中。这类藻类的一个特征是：其枝条的末端会延伸成尖锐的形状，如图284中的编号6所示。属于这一类的Draparnaldia glomerata在显微镜下看起来非常漂亮——它由一排细胞构成的轴以及每隔一定距离就出现的细长突起组成，这些突起含有叶绿素或深绿色的色素，且长度极为惊人。

Batrachospermæ与青蛙的卵极为相似，这也是它们名称的由来。它们主要属于海洋藻类，与Rhodespermeæ即红藻有亲缘关系。已故的A. Hassall博士首次描述了这类藻类，后来Sirodot先生对它们进行了更深入的研究。Batrachospermæ呈红绿色，具有极强的柔韧性，其在水中的运动姿态极为优美；但一旦离开水环境，它们就会失去原有的形状，变得像没有结构的胶状物质；不过如果让它们保持静止状态，它们又会恢复原来的形状。

要证明细胞膜的存在，最好的方法就是破坏这些丝状体——可以通过移动玻璃盖，或者用精细的解剖刀从各个方向切割这些丝状体。观察载玻片时，通常可以看到许多脱离下来的空细胞膜碎片，以及部分失去原生质的丝状体。加入碘后，这些结构会变得更加清晰：丝状体会变成红色或棕色，而那些空细胞则要么保持不变，要么呈现轻微的黄色，这正是老化的纤维素所常见的现象。

至于细胞内的成分，在Oscillatoriæ类藻类中，色素呈环状分布在圆柱形丝状体的轴周围。碘会使这些色素变成棕色或红色，而糖浆和稀释的硫酸则能使它们呈现出美丽的玫瑰色。关于它们的繁殖方式，目前尚无确切的了解。如果将这类藻类放置一段时间，它们会逐渐失去绿色；其中一部分会变成棕色并沉到容器底部，形成一层颗粒状物质。

Mesoglia vermicularis（图285）由一串串相互连接的细胞组成，这些细胞通过膜状结构结合在一起。在结构较为简单的植物Vaucheria中——该植物以发现者、德国植物学家Vaucher的名字命名，属于Siphonaceae科——我们可以看到真正的有性生殖过程。其分枝状的细丝上常常带有特殊的球形或椭圆形突起，这些突起是从细胞壁中长出的、呈乳头状的结构，内部充满深色物质，且成对出现；当发生接合时，其中一个突起会弯曲并与另一个相接。在这些突起附近还有其他具有尖端突起的结构，有人将其称为“角”，但Pringshelm认为这些其实是“能在其内部产生雄配子的花药”，而那些类似蒴果的结构在受精后会形成新一代个体，它们会从母细胞壁的孔隙中释放出来。

淡水藻类及大多数橄榄绿色藻类的孢子都位于叶状体表皮下的球形腔体中，这些腔体被称为胚囊，可以是雄性的，也可以是雌性的。雄配子呈瓶状，带有鞭毛；容纳它们的透明囊泡本身又被另一个形状相似的囊泡所包裹。在单性藻类和双性藻类中，雌性胚囊因其橄榄色而与雄性胚囊区分开来。孢子发育成熟后，会附着在从胚囊内壁延伸出来的柄上。孢子会突破胚囊顶端的外壁；起初孢子看起来很简单，但不久之后就会发生一系列变化：其中的深色物质会分裂成六到八个球形结构。几小时后，这些结构会开始萌发，最终伸长成圆柱形的细丝。Vaucheria具有两种繁殖方式，其叶状体由分枝状的管状结构组成，整体特征与苔藓植物相似，实际上它们与苔藓植物的区别仅在于……

关于其绿色成分的排列方式而言，在那种极为特殊的植物——Saprolegnia ferox中，尽管它与Vaucheria在结构上极为相似，但由于缺乏绿色色素而与后者有所区别，但其在发育过程上却存在类似的规律。在形成游动孢子的过程中，它介于藻类与那些被归类为真菌的植物之间。

石莼科——海藻的典型代表是Ulva lactuca，由于其深绿色的“海苔”叶片而闻名于世界各国的海岸地带。石莼与前述的淡水藻类相比差异不大，其特殊之处在于：当细胞通过二分裂增殖时，它们不仅彼此之间保持紧密连接，而且排列更为规则。石莼的叶状体要么较为简单，要么呈裂片状，由两层紧密排列的细胞构成，这些细胞负责产生游动孢子。整个石莼科与紫菜的主要区别在于颜色——石莼为绿色，而紫菜则为粉红色或紫色。石莼大多生活在海洋中，只有少数例外。有一种物种（U. thermalis）生长在加施泰因的温泉中，那里的温度约为117华氏度。石莼的发育过程如图286所示。那些独立的细胞A在某些方面与Protococcus的细胞相似；这些细胞经过连续的分裂后形成了B和C所示的细胞团，进一步聚集则形成了D所示的丝状结构。这些丝状结构通过不断添加新的细胞而逐渐变长、变宽，最终形成叶状体或一排排的细胞。

图287——Sphacelaria
图286——Ulva cirrhosa的发育阶段，带有孢子
A. 单个孢子；B和C. 细胞群；D. 丝状阶段分支侧面的细胞。

这些海洋中的绿橄榄色藻类，其外观乍看之下可能会被误认为是高等隐花植物的植株。它们的叶状体已不再呈丝状，而是变成了由细胞构成的膜状结构。含有游动孢子的细胞中，有色原生质会聚集在细胞壁的某一侧；而游动孢子也会以其顶端朝向同一位置聚集。在某些与苔藓植物在形态和结构上极为相似的藻类中，我们发现了一个重要差异：游动孢子是在专门为这一目的而形成的器官中发育的，该器官具有独特的形态特征，因而可与叶状体的其他部分区分开来。在Derbesia属中，会形成专门的孢子囊；当某个幼小的分支即将发育成孢子囊时，它不会无限延长，而是在达到一定长度后开始膨胀成卵圆形的囊泡，囊泡内部会有大量的原生质积累。这个囊泡与植物的其他部分分离出来，成为一个被透明膜包裹的不透明团块。过一段时间后，这个团块会发生分裂。

该过程发生后，会释放出许多梨形的游动孢子，这些孢子都带有鞭毛。

裸藻门、硅藻门、藻类。

埃德蒙·埃文斯绘制。

图版II。

在Cutleria属中（图288），我们可以看到一个值得注意的特殊特征：该物种拥有两种似乎在繁殖功能上相互对立的器官。其孢子囊不仅与其他物种的孢子囊不同，而且其叶状体由橄榄色、形状不规则的鞭毛构成；在鞭毛的两侧，散布着由繁殖器官构成的簇状结构，这些结构还与类似毛发的结构混杂在一起。游动孢子被横向隔膜分成四个腔室，而每个腔室又被进一步一分为二。

纵向中隔。
刚形成时，它们的外观与锈菌的孢子极为相似，因此很容易被误认为是锈菌的孢子，不过它们的体积要远远大于其他橄榄色藻类的孢子。

红藻类（图II），即佛罗里达藻类，具有多种不同的结构形态，不过关于其繁殖过程的了解仍不如低等隐花植物的相关研究那么深入。这类红藻可分为三种类型。第一种可被称为多孢子型，其结构为胶质或膜状结构——见图288：Cutleria dichotoma。该图为叶状体裂片的横截面，显示出带有柄的八室结构，其中含有卵孢子囊，这些卵孢子囊上长有成簇的孢子丝，其间还夹杂着数量不定的细丝。图像放大了50倍。这种结构可能位于枝条的顶端或基部，也可能隐藏在茎的皮层内部或下方。在某些情况下，一些含孢子的细丝会从球形细胞状的孢子囊基部的一种膜中伸出，当这些孢子囊破裂后，由细丝中的色素物质形成的游动孢子便得以释放出来。虽然还观察到了其他一些变化形式，但它们都有一个共同点，那就是游动孢子是在细胞内部发育而成的，细胞的细胞壁构成了孢子的外壳，而细胞内的原生质膜则形成了游动孢子本身；为了让游动孢子能够释放出来，孢子的外壳会在顶端裂开。

第二种类型则更为简单，它由一个球形或卵形的细胞构成，细胞内含有一个中央的颗粒状物质；这个颗粒最终会分裂成四个方形结构的孢子；这些孢子在成熟后会通过细胞壁的破裂而释放出来。另一种称为四孢子型的结构则起源于茎的皮层层。四孢子要么以单独的形式存在，

它们分布在枝条上，或成群出现；在某些情况下，承载它们的枝条会发生形态上的变化，看起来就像特殊的器官，这类结构被称为刺状体；例如在Dasya中（图289）。对于第三种生殖器官而言，其雄器的作用机制至今仍存在争议；尽管它们总是与四分孢子和多分孢子在同一环境下形成，但它们实际上是由许多无色的小细胞聚集而成的——这些细胞要么像Griffithsia那样聚集成团，要么像Polysiphonia那样被包裹在透明的圆柱体内，又或者像Laurencia那样覆盖在某种特殊形状的扩张盘上。据相关学者观察，这些细胞内含有精子。Nägeli将精子描述为一种螺旋形纤维，它在释放时会以螺旋状方式伸长；而Thuret则认为这些细胞内的物质呈颗粒状，不存在螺旋形纤维，而是以缓慢的方式从细胞中排出。在Callithamnion中，雄器呈现出最简单的形式（图版II，编号32和34），它只不过是由众多小细胞聚集而成的小团块，这些细胞附着在末端枝条的分叉处。孢子的结构比四分孢子更为简单，且通常处于更为重要的位置。它们不会散布在整个叶状体中，而是聚集在特定的区域里，一般会被包裹在特殊的囊状结构中，这种结构很容易被误认为是四分孢子的囊壳。最简单的孢子果是由附着在叶状体壁上的球形孢子团构成的，或者嵌入叶状体的组织中，没有明显的囊状结构；这类果实被称为favellidium，见于Halymenia中；同样的名称也用于那些结构类似但并未完全嵌入叶状体中的植物，如Gigartina、Gelidium等，这类植物的孢子果会在叶状体的裂片上形成结节状的突起。在某些植物中，

这些突起物顶端有一个孔，孢子便从该孔中释放出来。而在某些情况下，如Ceramium属的物种（见图版II，编号27和37），孢子则处于更为显眼的位置；Delessaria属也是典型的代表物种（见图版II，编号39），其孢子要么生长在侧枝上，要么直接附着在叶状体表面，形成由角形孢子构成的结构并紧贴着叶状体壁。红色藻类的外观千变万化，但据说在红海中的颜色最为浓艳，而这完全得益于那里特有的鲜艳红色藻类。从图版II中所展示的少数种类便可看出，这些藻类都是显微镜观察的绝佳对象。温暖海域中的Florideæ属藻类，其叶状体结构极为优美，这一点可参考已故F.R.S.威廉·哈维博士所著的《澳大利亚藻类学》一书。

Characeæ属藻类可被视为高等藻类之一，这主要是因为它们具有复杂的生殖器官，尽管其结构本身却相当简单。石莼是一种普通的淡水植物，喜欢生长在静水池塘或流速缓慢、土壤为白垩质的河流中。它从这些环境中获取植物轴中的钙质物质，以及少量硅质。它的丝状体（有些植物学家称之为“分支”）是以轮生的方式生长的。Characeæ属属于顶芽型藻类，整个属中最多只有两三种物种。这类藻类既有单性花，也有两性花，两种类型的果实常常生长在一起。它们很容易在高的玻璃罐中培育以便观察。只需偶尔将玻璃罐放在水龙头下，让水流缓慢地流过罐口，这样就能更新水中的水质，同时不会干扰藻类生长。伦敦的硬水比软水更适合石莼的生长。无论是石莼还是Nitella属藻类，都是显微镜学家极为感兴趣的研究对象，因为在石莼中首次观察到了植物循环这一重要现象。图290中的编号1展示的就是自然大小下的部分石莼植株。

图290——轮藻的示意图。
1. 普通轮藻的茎，为自然大小；2. 放大视图（箭头指示叶绿素的运动路径）；3. 带有萌发芽点的枝条；4. 螺旋水草叶片的一部分，显示了叶绿体颗粒的循环运动。

每株植物都由一排排长管状细胞组成，这些细胞彼此间保持固定间距地排列在一起，而枝条则以极为规则的方式分布在这些细胞周围。在硝藻中，茎和枝条由简单细胞构成，这些细胞的长度有时可达数英寸。每个枝条生长的节点或区域都由一层小细胞构成，这些细胞实际上是节间皮层向外延伸形成的（见图290，编号3）。每个细胞内都含有部分叶绿体颗粒，通过显微镜可以观察到这些颗粒沿着箭头所示的路径移动（见图290，编号2）。适度的温度会加速这些颗粒的移动速度，而较低的温度则会减缓其移动速度。

在低温环境下，正是通过观察水生植物中的物质循环，才需要使用显微镜的加热功能。随着原生质流一同移动的，还有许多由淀粉颗粒及其他物质构成的固体颗粒。观察这种循环现象的方法是：用非常锋利的刀将植物的某部分切下，将其放入含有几滴水的培养细胞中，然后再盖上薄薄的盖玻片。

图291——Chara fragilis的繁殖过程。
A. 含有“花药状结构”的丝状体部分；B. 由一系列细胞组成的花药丝群，每个细胞内都形成了花药孢子；C. 成熟的花药孢子正带着鞭状突起准备游动离开；D. 长在瓶状花梗上的花药；E. 正在膨胀的核状体，其中含有卵孢子；F. 紫竹属植物的孢子及弹丝；G. 被紫竹属植物弹丝包围的孢子。

Chara的繁殖过程依赖于两组结构，它们都位于枝条的基部（见图291的E和D），可能位于同一株植物上，也可能位于不同的植物上。其中一组被称为球状体或花药，另一组则称为核状体，其中含有卵孢子或颈卵器。这些结构通常呈鲜红色，并带有覆盖板或盾状结构（见B和E），其形态颇为奇特。

其结构上有明显特征：中央部分由多条卷曲的或松散的丝状体组成，这些丝状体从球体中心向外延伸（如E所示）或处于自由状态（如B所示）。雄器则附着在一条短而呈烧瓶状的柄上，该柄伸入球体内部。八个柄的顶端各有一个圆形的透明细胞，称为“头状体”；而在每个头状体的顶端又有六个更小的“次级头状体”。那些细长的丝状体被横向隔膜分割成一百多个小室，每个小室内都含有一个精细胞（如A所示），这种精细胞是由螺旋状的原生质构成的，通常盘绕成两到三圈；随后这些精细胞会脱离并变得自由活动（如C所示），每个精细胞都有两条细长的鞭毛。年轻的精细胞通过鞭毛的摆动来游动，一时间整个区域似乎都充满了生机。它们可以自由游动，但渐渐地就会停止活动。

尼特拉的繁殖方式似乎与其同类有所不同。它会在某个节点处长出一条长长的丝状枝条，当这条枝条到达水面时，其末端会形成一簇白色的、类似果实的结构。尼特拉是一种更为娇弱、结构不那么坚固的藻类，因此在培育时必须尽力模拟它生长的静水环境。它喜欢生长在阴凉的树林以及含钙的浅水池塘中。

对于瓦利斯内里亚来说，也需要同样的照料措施；而且较为稳定的温度更有利于这种水生植物的生长。应将其种植在罐子或水族箱的中央，埋在约两英寸深的培养土中，并压实，然后再慢慢注水。需要更换水时，每次只需倒出一小部分即可。这种植物似乎随着换水频率的增加而生长得更好，同时还要确保加入的水能提升温度而非降低温度。

另一种非常有趣的水生植物——蛙耳草，其自然栖息地是在池塘和沟渠的表面。到了秋天，它的种子会掉落，冬季则埋在底部的淤泥中；春天时，这些植物又会浮出水面，开花，并在整个夏季持续生长。查拉则可以在伦敦周围的许多地方以及泰晤士河的上游找到。

Anacharis alsinastrum——这种独特的植物与其他水生植物截然不同，只需看到其叶片以三片一组的方式环绕在细长的茎上，就能立刻认出它来。由于其与百里香有相似之处，因此也被称作“水百里香”。

该植物的颜色为深绿色；叶片长度约为半英寸，宽度约为八分之一英寸，顶端呈卵形，边缘有锯齿。它的繁殖能力极强，因为任何一片碎片都能长成独立的植株，进而生根、长茎，并向各个方向无限延伸。它的密度几乎与水相同，因此更倾向于下沉而非漂浮。在后面的章节中，会有一幅该植物的小枝条上附着水螅的图示。

最容易观察到细胞循环现象的细胞是位于叶片边缘以及叶脉中的长形细胞。用偏光光镜观察这些细胞时，会发现其中含有大量二氧化硅，从而呈现出非常有趣的外观：一条明亮的光带环绕着叶片，并穿过其中心。实际上，叶片仿佛被置于一个由二氧化硅构成的框架之中。将叶片在等量的硝酸和水中煮短时间，即可破坏部分植物组织，使二氧化硅更加清晰可见，而不会改变叶片的形状。

为了展示Vallisneria植物细胞中的循环现象，需要从该植物的叶片上切下薄片或条带，如图290编号4所示。在细胞颗粒中，有一些比其他颗粒更透明，且内部含有核仁。

细胞循环现象并不仅出现在水生植物中，陆生植物中也存在这种现象。车前草的叶片就是一个很好的例子，无论是在植物的细胞中，还是在从叶脉上撕下的表皮毛中，都能观察到这种现象。

细胞分裂——为了研究细胞分裂的过程，可以取Tradescantia植物雄蕊上的毛发。在温暖的日子里从花蕾上取下一根毛发，滴上一滴1%的糖溶液，然后用薄玻璃片将其覆盖。将其放入潮湿的培养箱中一段时间（见图256），之后用500倍放大镜进行观察。

在细胞的末端附近，可以观察到细胞核逐渐沿细胞的较长轴方向伸长，且变得更为颗粒状，而原生质则向细胞的另一端移动。此时，细胞核会呈现出条纹状外观，其内的纤维与细胞核的较长轴平行排列，最终在两极处相互靠近。随后会形成核纺锤体，这些纤维在赤道平面处断裂，于是原来的一个细胞核便分裂成两个。要获得最佳的细胞核标本，需对处于生长状态的植物（例如松树的幼根）进行纵向切片，然后按照前一章所述的方法用苏木精对其进行染色。

蓝藻门与硅藻门。

蓝藻门与硅藻门在总体特征上差异极小，因此可将其视为微小单细胞藻类的代表类群。它们不仅具有惊人的美丽与两侧对称性，还极具研究价值，值得特别关注。蓝藻与硅藻的主要区别在于颜色、是否具有非硅质骨架以及繁殖方式——蓝藻的繁殖主要是通过两个相似细胞的结合来实现；而硅藻则拥有致密的硅质骨架，且通常不含色素。拉尔夫斯在其系统学专著中列出了20个蓝藻属。这两类藻类的细胞膜都既坚固又具有弹性，能够承受一定压力且不易分解。只有少数蓝藻含有硅质成分，而硅藻的壳则主要由硅质构成。两者都具有外层膜结构，这种结构极为透明且均匀，若不使用染色剂以及高倍显微镜，很容易被忽视。不过，在某些物种中，如Staurastrum和Didymoprium Grevelli，其黏液层则更为明显。另一些物种，如Closterium，则在外层膜上存在开口。

图十。

盾藻科。
许多盾藻物种具有运动能力，其运动原因要么是纤毛的作用，要么是鞭毛器官的作用。然而，有些观察者并不认同这一观点，他们认为这些生物的运动是由于细胞内黏液物质的渗出、外渗或扩散所导致的。不过，这两种假说都无法帮助我们理解颤藻的滑动运动以及裂殖藻的突然急促运动。盾藻在分裂时以及受到阳光照射时，其运动更为明显，而且人们总能观察到它们会朝向光源移动。某些硅藻的运动力非常强，只有假设存在专门的运动器官才能对此作出合理的解释。
盾藻科生物的外观（见图X）因其表面的凸起、凹陷及突起结构而发生很大变化。

叶缘的形态，以及中央凹陷部分的深度和宽度。叶片表面可能分布着不规则的点状结构，这些点本身在结构上表现为凸起或凹陷的部分。某些物种的叶缘呈锯齿状，如Cosmarium属植物。在那些形状较长的物种中，如Penium属，这些点状结构会沿着与叶片长度平行的方向排列。在某些物种中，这些线条要么是凸起部分，要么是凹槽，很难确定究竟属于哪一种；不过，这种特征是Closterium属中那些形状较长的物种所特有的。当这些线条较为细小时，就会在叶片表面形成条纹状图案，但要想观察到这一现象，就需要在叶片为空的状态下，并使用较高倍率的显微镜来观察。在多个属中，叶片表面的这种变化并非由简单的附属结构所致，而是由于覆盖叶片的膜向外扩展形成了加厚的突起，这些突起有时还会发展成刺状，如Xanthidium属和Staurastrum属的植物（见图X，编号8-19及22）。前者其特征是表面有均匀分布的点状结构，而Euastrum属植物的表面则非常不规则，因此被描述为“凸起或膨胀状”。Micrasterias属植物的叶缘深裂成多个裂片，有些裂片的排列呈放射状；当叶缘上的裂片较小时，就会形成锯齿状结构。Euastrum binatum属植物的叶缘两侧具有双锯齿结构，Desmidium属、Hyalotheca属及其他物种的叶缘也是如此。还有一种叶缘形态，即波浪状或起伏状，而叶缘的整体凹凸程度则构成了其他鉴别特征。

Pediastreæ属（见图X，编号24-29）——该属的物种曾经包括Ehrenberg所描述的Micrasterias属和Arthrodesmius属。由于这些物种的细胞以固定数量和特定形态排列，一些研究者认为应将它们从绿藻类中分离出来，归为一个独立的亚属。它们之间的差异在于外层覆盖物的硬度、细胞边缘的频繁中断现象，以及出现的“角状”突起，或者说是深浅不一的凹槽。实际上，这些细胞的构成并非由两个对称的部分组成，而是以聚集的形式存在，而且并非呈线性排列（除了Scenedesmus属，该属将这一类群与绿藻类联系在一起），而是呈现盘状叶片的结构。不过，这些细胞会分裂成8个、16个或32个生殖细胞，这些生殖细胞会在形成新的叶片之前移动一段时间。最早提出将Pediastrum属分为一个亚属的是Nägeli，他将其命名为Anomopedium属，该亚属的主要特征就是没有双裂结构。

周缘细胞。在Cœlastrum中，这些细胞呈六边形，其中位于中心的细胞更为规则；而在Sorastrum中，这些细胞则呈楔形或三角形，角部为圆钝状。从侧面观察时，这些细胞呈现长圆形。Pediastrum的细胞则被显著压扁，因此当它们聚集在一起时就会形成扁平的管状结构；在图中，这些细胞呈多边形，多为六边形，这种形状很可能是由于生长过程中细胞之间相互施加的压力所导致的。不同属的细胞内部成分都具有一致性，均为原生质中的色素。起初这种色素呈淡绿色，但随着细胞完全成熟，颜色会变深；而那些正在腐烂的细胞则会变成深红黄色或棕色。原生质也是清澈且均匀的，但随着时间推移，其中会出现颗粒，这些颗粒会逐渐变大并增多；此外，每个细胞中都有一个亮绿色的囊泡，围绕该囊泡还有透明的圆形空间或小球体，这与Closterium中的结构类似，其数量从两个到六个甚至更多不等，它们的位置并非像Palmellæ那样由隔膜决定，而是由整个叶状体的中心来决定。细胞中还含有油滴，加入一滴碘酒即可观察到它们的存在。有一次，Nägeli在Pediastrum boryanum中观察到色素呈放射状分布，这种排列方式在具有中央核的藻类及其他植物细胞中较为常见。Pediastrum的细胞总是以复合叶状体的形式结合在一起，如图X中的24号和29.56号所示。

上述差异绝不能作为将Pediastrum从Desmidiaceae科中分离出来的依据，更不能将其视为一个独立的物种。

Desmidiaceae科的繁殖方式——真正的繁殖行为表现为两个叶状体之间的结合，随后会形成孢子囊，再通过两个细胞内容物的交换来实现繁殖。此外，与其他藻类一样，自我分裂也经常发生。不过，由于叶状体的形态以及其他因素的影响，这一过程在某些细节上会有所不同；例如Euastrum的分裂过程（见图X中的1号、2号和12号），此时叶状体两段之间的狭窄连接带会因生长而被迅速推开，最终导致分裂。图X中的25号和33号展示了两种叶状体结合的方式。

Closterium和Penium。它们的接合过程存在多种表现形式，正如Staurastrum和Microsterias所示；两种生物的叶状体内容物都会被释放到一个微小的中间囊中，该囊逐渐变厚并形成刺状结构（见图X，编号8和19）。在Didymoprium中，各个节段通过从彼此之间伸出的细长突起相连，这些突起通常长度相当可观，通过它们，一个细胞的色素可以转移到另一个细胞中，从而在两个细胞中的一个内形成孢子囊，这与接合型生物的情况类似（编号5）。在Penium Jennereri中，接合方式也有所不同：其叶状体不会在接合处打开，而是通过细小的圆柱形管子相互连接（编号27）。

在上述生物中，Euastrum那些扁平且高度收缩的细胞为研究其分裂方式提供了更有利的条件；因为尽管它的叶状体实际上只是一个细胞，但在各个发育阶段看起来却像两个细胞，因为从最早期开始，各个部分就始终是分开的。不过，这些部分之间存在着连接结构，后来这种结构会转变为两个略呈圆形的透明体。这些透明体会逐渐变大并呈现颜色，随着它们的生长，原来的各个部分会进一步分裂，最终彼此分离，每个部分都会获得一个新的部分来取代原来所在的位置。有趣的是，可以观察到新生成部分的逐步发育过程：起初它们没有任何颜色，但随着体积增大，会出现淡淡的绿色，随后颜色逐渐加深，最终呈现出颗粒状外观。不久之后，新的部分就会达到正常大小，而某些物种的表层还会出现小点。在Xanthidium（图X，编号9、10）以及Staurastrum（编号15-18）中，刺状结构和突起是最后出现的，最初只是小结节，随后逐渐变长，直到形成完整的形态和大小，并长出刚毛；不过在完全生长完成之前，这些结构往往就已经开始分离了。这一奇特的过程会反复发生，因此较老的细胞会经过多代次的结合而逐渐融合在一起。当细胞接近成熟时，有时可以在其内部观察到分子运动，这种现象与Agardh等人所描述的“群体移动”极为相似。Meyen将这种颗粒状物质称为淀粉。在早春时节，当Closterium被采集出来并暴露在光线下时，会展现出令人惊叹的景象：由于细胞内的纤毛作用，这些颗粒在叶状体的两端持续不断地运动着，整个结构也因此而保持活跃状态。

叶状体上布满了活跃摆动的纤毛，它们闪烁着明亮的光芒。当一束较强的光线短暂照射在叶状体上时，纤毛的快速摆动会形成一系列极为精致的棱镜状牛顿环。借助温纳姆抛物面镜或带有中心光圈的优质聚光镜，可以更清晰地观察到纤毛的活动与分布情况，以及叶状体中颗粒体的循环运动。使用宽角度物镜还可以观察到整个叶状体边缘部分的物质流动情况：可以看到物质向外部流动，而在其内部则有另一股反向流动的物质；这种活动仅发生在色素团与细胞壁外侧之间的区域，且会经过或绕过孢子循环发生的区域。

1854年夏天，已故的西德尼·戈多尔芬·奥斯本勋爵与我对Closteria这一独特的生物类群产生了极大的兴趣。图292是我当时利用透射显微镜绘制的Closterium lunula的高倍放大图像。叶状体内的纤毛活动无疑存在，其运动方式与肌肉中的鳃类似，都是波浪状的，而且随着蓝藻的死亡，这种运动逐渐变慢。如果细胞无法持续获得新鲜水分，这种情况会更早出现。

图292——月形团藻。
在图A中，线条b指向一簇卵圆形结构；这些结构散布在包膜内的有色物质中。它们通过细小的柄与包膜相连，偶尔会围绕该位置移动，最终从那里脱离出来，被循环液带到叶状体末端的腔室中；在标本还很新鲜时，它们会与那些在腔室内持续运动的类似结构聚集在一起。有些学者认为这些游离颗粒或孢子的运动属于“布朗运动”，但我认为这种观点是完全错误的。毫无疑问，这种运动在一定程度上是由于细胞内较流动的物质所产生的纤毛运动所导致的。

例如，在叶状体中心区域（如点a处）观察到的流体循环，其性质与边缘区域的完全不同。在边缘区域，流动的是颗粒，它们沿着不同的路径、朝相反方向移动；而在点a处观察到的流体流动则更为缓慢，流速也更低，且流动路径更为曲折。若要观察中心区域的流体循环，可使用吉列特显微镜，并采用1/8或1/10的浸透率；调整微调装置使叶状体中心清晰可见，然后稍微提升物镜使其略失焦点，之后再小心地调整微调装置，以便让有色物质的暗部更加清晰地显现出来。

在B处是叶状体一端的放大示意图。腔室内的箭头指向b，表示强流体的流动方向，有时可以追踪到这条流动路径的终点。该流体受到腔室边缘纤毛的作用，而更大的推力似乎来自有色物质的中心。这里的流体以喷射的方式流动，几乎具有类似动脉的功能；根据流体被推动的力度不同，那些游离的颗粒会被送到距离叶状体末端更近或更远的位置。流体从中心被推出，同时侧面的纤毛会产生快速流动，从而为这些游离颗粒提供旋转动力。此图中的线条a表示包裹有色物质的包膜的轮廓，两侧都可以看到纤毛。包膜外的流体则继续流动……

这些物质以相反的方向流动，形成三到四条不同的路径；当它们到达点c时，似乎会遇到一股朝向腔室顶端的开口流动的液体，随后又被更强的力量推回。不过，偶尔也有部分物质进入腔室，但极少有物质能逃逸到外部流体中，即便有，也会被带到处处，直到附着在叶状体的侧壁上。

至于C. lunula的繁殖方式，我从未见过类似接合的现象；但我多次观察到自我分裂现象（如D a a所示）。这一过程主要由叶状体的一半来完成。经过一段时间的观察，会发现其中一半保持静止状态，而另一半则会在连接处沿轴线左右移动；这种运动逐渐加剧，最终某个片段会突然从另一个片段上分离出来，如E所示。可以注意到，在最终分离之前，每个片段的末端都是完全封闭的；不过，只有一个完整的腔室，它位于原始整个叶状体的末端。在分裂前后的一段时间内，两个叶状体中的循环都会持续进行，且体积会以几乎难以察觉的速度逐渐增大。从末端开始，叶状体会出现伸长现象，其半月形结构会逐渐改变、变长且更加清晰，最终呈现出完整叶状体的形态与轮廓。叶状体另一部分的钝端b也会同时发生伸长和收缩现象；在其中一个片段从另一个片段上分离后的几小时内，每一半都几乎变成了一个完整的叶状体，新末端的腔室也已经形成，其外的球形循环结构会受到该腔室内循环的影响；不久之后，一些游离的颗粒就会下降，从而暴露在腔室中已存在的流体中。E图展示的是C. didymotocum的一个末端，其中的相同过程也被清晰地记录下来，并且在观察过程中就完成了。

对于大多数观察者来说，如果广为分布的Desmidiaceae科的延续完全依赖于其叶状体的接合与分裂过程，而这一过程需要数小时才能完成，那么这类生物早就应该灭绝了。

因此可以推测，必定存在其他某种繁殖方式。在淡水藻类中，两种最常见的繁殖方式显然受季节条件的制约：休眠孢子能在冬季维持生命的延续，而群体孢子则会在气候较暖、生长迅速的时期使植株大量繁殖。因此，我认为在月形团藻的壳状体两端不断移动的那些活跃的群体结构，其实就是卵孢子或游动孢子，正是通过它们来实现繁殖的。

硅藻类，通常被称为脆藻，见图版XI，主要由两个对称的壳片构成，这些壳片呈细长棒状或舟形，故而得名“Navicula”（小船）。由于其极其微小的结构，以及确定其确切性质和形成机制的难度，硅藻类一直备受显微镜学家的关注。每颗硅藻都拥有一个硅质骨架，可称为壳状体、叶状体或细胞，其形状多为矩形或棱柱形，这一特征在该科中普遍存在；两个壳片连接处的角度通常为锐角，内部则含有黄褐色的色素。像双星藻科那样具有深凹结构的壳状体在硅藻类中并不存在，而该科中常见的刺状突起和结节在硅藻类中也极为罕见。硅藻类的外形变化极为多样，以至于无法制定出相关的规律。

不过，硅藻的壳状体通常由两个大小相等且形态相似的半部分组成，但在放射硅藻科、囊状硅藻科以及其他一两个科中也有例外情况。某些物种的末端，例如尼茨希藻和侧边藻，会极度延长，形成长长的丝状管状突起；而在比杜利亚藻和根状塞莱尼亚藻中，则是从其边缘长出短小的管状突起。同一个属内的外形也可能存在极大差异，以至于无法给出准确的定义——各种特征会在不同物种间逐渐变化，最终与所谓的典型形态的相似度大大降低，而这种形态又可能因硅质壳状体形成过程中的各种偶然因素而进一步改变。不可忽视的是，如前文所述，无论从哪个角度观察，壳片的位置都会导致其外形发生显著变化甚至完全改变。

“解释。”在Navicula属、Pinnularia属（图版II，编号33、38和40）以及其他一些属中，其壳状体从某一角度看呈船形，但从另一角度看则要么是两端截短的椭圆形，要么为棱柱形。在Triceratium属中（图版XI，编号10），无论从正面还是侧面观察，其形状差异都非常显著。

当壳状体翻转时，其外观会突然发生变化，这一现象相当奇特。因此，通常我们必须从各个角度仔细观察所有标本，为此需要选择深度仅为1/100英寸的极浅样本，并用厚度为1/250英寸的玻璃将其覆盖。此外还需使用具有良好穿透力的物镜，并确保照明充足。硅藻类的分布范围或许比其他任何一类微小生物都要广泛；它们存在于淡水、海水和咸水中；许多硅藻通过柄附着在其他物体上生长（图版II，编号33，Licmophora和Achnanthidium）；而像Pleurosigma这种硅藻则可以自由游动。

图版XI

硅藻门，现生种与化石种。

有相当数量的硅藻在幼年时期会被一层黏液状胶质外壳包裹；而另一些则通过柄或茎与藻类相连。在有限的空间里试图描述这个种类繁多、分布广泛的科是徒劳的。Nägeli及其他学者描述称“壳瓣的内层存在一层黏液质薄膜”，而Menghine则认为“壳的内外都应该存在有机膜，因为二氧化硅只有通过结晶或沉积在某种预先存在的物质上才能变成固体”。硅藻壳的表面通常具有非常精美的结构，其纹路表现为点状、条纹状、肋状、小叶状，以及各种沟槽和细线；还有纵向、横向和放射状的带状结构；通道或细管；以及细胞或小圆点状结构。

尽管这些硅藻在形态、特征以及发育程度上存在诸多差异，但许多硅藻壳上的细纹或条纹实际上可以分解为成排的微小点或孔洞，正如附图中的Pleurosigma angulatum所示（图294）。这张显微照片是作者特意拍摄的，旨在展示这种经过特别挑选的硅藻壳上的纹路。

图293：
1. Pleurosigma attenuatum；2. Pleurosigma angulatum；3. Pleurosigma Spencerii。
放大倍率为直径的450倍。

硅藻壳上这些纹路的性质极具研究价值，人们也曾尝试人工制造出类似的纹路，但并未成功。

图294——角状肋膜藻，放大4500倍后的图像。

（该图像由蔡司公司使用2毫米消色差物镜、数值孔径为1.30的投影目镜拍摄而成。）

马克斯·舒尔茨教授投入了大量时间来研究这一课题，并在一篇篇幅庞大的论文中记录了他的观察结果。他说：“大多数硅藻物种的外表面都存在某些凹凸结构，这些凹凸结构或是呈行排列的凸起，或是凹陷。对于这些结构的本质，显微镜学家们仍存在不同看法。在那些体型较大、表面有较粗大斑点的硅藻中，这些凹凸结构显然是由壳层中的细小斑点所导致的；但对于其他类型的硅藻，我们则难以如此轻易地解释其成因。”

角形硅藻以及那些具有类似细微纹路的物种中存在的条纹或斑点现象。

R. Zeiss博士不久前将一张放大4500倍的硅藻壳显微照片提供给了我，这张照片似乎证实了T. F. Smith先生关于这些硅藻壳结构的观点。Van Heurck博士也对这种硅藻进行了研究，他得出结论：硅藻壳由两层薄膜构成，中间还有一层结构，而外层则布满了孔隙。他认为，外层膜极为脆弱，很容易被酸液或摩擦力破坏，以及在清洁和准备用于显微镜观察时所使用的各种处理方法所破坏。当内部孔隙呈交替排列时，它们会呈现六边形；而呈直线排列时，则呈现方形或长圆形。这一描述与图294并不相符。

硅藻的运动

已故的Smith教授在其《硅藻概要》一书中这样描述硅藻的运动：“我不得不认为，硅藻所表现出的运动是由硅藻壳内部的力所驱动的，很可能与细胞内的渗透作用和渗出作用有关。参与这些作用的液体必须通过硅藻壳末端的微小孔隙进入和排出。”Schultze在后来进行的科学研究进一步探讨了这一有争议的问题。他认为，有一种原生质物质包裹着硅藻的外表面，而硅藻的运动完全是由这种物质所驱动的。他的研究主要针对角形硅藻以及体型较大的细长形硅藻（见图293，1和2），因为这类硅藻壳上的横向纹路不会过多地妨碍对内部结构的观察。在显微镜下观察活的角形硅藻时，其宽面通常朝向观察者，一条长长的弯曲“缝线”位于顶部，另一条则与玻璃盖相接触（见图293）。在硅藻壳内部，黄色的色素“内色素”几乎完全填充了整个腔体。在硅藻壳的较宽部分，这些内色素带会形成一两条复杂的螺旋状结构。只有在那些情况下……

那些条纹较窄的标本，便于准确观察其折叠结构并确定其数量。在观察新采集的Pleurosigma标本时，首先映入眼帘的是众多高折射率的油滴。不过，这些油滴并非都位于同一位置，有些油滴看起来比其他油滴更靠近观察者；只有当能够看到壳体的狭窄侧面时，才能最清楚地了解它们的相对位置——此时一条缝合线会在左侧，另一条则在右侧。经过酸处理后，这些油滴会呈现蓝黑色，这证明了它们具有油质特性。在较大的舟形硅藻中，壳体腔室的中央有两个大的油滴（见图295），此外还有一种无色且呈细颗粒状的物质；在平面视图中很难看清这种物质在壳体中的具体位置，而在侧视图中则较为清晰。除了中央的这种物质外，壳体两端的锥形腔室中也含有颗粒状物质，而且这三个物质团各自都有两条线性延伸物，它们紧贴着缝合线生长。因此，在侧视图中，它们似乎附着在壳体内部的左右边缘上。这种无色颗粒状物质的中心，靠近硅藻的中部，有一个发育不完全的细胞核，虽然不太容易看到，但可以通过施加酸来显现出来。这种无色物质其实就是原生质，其中包含许多小的折射性颗粒；一旦加入一滴1%的锇酸溶液，这些颗粒就会变成蓝黑色，从而证明它们就是脂肪。然而，由于硅质骨架的高折射率以及内色素对光线的遮挡，要确定原生质的精确边界极为困难。

在稍远的位置，原生质又会以相当大的团块形式出现在壳体的末端。舒尔茨观察到，在这部分原生质中存在着快速的分子运动，即“循环运动”，这与Closterium属硅藻中的现象类似；同时，还有原生质颗粒沿着缝合线移动的现象。“Pleurosigma angulatum”和所有具有缝合线的硅藻一样，都是沿着这条缝合线‘爬行’的。为了能够爬行，它必须有一个固定的支撑物。”舒尔茨补充道：“显然，只有一个解释：必然存在一条沿着缝合线分布的原生质带，它使得色素颗粒能够附着在上面，从而产生滑动运动。因为，只有外来物体在硅藻表面滑动的现象可以与此相类比。”

根足类生物的伪足会吸附或释放各种颗粒，例如，将活着的Gromia或Miliolina放入含有细粉状胭脂红的静水中即可观察到这一现象。在这两种情况下，颗粒的吸附方式以及运动方式都是相同的。由于硅藻属于单细胞生物，其原生质在细胞中占据很大比例（在许多情况下存在两个能够独立运动的原生质体），因此这些外部运动实际上就是原生质的运动。对于那些研究过硅藻运动的人而言，很明显，硅藻周围存在着一种比阿米巴更为透明的肉质结构。在舒尔茨的观察结果发表之前的六年，我在自己著作的第三版第307页中写道：“硅藻的移动行为支持这样一种观点，即收缩性的触手状丝状结构——也就是伪足——才是负责运动和抓取的器官。”

自那时起，我开始重点研究P. angulatum和Pinnularia这两种硅藻。我所使用的设备包括Hartnack编号为8的设备、Gunlack制造的1/16英寸浸没式照明装置、Gillett设计的聚光照明系统（灯焰边缘经过处理后可充当反射镜，并配有目镜）；此外还有带有一个0.006英寸厚玻璃块的穿孔载玻片，以及0.005英寸厚的盖玻片。据我的观察，这些硅藻并没有像Closteria那样在末端形成空腔，否则就可以像观察Closteria那样清楚地追踪到芽细胞的移动轨迹。这些芽细胞比Closterium lunula中的颗粒更小，它们以相对稳定的速度上下移动，沿着壳体的半边向末端移动，而另一边的流动则似乎会绕着轴线旋转并向下移动。这些颗粒在顶端分布密集，但逐渐变得稀少，而上升和下降的流动则逐渐向中央的结节处汇聚，该结节也会变得越来越饱满或闭合。

图295——羽状菌的轮廓图，显示了其囊泡结构。
图296——Gomphonema constrictum。（来自显微照片。）

这一美丽的景象并不仅限于某个硅壳中，所有处于健康状态的硅壳都存在这种现象。我观察了多个这样的硅壳，并持续了很长时间。所描述的现象在很大程度上取决于硅壳当时的健康状况；随着硅藻的活动变得迟缓，物质循环也会逐渐减弱，最终完全停止。在较为活跃的P. hippocampus和Navicula cuspidata样本中，我也观察到了类似的现象，不过这些硅藻的壁更为粗糙，其厚度也更大，因此比P. angulatum那些结构更精细的硅壳更难以被观察。有一点是可以确定的，即所描述的物质循环与Closteria中的情况极为相似，或者从更大规模来看，与Chara以及Anacharis的叶片中的情况类似。需要记住的是，Closteria的细胞是由横向缝线分隔的，而P. angulatum的细胞则是由纵向缝线分隔的（见图版II，编号38-40）。大约在同一时间，一些非常活跃的Pinnulariæ样本也被送到了我手中，我对这些硅壳的活动进行了更仔细的观察。其中有一些较为活跃的个体会攻击比自己体积更大的物体，或者强行进入颗粒状物质中，然后再以突然的动作离开。有不止一次的情况是，Palmoglæa的细胞被Pinnularia捕获并带走，而此时那些Palmoglæa细胞正处于活跃的细胞分裂过程中。我手中的其他硅藻也处于活跃状态，所有样本中的颗粒状物质循环都非常明显。在Pinnulariæ中，可以在中央结节的两侧看到两个无色的大囊泡，每个囊泡都有一个中央核，这一点在观察时绘制的示意图中有所体现。每个硅壳的中央部分充满了深黄棕色的色素，其间还散布着一些脂肪球。在这些硅藻中并未观察到循环现象，但通过染色，我确认了许多硅藻表面确实存在极其细腻的原生质层。毫无疑问，它们的活动方式与变形虫的滑动方式相似。有许多种类的硅藻生长在水生植物或脱落的茎秆上，虽然它们通常结构简单，但有时也会形成复杂的结构，以美丽的分支方式不断分裂。Pinnulariæ、Nitzschia等硅藻则是一端附着在物体上，然后像铰链一样围绕该点转动或弯曲。通过细胞分裂，Synedræ类群会以一个点为支撑而附着在物体上。

扇形结构。这些呈扇形排列的壳片被称为扇状或辐射状结构。在Licmophora、Achnanthes等物种中（见图II，编号29-33），可以看到壳片既相互连接又通过柄部固定的双重结构。当柄部分支时，通常是以二叉方式进行的，每个新的个体都是由一个次级柄部产生的。这种规律性的二叉分枝现象可见于Cocconema和Gomphonema这两个属；在图296中的显微照片上可以更清晰地看到这一现象——柄部会定期出现分支或纵向断裂，整个生物体在分支顶端呈现出较为完整的扇状结构，而那些不完整的或单个的壳片则不规则地分布在柄部的整个长度上。

Isthmia enervis（图297）——该物种的单细胞壳片由于壳瓣上存在大量小突起而极难界定其结构；它的内部结构十分特殊。橄榄棕色的细胞内容物大多聚集在中心区域，从那里延伸出放射状、分枝状的颗粒状丝状物，这些丝状物与边缘相连。在600或700倍放大镜下观察，会发现这些延伸物是由卵形或纺锤形的微粒聚集而成的，它们由原生质物质结合在一起。这些微粒有时处于静止状态，但更多时候会缓慢地在中心区域与周围之间移动。在这种状态下，它的整体结构与单细胞植物及某些根足类动物的循环结构极为相似，以至于很难意识到所观察的对象其实是一种精美的海洋硅藻。

还有一大类硅藻，其壳片以特定的方式分散在黏液胶质包膜中。从组织学角度来看，这与其在自我分裂过程中产生的柄部和连接结节具有同源性；在某些物种中（如Cocconeis、Fragillaria等），这些结构在分裂完成后仍会保留下来。

图297——Isthmia enervis。显微照片。

硅藻门，现代种与化石种。

图298——来自巴巴多斯斯普林菲尔德的化石硅藻。

1. Achnanthidium；2. Diatoma vulgare，侧视图与正视图；3. Biddulphia；4、5、6、7. Amphitetias antediluviana，正视图，包括球形与椭圆形形态；还有Gomphonema elongatum和capitatum。

化石化的硅藻——格雷戈里博士认为，许多被划分为不同物种的硅藻其实只是过渡形态。更深入的观察表明，在判断物种归属时不能总是依赖其外形与结构特征。划分物种这一概念其实是现代才出现的，它根本无法适用于那些已经形成化石的硅藻壳体，因为这些壳体拥有精美的雕刻图案和几何结构，自形成以来就几乎没有发生任何变化。尽管这一观点在某些人看来可能令人难以置信，但它确实是一个无可争议的事实：诸如雄伟的安第斯山脉——其海拔高达25,250英尺，基部覆盖着广阔的陆地；巨大的石灰岩；覆盖在无边沙漠中的沙子；以及许多广阔平原上的土壤，其实都是由硅藻构成的。正如巴克兰博士曾经所说：“这类微小动物的遗骸，对构成地球外壳的物质总量的贡献，远远超过大象、河马和鲸鱼的骨骼。”

1841年，赫尔市的已故索利特先生发现了Pleurosigma hippocampus壳体上美丽的纵向与横向条纹。一条优美的曲线贯穿整个壳体，曲线中央有一个扩大的椭圆形开口。在靠近中央开口处，那些小点会呈横向延伸，看起来就像一些细小的带状结构。

在该镇附近还发现了许多有趣的硅藻品种，人们一直在研究它们各种独特的形态之美。同时，其中一些硅藻还具有很高的实用价值，因为它们可以作为检测镜头的性能优劣的理想样本。索利特先生仔细测量了某些硅藻壳体上的条纹，发现其宽度介于1/30000英寸到1/130000英寸之间；其中Pleurosigma strigilis的条纹最为明显，而Pleurosigma acus的条纹则最为细微。

J.D.索利特先生不仅首次提出了利用这些硅藻的可行性，还给出了该科各物种条纹宽度的具体数值，如下所示：

Amphipleura pellucida，又称Acus，每英寸130,000条横线。
“sigmoidea”型，每英寸70,000条横线。
Navicula rhomboides，每英寸111,000条横线。
Pleurosigma fasciola，壳较薄，每英寸86,000条横线。
同种但壳较厚者，每英寸64,000条横线。
“strigosum”型，每英寸72,000条对角线。
“angulatum”型，每英寸51,000条对角线。
“quadratum”型，每英寸50,000条对角线。
Spencerii型，每英寸50,000条横线。
“attenuatum”型，每英寸42,000条横线。
Balticum型，每英寸40,000条横线。
“formosum”型，每英寸32,000条对角线。
“strigilis”型，每英寸30,000条横线。
图版十二。

测试用硅藻的显微照片。

地衣科。

地衣是一类独立的植物，属于藻类或细胞型隐花植物的中间类型。它们通过整个表面从空气中吸收养分，以孢子进行繁殖，这些孢子通常被包裹在子囊中，且其叶状体上始终存在绿色的生殖细胞。这些生殖细胞是色彩鲜艳的球形细胞，它们在叶状体的皮层下形成多层结构，一般会以覆盖物形式存在，从而覆盖在石头、木材及树木的树皮上，或者渗透到木本植物表皮的层状结构中。地衣的生殖细胞兼具营养细胞与生殖细胞的特征。

属于灌木状地衣类的物种，其叶状体通过狭窄的基部附着在物体上，生长成类似小灌木的形态。另一类则是呈黏液状的——胶质地衣。在煤焦油染料被发现之前，这类地衣大多被用作染料来源。例如，常见于房屋墙壁和屋顶上的Palmella cruenta，其中含有无色的酸性液体，用碱处理后会变成亮黄色；而Avernia vulpina则能产生棕色染料；Rocella fuciformis和R. tinctoria则可产出紫色染料，这种染料被称为orchil或archil，可用于制作用于检测酸度的蓝色试纸。乌云酸与绿色及黄色树脂结合后，似乎也是许多地衣的组成部分。

图I中的第26幅图展示了Palmella stellata的垂直切面，从中可以看出，这些地衣成熟孢子的释放过程与某些真菌，如鹅膏菌、球菌等的情况颇为相似。如果将叶状体的一部分弄湿后放入普通玻璃瓶中，让子囊朝一侧，几小时后玻璃瓶的另一侧就会布满孢子，这些孢子因其颜色而易于识别；或者将其放在湿润的表面上，再在上面放一块玻璃片，不久之后玻璃片上也会出现孢子。至于这些结构较为简单的植物具备怎样的传播能力，有相关观察结果可以说明这一点。

研究结论表明，地衣的生殖细胞在这方面的能力比以往认为的要强。研究发现，在下雪时将一块干净的玻璃片放在户外，用管子或瓶子收集融水，就可以获得大量被视为“单细胞植物”的物质。这些细胞的细胞核在寒冷天气中可以长期处于休眠状态，但当春天温暖湿润的气候来临时，它们会通过分裂变成两个、四个或八个部分；这些新细胞很快会呈现圆形，并撑破母细胞的细胞壁。随后这些次级细胞会继续分裂，这一过程可以在很长一段时间内几乎不变地持续下去。要观察这一现象，可以将长有绿球藻的树皮取下来，置于玻璃容器中保持适度湿润的环境；唯一的变化就是颜色会因纤维的生长而改变，这一点可以通过显微镜观察到。首次在植物界发现这一现象的希克斯博士说：“这是个很有意义的发现，因为会发现其颜色会随着周围地衣种类的不同而显著变化。”他坚信，所谓的绿球藻其实不过是地衣的生殖细胞而已；在适宜的条件下，尤其是干旱和温暖的环境下，这些生殖细胞会从外部包膜中伸出细小的纤维，这些纤维相互连接、分支，从而形成“孢子囊”。孢子囊可以长期处于休眠状态，只有在有利环境下才会发育成地衣体，有时甚至需要数年时间。可以看出，孢子囊里包含了地衣体的所有组成部分，实际上，单个孢子囊就常常能够发育成地衣体，而且相邻孢子囊中的纤维会相互交织，从而使地衣体迅速成熟。这也是许多地衣物种外观存在差异的原因之一，这种差异在母地衣体中心区域更为明显。当生殖细胞仍附着在母地衣体上时，环境自然更为适宜，它们就会发育成次级地衣体，或多或少地附着在原来的地衣体上，而在很多情况下，原来的地衣体会在它们下方腐烂。这一过程年复一年地持续下去，使得地衣呈现出一定的厚度和海绵状外观，这也是导致地衣外观出现各种变化的主要原因，而这些变化曾使得人们对地衣产生误解并对其进行错误的分类。

那些形态不规则的地衣属于Palmella属，其中一些生长在原始岩层和变质岩层的巨石之间，它们蜷缩成球状，仅通过细小的丝状物固定在基质上。Lecanora esculenta这种球形地衣有时会突然覆盖波斯和鞑靼地区的大片区域，牛群会食用它。伯克利先生告诉我们，在食物短缺时，这些地衣会纷纷落在埃尔祖鲁姆，从而让牛群免于饿死。

另一类属于Palmella属或Peltigeri属的地衣，因其表面有类似靶子的圆盘而得名。它们的叶状体铺展在地面上，由于果实位于边缘，使得整个地衣体呈现出指状外观。这类地衣上常常还会长出红色的小真菌。Lecidinei类地衣包含众多种类，其生长习性各异，且始终呈壳状，紧紧附着在它们生长的坚硬岩石上，久而久之甚至会将岩石侵蚀掉。从这类低等地衣中会演化出更高级的类型，它们具有直立的分枝茎，茎上长有色彩鲜艳的叶状鳞片。

Coccocarpei类的地衣最显著的特点是拥有完全没有所谓“外被层”的圆形圆盘。这些圆盘直接从髓质层中长出，内部含有与微小真菌Sphæriæ相似的子囊和孢子囊。有些地衣本身就是寄生性的，它们最初在热带植物叶片的厚皮下生长，随后在其表面形成覆盖性的地衣体，其外被层和子囊果为黑色；但在大多数情况下，这类地衣具有精美的结构，是显微镜下的有趣研究对象。实际上，那些具有直立茎干、茎端长有球形果实的地衣，起初只会表现出局部隆起的现象，但随着时间推移，外层会破裂，露出孢子囊，由于其球形结构以及或多或少的深蓝色色调，这些孢子囊在显微镜下显得极为美丽。尽管地衣看起来十分卑微，但它们已被划分为58个以上的属和2500多个物种。图拉斯内兄弟、德巴里、伯克利牧师等人对地衣的结构特征及自然史进行了深入研究。

肝状地衣——对于显微镜学家来说，另一组极具研究价值的中间型地衣就是肝状地衣。这类地衣生长在潮湿的岩石上。

一处遍布泉眼与滴水岸边的地方。地钱中的多形地钱（图299）可视为这一类群的典型代表：它具有芽生式的受精囊以及分叶状的 receptacles，这些受精囊位于透明的玻璃状果柄上，其顶端则长有圆形的盾状结构，或是类似没有轮胎的轮子的放射状结构。

苔类植物与地钱关系密切，由于很难将二者区分开来，胡克便将它们全部归入同一个属——Jungermannia属。不过后来人们又将其分为两类：一类是茎和叶融合成一片叶状体的，如图299所示的多形地钱；另一类则是茎和叶分开的，属于Jungermannia属；还有一类则具有单独的蒴果，呈丝状、双瓣结构，有果柄，且孢子着生于中央部位，属于Anthocotaceae科。有些植物学家还进一步对它们进行了分类，但所有这类植物都是通过芽来繁殖的。

叶状体上长有雄性器官，即精囊；而最初在叶状体上的是雌性器官，即受精囊，过一段时间后则会形成孢子囊。正是这些结构引起了显微镜学家的极大兴趣：一旦将这种植物置于温暖的房间里，只要在其上滴一滴水，这些孢子囊就会立刻剧烈破裂，孢子则以棕色粉尘的形式散布出来。用中等倍率的显微镜观察这种粉尘，会发现它由许多链状结构组成，有点像小手表的发条；如果仔细观察其破裂过程，就会发现这些微小的“发条”正在各个方向上扭曲、卷曲。将叶状体垂直切开并放在显微镜下观察，其结构也会显得十分有趣。

多形地钱的芽生长在精美的膜质杯状结构中，这些杯状结构的边缘有锯齿，通常出现在叶片的上表面，尤其是在潮湿的庭院中、石头之间，或是靠近流水的地方，那里多形地钱的裂片会覆盖大片区域。

湿润的土壤。在结实期，叶状体会长出茎，茎的顶端有圆形的盾状结构，其表面分布着许多小而开放的篮状结构——即“受精囊”。这些受精囊会进一步发育成极为优美的杯状结构（见图300）。图300所示为马钱苔的芽生型受精囊，它存在于各种形态变化阶段中，从叶状体表面逐渐生长出来。在其内部可以看到正在发育中的结构。当成熟后，那些已经因结构分裂而脱离母体的受精囊内含有许多由两层或更多层细胞构成的绿色圆形或长圆形结构；这些结构的壁上有闪闪发光的锯齿状突起，而这些锯齿的边缘则还有细小的突起。这种杯状结构似乎是由上层的表皮细胞发育而成的——这些细胞首先隆起，随后破裂并展开，从而露出种子。

马钱苔的颈卵器是非常奇特的结构，而弹丝和孢子则更为特别。它们都是细长的细胞，每个细胞内部都有一圈双螺旋状的纤维。正是这种弹性使得细胞膜被撕裂，孢子便能被迅速释放出来，从而有助于孢子的传播。马钱苔属于苔类植物中的马钱苔亚纲。

苔藓植物属于无维管的隐花植物，是一类非常美丽的植物。林奈称它们为“仆人”，因为它们似乎总是在那些尚未形成土壤的地方努力创造植被。苔藓植物可划分为三个自然类群：真苔类、泥炭苔类以及肝wort类。前两类通常被合在一起考虑。在这两类植物中，生殖器官包括雄器与颈卵器。

它们的结构比蕨类植物更为简单；从孢子发育而来的第一代个体属于无性繁殖方式。

常见的螺旋苔（图301）几乎随处可见。仔细观察可以发现，其基部会长出许多极为细长的茎，每根茎的顶端都有一个深棕色的囊状结构，里面含有雄器。如果在这种状态下采集一些苔藓，然后将基部的绿色部分放入水中，那些细丝就会以一种非常奇妙而美丽的方式展开并解开。正因如此，这种植物才有了“螺旋苔”这一名称。它的叶片通常由单层或双层细胞构成，细胞两侧呈扁平状，因此能够相互粘连。泥炭苔的叶细胞（图302）则与普通类型的细胞有所不同：它们体积较大，呈多边形且形状修长，内部含有松散盘绕的螺旋状纤维。幼叶与成熟叶并无差异，两者都是通过逐步分化而形成的。

与地钱一样，苔藓也同时具有雄器和雌器，它们共同参与果实的形成过程。受精后的细胞会逐渐发育成一个锥形结构，这个结构立在柄上；瓶状结构的壁会将上部向上推起，形成顶端的盖状结构，而下部则形成环绕基部的一种环状结构。这些孢子囊是闭合的。

其蒴果的开口处有盖子或瓣膜，而当这些盖子或瓣膜打开时，其周围会有一圈漂亮的齿状结构，称为周口缘。图303展示了Funaria属植物蒴果的中央部分，以及其周口缘的形态。这些齿状结构的构造各不相同，对于区分不同属的植物具有重要作用。在Neckera antipyretica中，周口缘为双层结构，内层由通过横杆相连的齿状结构组成，形成非常漂亮的网格状结构。种子孢子位于蒴果的上部，围绕着被称为轴心的中央柱聚集在一起；当孢子成熟时，蒴果内部几乎完全被孢子填满。

图303——Funaria属植物蒴果的开口处；图304——具有周口缘的毛藓及其果实。

另一种名为Polytrichum undulatum的波状毛藓（图304），生长在池塘和小溪中潮湿且阴凉的岸边。它的种子囊具有独特的结构。

这种苔藓的帽状结构较为粗糙，但其构造与螺旋苔非常相似，不同之处在于其开口处的边缘并未扭曲。苔藓的生殖器官有两种：一种含有微小孢子的蒴果，另一种则是颈卵器与雄器。蒴果、孢子囊或孢子器可能位于植株的侧面或顶端，有的固定不动，有的则长在形状各异的果柄上；它们要么不裂开，要么通过两侧的四个裂口裂开，更常见的是通过一个可脱落的盖子裂开，当盖子脱落之后，蒴果的开口就会暴露出来。蒴果的边缘有类似牙齿或纤毛的附属物，这些附属物以四组或更多组的形式排列在一起，称为周口缘。这些附属物通常颜色鲜艳且具有吸水性，只要轻轻呼气在其上，它们就会立刻张开，而且如果其中含有孢子的话，还会产生运动能力。孢子萌发后会形成一团绿色的丝状物质，新的植株便从这些丝状物中生长出来。

泥炭藓类植物由于具有明显的差异，被单独归为一类，不同于真正的苔藓。它们的茎分化更为明显，整个植株内部有快速的液体流动。泥炭藓能够从空气中吸收水分，因此，如果将这类植物的叶丛悬在装水的玻璃杯边缘，它就会像虹吸管一样，让水不断从叶丛中流下，直到玻璃杯中的水被喝干。显然，泥炭藓的叶片由较大的开放细胞构成，因此它能吸收的水分比根系还要多。泥炭藓的雄器在形态和排列方式上都与地钱类似，而非苔藓；它们聚集在侧枝的顶端，每片包裹着单个球形雄器的叶状结构都长在细长的柄上，周围还有类似蜘蛛网般的细长结构。雌器即颈卵器，在结构上与苔藓的并无太大差异；它们聚集在叶丛或顶端叶簇旁边较短的侧枝末端，被深绿色的叶鞘所包围。所有种类的孢子囊结构都十分一致，孢子也像苔藓一样，以四粒一组的形式围绕在半球形的轴上。这类植物生长速度极快，很快就能用密集的枝条覆盖整个水池，当它们腐烂后就会沉到池底，成为未来泥炭沼泽的基底。

蕨类植物——在所有能产生孢子的植物中，蕨类是最为人熟知的。它们拥有极其众多的属和种，体型从仅一英寸高的低矮草本植物到高度可达五十英尺以上的树蕨都有，树蕨的顶端还长有漂亮的叶冠。无论蕨类植物的大小如何，其孢子大多都是微小的，由孢子囊内的细胞分裂产生，因此形状各异。

关于蕨类植物如何从孢子发育而来，Nägeli提出了正确的理论，他发现了雄器存在的事实。当孢子开始发育时，它会从外层细胞的细胞壁中伸出白色的管状突起，即根纤维（见图305的A、B、C），这些根纤维会穿透外层细胞的细胞壁。这样一来，孢子就能吸收足够的水分，使外层细胞破裂，随后孢子通过细胞分裂不断生长，最终形成绿色的原叶体D。原叶体会掉落到地面，其背面有丝状的纤维，可以将其固定在土壤中，从而形成未来植株的根状茎。在众多的雄器中，每个雄器内都会形成一个细胞，该细胞内主要含有蛋白质物质以及游离孢子，每个孢子上都附着着一根扁平的带状结构，呈螺旋状卷曲。最终，这些孢子会因细胞壁的破裂而释放出来，然后借助其末端类似鞭子的结构快速旋转。

图305——锯齿蕨的球形雄器与精细胞发育过程。
A. 孢子；B、C. 发育的早期阶段；D. 具有放射状纤维的原叶体；a、a及a、b为精细胞；h、h为被包裹的雄器。

孢子囊大多呈球形，几乎完全被一层强韧的弹性环所包围，有时这层弹性环还会延伸形成柄部。当孢子成熟后，该弹性环会凭借其弹性将孢子囊撑开，使大量呈螺旋状卷曲的微细丝状物释放出来（见图305和307）。这种弹性环的形态各异：在某些种类中，它垂直向上延伸至孢子囊的后部，并继续延伸至一个称为气孔的位置，在此处孢子会水平裂开。这种形态可见于图306的a、b处；在另一些种类中，它为垂直形态，如c、c所示；还有些种类中则为横向形态，如d所示；或者位于顶端，如e所示；少数情况下则不存在，如f所示。这些就是真正的蕨类植物，其分类主要依据的是孢子囊群及孢子囊的独特结构，而这些特征通过显微镜观察便能清晰地了解。

蕨类植物那美丽的环状孢子囊（图307）在破裂后会释放出类似尘埃的孢子；在适当倍率的显微镜下观察，这些孢子呈近球形或金字塔形，其外层结构为有色透明细胞，其中的细胞核与苔藓植物的孢子相似，但很快就会开始形成叶绿素，而正是从这些微小的绿色胚胎组织中，才会长出蕨类植物的繁殖器官。图306显示的是凤尾蕨科蕨类植物的孢子囊。在所有蕨类植物中，雌性生殖器官a、b属于凤尾蕨科；c属于青藓科；d属于鳞毛蕨科；e属于裂蕨科；f属于水龙骨科。这些结构与开花植物的胚珠或幼苗类似，也都含有胚囊，胚囊会通过螺旋状的丝状结构受精，随后逐渐发育成具有顶芽的胚胎植株。这个顶芽会立刻开始生长，长出叶片，最初的叶片形态非常简单，它们会在原叶体下方生长，并从原叶体的缺口处伸出；与此同时，单根纤维状根也会扎入土壤中。随着时间的推移，原本柔软的原叶体会逐渐枯萎，从而为完整蕨类植物的形成奠定基础。当蕨类植物长出相当粗大的茎干时，比如树蕨，其茎干由细胞组织以及外部皮层组成，皮层中包含纤维维管束、梯形导管以及木质纤维。图308b展示了蕨类植物叶柄的斜向切面，以及其中的梯形导管束。对于蕨类植物的这些研究，后来通过对其他隐花植物的研究以及针叶树受精过程的观察，进一步引起了人们的兴趣。不仅如此……

相关研究为苔藓和地钱中的卵器与精器提供了令人满意的解释，同时也揭示了石松科、苏铁科及根茎植物中存在类似现象的事实。此外，这些研究还证明，布朗博士在针叶树中称之为“小体”的结构其实与隐花植物的卵器类似，从而在这些类群与高等开花植物之间建立了联系。

图308：a. 蕨类植物根部的垂直切面，可见螺旋状组织以及充满颗粒状物质的细胞；b. 根茎的切面。

石松科——石松类植物（如图309所示）的发育过程在某些方面与蕨类植物相似。它们属于一个较小的类群，其整个结构在很大程度上由硅质物质构成；即便有机部分因长时间浸泡在强酸中而遭到破坏，仍会留下坚固的骨架。正是这种硅质材料使得它们成为显微镜学家感兴趣的对象。它们的硅质颗粒有的呈两条平行于植物轴线的直线排列，有的则聚集成椭圆形，并像项链一样相互连接。在偏振光下可以更清晰地观察到这些晶体的形态与排列方式。第八版第170幅图展示了表皮的一部分，呈现出极为美丽的景象。大卫·布鲁斯特爵士指出，每个硅质颗粒都具有规律的双折射轴。通常所说的石松科植物的“果实”实际上就是其末端形成的锥形或穗状结构。

茎的顶端（见图309），整体看起来像一串穗状分支（实际上真正的茎是水平的根状茎）；此外还有许多盾形结构，每个结构上都有一圈孢子囊，这些孢子囊通过纵向裂口打开，释放出附着在两对弹性丝上的孢子（见图291中的F、G）。这些弹性丝最初会像G所示那样缠绕在孢子周围，但一旦孢子被释放出来，它们就会像F所示那样伸展开来。稍有湿气存在，它们就会再次闭合；既然已经完成了孢子传播的任务，也就不再需要了。如果在显微镜下将一些孢子放在玻璃载片上，然后有人向它们吹气，这些孢子会立即作出反应并开始活动，呈现出奇特的现象；但一旦吸湿作用消失，它们又会恢复到原来的状态。这些孢子可以被放置在一个带有可移动盖子的容器中，从而反复展现出同样的现象。

图309——巨型马尾草。

a. 显示茎的分枝方式的茎段；b. 结果实的锥体或穗状结构；c. 从锥体上脱落的鳞片；d. 带有弹性丝的孢子；e. 茎的纵切面；f. 显示六边形细胞的横切面。

马尾草科植物的维管组织（见图309的e、f）表明其进化程度高于蕨类植物。最近在巴西发现的巨型马尾草虽然体型巨大，但与石松以及其他煤纪时期的马尾草化石相比，仍然属于较小的种类。

这些植物以及新的红砂岩品种，都需要含钙质且富含燧石的土壤才能生长。像怀特岛上的那些溪流那样最终流入大海的地理环境非常适宜它们的生长，作者曾在布兰布尔溪中多次发现这类植物。

与蕨类植物相近的还有一小群水生植物，即根状体植物（胡椒草类），它们要么漂浮在水面上，要么在浅水底部蔓延生长。这类植物的独特之处在于会从不同的孢子囊中产生两种孢子：较小的“微孢子”和较大的孢子，后者会不断分裂，而不会形成独立的原叶体；每个细胞都会产生一个雄配子体，这种生殖方式据说是仅存在于开花植物中的，实际上就相当于高等植物的花粉粒。

显花植物或开花植物的结构

植物界可分为两大类：隐花植物和显花植物。不过，两者之间并非存在明显的界限，这一点从相关论述中可以看出。虽然人们通常认为开花植物属于更高级的生命形式，但实际上还存在一种介于两者之间的显花植物类群，其生殖系统的各个部分与裸子植物、针叶植物和苏铁类植物中的相应结构极为相似。可以说，前者最显著的特征就是通过种子而非花朵进行繁殖。维多利亚时代后半期，植物学的发展速度与组织学的发展相当，而由于研究基础更为新近，植物的比较生理学和形态学甚至发展得更快。因此，植物学的专业化与更为完善的命名体系是同步发展的。在这种现代专业化现象中，起主要作用的是实用性。“从宏观角度来看，真菌和显花植物之所以能引起人们的关注，是因为它们有着与藻类、苔藓和蕨类不同的特点。藻类尤其适合用于研究营养、繁殖以及细胞的分裂与生长等问题。”

另一方面，蕨类植物则是形态学家研究的对象，他们关注的是世代交替以及高等植物的进化等问题。

“真菌和显花植物虽然同样或更常被形态学与生理学专家所研究，但它们也因实用性而受到广泛关注。这固然不会提升这两类生物的重要性，但却确实吸引了科学界的注意力。此外，从学术角度来看，微小细胞的组织学具有非常重要的意义，而对显微镜学家而言，它则具有特殊的吸引力。”

在组织学领域，最令人惊叹的莫过于高等植物与高等动物在细胞核的结构与功能上的高度一致性，这种一致性在性细胞成熟过程中发生的特殊分裂中表现得尤为明显。

至于“世代交替”这一问题，自从霍夫迈斯特做出重要发现以来，我们就已经知道：植物界中的大部分物种在其发育过程中都会经历两个不同世代的规律性交替——在正常生命周期中，有性世代之后总是紧接着无性世代。这种交替在苔藓和蕨类植物中最为明显。在苔藓植物中，普通的苔藓或地钱属于有性世代，其卵子受精后会形成苔藓果实，而这实际上属于无性阶段；随后无性世代又会产生孢子，再由这些孢子发育出有性植物。

在蕨类植物中，世代交替同样遵循规律，但两个世代的发育情况却截然不同：有性世代只是不起眼的原叶体，而我们通常所看到的整个蕨类植物实际上才是无性世代。

某些低等苔藓植物的原叶体与蕨类植物的原叶体颇为相似，因此从有性世代的角度来看，很容易理解这两类植物之间的关联；但一旦涉及到无性世代或孢子体，情况就完全不同了。

苔藓植物的果实与任何维管隐花植物的植株之间存在着显著的相似性。

“现在人们已经知道，在高等植物中，细胞核的成分在受精前会发生显著的数量变化。在被子植物中，染色体数量会在生殖细胞分化之前减少。因此，以百合为例，受精并非简单的核体融合过程——实际上，这些核体会成对融合，然后根据其位置来确定卵子首次分裂的平面；这一过程与动物界中的情况极为相似。”

在更高等级的植物中，可以明显看出构成其身体的各种组织并非毫无秩序地分布在根、茎和叶中，而是被划分成不同的系统，以执行不同的功能。在所有的开花植物中，至少可以区分出三种不同的系统：表皮或边界组织系统、基本或基质组织系统，以及纤维-维管或输导系统。这三种组织系统都源自位于茎和根生长点处的分生组织细胞。

尽管这些系统是高等植物的特征，但那些基本组织（如图十三及其他图表所示）则存在于几乎所有植物的各个组成部分中。茎、枝条和根都由一层提供机械支撑的外层结构构成，一旦形成后就不再参与植物的其他生理活动，仅起到将液体从根部输送到枝条和叶片的作用，这种作用更多属于毛细作用而非维持生命所必需的功能。植物的营养则由髓、皮层、形成层等其他结构来提供，这些结构都对植物的生长起着重要作用。植物的木质部分主要负责为较柔软的组织提供支撑，而叶子和花朵的组织则主要由通过原生质或白蛋白类物质紧密连接在一起的细胞构成。当然，水也是所有植物的重要组成部分。在表皮之下还有一层重要的组织——薄壁组织，随着髓和细胞壁的发育，这层组织的硬度也会逐渐增加。

某些叶子的表皮中具有一层薄薄的栅栏组织，而叶肉则主要由海绵状薄壁组织或厚壁纤维构成（见图310），这些结构也有助于显示即将介绍的各层组织的排列情况。

组织系统的发育——在生长中的植物中，胚胎细胞很快会分化为三个原始分生组织层，即表皮原、周皮原和韧皮部原。分别由它们发育出初生皮层、表皮以及维管柱。表皮原位于生长点最外层的细胞中，只要存在就会发育成真正的表皮组织。在茎中，表皮原始终为单层结构；而在根中，则由多层细胞组成，从而形成多层结构的表皮。

图310——胡椒叶的横切面。

c. 皮层；ep. 表皮；pal. 栅栏组织；scl f. 周皮中的厚壁纤维；o. 油腺。

周皮原位于表皮原的正下方，形成一个环绕着韧皮部的中空圆柱形组织结构。初生皮层的基本组织就是由周皮原发育而来的。在生长点没有表皮原的情况下（如维管隐花植物的茎），则不会出现表皮组织。

周皮的外层会形成具有表皮功能的细胞。韧皮部位于生长点的中心，由一群略呈长形的细胞构成。从韧皮部发育出维管柱或茎中的纤维维管组织和基本组织。

图版十三：植物基本组织

表皮或边界组织系统——该系统构成了植物的外部覆盖层，通常被称为表皮。除了普通的表皮细胞外，它还包括气孔和水孔的保卫细胞、植物毛状体以及表皮腺体。表皮组织的主要功能是起保护作用。

其作用是防止植物内部组织过度蒸发。

图311：
a. 表皮、网状导管以及连接性的栅栏细胞；b. 桤木根的纵向切面，包括木质层与边界导管。

在茎中，无论其起源如何，最外层的细胞都被称为表皮；而在根中则称为外被层。表皮通常由单层细胞构成，但在某些情况下也会为两层或三层，比如无花果和秋海棠的叶片就是如此。

陆生植物的表皮通常具有较厚的角质层，而水生植物的表皮则没有角质层。陆生植物的表皮还常常含有蜡质，这些蜡质以微小的颗粒、棒状或片状形式存在于表皮表面，从而形成所谓的叶面或果面光泽，使它们呈现出蓝绿色。陆生植物普通表皮细胞中通常不存在叶绿体，而水生植物的表皮细胞中则常见叶绿体。

普通表皮细胞通常壁较薄且透明，含有细胞核以及无色的水状原生质，但既没有叶绿体也没有淀粉粒。

表皮的外层细胞壁构成了植物的角质层，而内层以及径向壁和内壁则由纤维素构成。表皮细胞总是排列得非常紧密。

这些细胞的壁紧密相连，使得细胞间隙完全消失，仅在气孔和水孔处存在间隙。

图312。

1. 德国鸢尾叶的纵向切面；a、a为表皮中的长形细胞；b为纵向切开的气孔；c、c为薄壁组织中的绿色细胞；d、d为叶片内部的无色组织。2. 从叶片表面撕下的部分；a为角质层中的长形细胞；b为气孔中的细胞；c为薄壁组织中的细胞；d为表皮细胞的边界壁；e为薄壁组织中与气孔相对应的小孔或开口。

这一规则也有例外，例如卡利萨亚金鸡纳，其上没有表皮的痕迹，取而代之的是由管状细胞构成的软木层。当植物出现这种情况时，所有的外部组织都会被取代，树皮则完全由韧皮部组织构成。虽然这种情况在卡利萨亚金鸡纳中很常见，但在其他物种中则不那么普遍。例如苏克鲁比亚金鸡纳，其中间结构为薄壁组织，其中含有数量不等的孤立储藏细胞；若没有这些储藏细胞，则会出现皱缩组织，同时含有储藏细胞和导管的组织也会被取代。苏克鲁比亚金鸡纳的叶绿素含量非常高，其光谱显示出七个明显的吸收带。

一般来说，植物的表皮系统还包括除上述组织之外的其他组织，如气孔的保卫细胞、水孔、毛状体以及外分泌腺，所有这些其实都是普通表皮组织的变体而已。

气孔，又称呼吸孔，是位于表皮上的开口，其位置处于较大的细胞间隙之上（见图312，2，b）。这些气孔通常由两个经过变形的表皮细胞所包围，这类细胞被称为保卫细胞。气孔的形成过程如下：一个年轻的表皮细胞会在中间形成隔膜，从而分裂成两个大小相等的部分，每个部分都会发育成一个保卫细胞；随后，这个隔膜会沿长度方向裂开，将两个保卫细胞分开，从而在它们之间形成一个开口，即气孔。

在高等植物中，气孔的保卫细胞呈新月形，且成对出现，两个细胞的凹面相对，气孔则位于两者之间；而在苔藓植物中，气孔只有一个环状的保卫细胞，该细胞环绕着气孔。气孔的保卫细胞除了含有普通的原生质外，还含有叶绿体。在光照和湿度的影响下，它们能够调节气孔的大小，进而控制植物内部组织的蒸发量。

水孔或水分气孔也是表皮上的开口，其结构与普通气孔相似，但在功能和分布上有所不同。水孔以液滴的形式排出水分，其保卫细胞是固定不动的。水孔总是出现在维管束的末端，以及叶子的边缘和顶端。

植物毛，或称毛状体，是表皮细胞向外延伸形成的结构，可以是单细胞结构，也可以是多细胞结构。每根植物毛都由基部部分和顶端部分组成：基部部分嵌入在普通的表皮细胞中，而顶端部分则向外延伸。普通的表皮毛通常具有较薄的细胞壁，细胞壁的内层由纤维素构成，外层则或多或少地被角质层覆盖。这些细胞壁还可能因为石灰盐或硅质的沉积而变得坚硬。有时，这些细胞会变成腺体，分泌油脂、树脂或具有刺激性的物质，比如荨麻的毛状体（见图版XIII，编号19），这类毛状体就被称为腺毛。在从幼嫩的多肉茎上切下并置于甘油中的常春藤茎的横截面上，可以观察到树脂通道的存在——树脂散布在皮层、髓部以及柔软的韧皮部中。

这些结构位于形成层之外，处于不同的发育阶段，最初是由四个体细胞组成、细胞间没有间隙的结构。

根毛从表皮层长出，不会形成角质层，但通常带有不同程度的黏液。根毛是植物主要的吸收器官，仅存在于较年轻的根部，位于根尖上方。水生植物中没有根毛，某些针叶树的根部也不存在根毛。对于生长在高纬度地区的石南属植物而言，有一个有趣的现象：它们拥有特殊的根结构来抵御干旱。在大多数这类植物中，其生存依赖于在根部形成许多细长的丝状物，这些丝状物类似根毛，能够深入根部并在其中形成结节状结构。这些丝状物属于一种完全寄生于根部的真菌，但与普通的寄生菌不同，因为植物可以通过这种方式获取大量养分；一旦这种真菌不存在或被移除，植物就无法在泥炭质土壤中存活。另一种生长在荒野中的草类——Nardus的叶片也具有独特的特性：它能够卷曲成圆柱形，然后再展开，以此适应苏格兰荒野中的干燥或潮湿天气。

图313：
a. 葫芦种子的种皮切面，可见充满色素的连通细胞；b. 常春藤茎的切面，三个气孔被分开显示，并处于更高倍率下；c. 同一结构的横切面，可见髓射线。

基本组织系统——这一系统构成了植物的基础，也是维管束分布的途径。基本组织主要由薄壁组织构成，虽并非全部由薄壁组织组成，但主要负责植物的新陈代谢功能。

基本组织除了包括普通的薄壁组织外，还包括厚角组织、石细胞质薄壁组织、纤维组织、软木组织、乳管组织和腺体组织。属于基本组织的还有叶子中的叶绿体细胞、髓部及髓射线中的薄壁细胞、茎和根的皮层细胞，以及所有植物中大部分的柔软细胞组织。

低等植物几乎完全由基本组织构成。高等植物的草本类植物中，基本组织占主导地位；而木本植物中则占比较小，输导组织最为丰富。在水生植物中，基本组织通常构成其主要结构。

下皮组织位于表皮的正下方，由多层细胞组成。在大多数草本双子叶植物的茎和叶柄中可以找到厚角组织的下皮组织，它常常分布在叶片的中脉附近，起到加固作用。石细胞质的下皮组织则可能以连续的层状结构存在于表皮下方，如某些蕨类植物、水龙骨以及松树的叶子中；也可能以多个独立的束状结构存在于表皮下方，如木贼以及某些伞形科植物的茎中。

图314.

a. 欧洲红豆杉的切面，可见木质纤维；b. 同植物的纵切面，可见螺旋状纤维及导管；c. 榆树的纵切面，可见导管及带点状的细胞。

内皮层是星状基本组织中最内层的结构，始终与中柱相接。在单子叶植物中，它构成了皮层与中央柱之间的边界，有时也被称作核被。

在茎中，内皮层细胞通常壁较薄且未木质化，其上下表面及侧面有软木质加厚带，在横切面上表现为径向壁上的黑点（见图314，c）。

根据其在中柱中的位置，连接组织可分为三个主要部分：包裹维管束的那部分称为周皮；位于维管束之间的部分称为束间连接组织；占据中柱中心的部分则称为髓部连接组织。周皮以前被称为形成层，是中柱连接组织中最外层的结构。

幼茎中的维管束鞘比老茎中的更易辨认。实际上，它是由一层连续的细胞构成的，这些细胞的径向壁上各有一个特征性的暗斑。维管束鞘位于维管束的外侧，在维管束之间的空隙中略微向茎的中心弯曲。在非常幼小的茎中，这一层细胞更为明显，因为此时细胞内充满了淀粉颗粒。用碘液处理后的切片中可以很容易地看到这一层细胞。

在双子叶植物和裸子植物中，髓射线主要由束间薄壁组织构成。髓部连接组织占据中柱的中心，形成了所谓的髓部，通常由薄壁细胞组成，但也可能含有石细胞、厚壁纤维、乳管组织或腺体组织。

纤维-维管或输导组织系统——该系统构成了植物的纤维框架，也是植物进行物质运输的途径。

植物体内的液体在各个部分之间流动。其功能一方面是为植物提供支撑力，另一方面则是将原始汁液和加工后的汁液输送到叶片或从叶片中运出。这种结构仅存在于高等植物中，它构成了茎和根中的坚韧纤维组织，以及叶片中的叶脉系统。纤维维管系统主要由维管组织（导管、管胞和筛管）构成，这些组织会形成长条状的纤维维管束，垂直贯穿植物的基本组织。不过，“纤维维管系统”这一称谓其实并不完全准确，因为纤维并不总是与维管元素相伴出现，因此这一系统通常被称为维管系统，而那些纤维维管束则被称为维管束，或者简称为维管束。

双子叶植物茎中的维管束排列方式与叶片中的排列方式之间存在关联，这是显而易见的。在向日葵的横切面中就可以看到这一点，而在那些叶片呈规则交叉状的植物中，如繁缕、铁线莲等，这种关联更为明显。不过，维管束的排列方式也可能与叶片的排列方式有很大差异，在某种程度上是独立于叶片的。在苦味龙胆的横切面中就可以观察到这一点：其维管束并非纵向排列，而是以螺旋状分布。正如纳格利所指出的，这种排列方式与叶片并无直接关系；他提出了几种不同的植物作为研究对象，通过这些例子可以更清楚地了解维管束的排列方式与叶片排列方式之间的关联，以及每片叶子对应的维管束数量：苦味龙胆的叶片为互生，每条叶痕中有一条维管束；羽扇豆的叶片也为互生，每条叶痕中有三条维管束；繁缕的叶片为对生，每条叶痕中有一条维管束；铁线莲的叶片也为对生，每条叶痕中有三条维管束；荆芥的叶片为对生，每条叶痕中有两条维管束。

图315：
1. 雪松茎的横截面，显示了木质部；2. 松科植物茎的截面，显示了韧皮部及年轮结构；3. 象牙果的截面，显示了其细胞结构及放射状气孔；4. 同一植物的外层木质部分的截面，显示了放射状排列的细胞。

要最清楚地观察叶片与茎之间的连接关系，可将向日葵的幼嫩节段切成纵向切片，确保切片包含叶片的中轴面；如果叶片是对生的，则需同时包含两片叶片的中轴面。将这些切片浸入稀释的钾溶液中24小时，然后再将其置于甘油中固定。使用中等倍率的显微镜即可进行观察。在较为透明的薄壁组织背景下，维管束会呈现为深色。若仔细观察茎与叶柄的组织结构，会发现两者之间并无明确的界限——叶柄中的维管束会延伸至茎中，而且上方的节间中的维管束不会与从叶柄进入的维管束处于同一垂直平面上。

每一个完整的维管束都由木质部或木质组织和韧皮部或韧皮组成。木质部主要由管状组织（导管和管胞）构成，此外还可能包含木纤维和木质薄壁组织。而韧皮部则主要由筛管组织构成，通常还含有些许普通薄壁组织。在被子植物中，伴胞始终存在。

在韧皮部中，这些结构与筛管相伴存在，而在裸子植物中则不存在。
根据木质部与韧皮部元素的相对位置，联合束主要分为两类——并列型与同心型。这两类又可细分为三种类型，但通过对叶子的实验可以发现相似的现象：在普通茎干中，有色液体能够渗透到木材中，并非因为该液体沿着木材组织向上流动，而是因为木材中的导管以及那些形成规则通道的孔状细胞具有渗透性。同时，这些现象也相当清晰地揭示了木材形成的过程，因为在这些情况下发生的染色现象，可以合理推测也是树液流动的结果。
因此，既然可以将导管视为树液输送的通道，那么它们壁层的不同渗透性以及由此产生的木材形成现象，其实都是由于植物受到间歇性的机械应力作用所导致的——这些应力可能是实际的，也可能是潜在的，或者两者兼有。当树干、树枝、嫩枝或叶柄被风吹弯时，其凸面部分会承受纵向拉力，而凹面部分则会被压缩。这就是最初的机械效应；其次，凸面部分的组织还会发生拉伸，进而导致侧面压缩。简而言之，木材的形成依赖于横向应力，而这种应力正是直立植物的地上部分在风的作用下所产生的。

图316——维管系统的末端结构。

1.——来自大戟属植物黑叶大戟叶片的吸收器官。此处，构成维管系统末端的纤维细胞群嵌入在致密的薄壁组织中。

2.——来自橡胶树叶片的类似结构。此处，扩张的血管末端嵌入在网状薄壁组织中，这些薄壁组织细胞会结合在一起，为血管形成保护层。

3.——萝卜根部吸收器官的端视图。该结构取自最外层的血管；其漏斗状的内部结构是根据从该层外部观察时的形态绘制的，狭窄的一端朝向萝卜的中心。

4.——以更大比例展示了人参属植物 Lessonii 叶片中的这类吸收器官。从图中可以清楚地看到，网状薄壁组织细胞是如何结合在一起，为螺旋形细胞形成紧密包裹的结构。

5.——一种发育较为不完全的吸收器官，显示出它与导管的连接关系。在最简单的形式中，这类结构仅由两个具有孔洞的细胞组成。

它们的末端呈弯曲状，以便相互连接。这类结构存在于萝卜的中央部分，那里的维管系统相对不完善。除了这些具有规则结构的吸收组织外，还存在着由多孔细胞构成的无规则结构。需要指出的是，无论是规则型还是无规则型的吸收组织，其数量都存在很大差异：在某些萝卜中这类组织数量较多，而在另一些萝卜中则几乎找不到。它们的存在可能取决于萝卜的成熟度。

6.——展示的是来自同一叶片的、体积更大的吸收组织，周围的组织已被省略。

7.——同样展示的是来自黄花木属植物叶片的吸收组织，只是去掉了其外层结构。

8.——为另一类此类器官的纵向切面，显示出切开后的网状细胞环。填充在内部的细胞组织已被去除。

在同心束中，木质部或韧皮部中的某一者位于中心，另一者则或多或少地环绕着它，如图310所示。分生组织从未出现，因此同心束始终是封闭的。不过，它们存在于大多数蕨类植物的茎中，且总是被中柱鞘和内皮层所包围，应被视为中柱。在一些单子叶植物的根茎中，也存在以韧皮部为中心的同心束，如菖蒲、鸢尾、铃兰等。

中柱或维管圆柱是由生长中的植物的韧皮部发育而来的，它由一个或多个嵌入基本组织中的维管束组成，整个结构被中柱鞘和内皮层所包裹。典型的中柱包括内皮层所形成的所有组织，不过内皮层本身并不属于维管圆柱的一部分，而只是环绕着它。中柱鞘始终是中柱组织的最外层，而内皮层则是中柱外部组织的最内层。

要了解乔木型茎的结构，最好的方法是对榆树（Ulmus campestris）的枝条进行切片观察。这类枝条呈圆柱形，表面有毛，颜色因年龄不同而有所差异——呈棕色的原因是形成了软木。其表面散布着一些小的棕色突起，这些被称为皮孔。软木位于表皮的正下方，由立方体状的细胞构成，这些细胞的细胞质很少或根本没有；它们呈放射状排列，细胞间没有间隙。细胞壁……

这些软木细胞在施尔茨溶液中会呈现黄褐色。用硫酸处理薄切片后，这些细胞的细胞壁会膨胀，轮廓也会逐渐变得模糊不清，不过表皮和软木的角质化外壁除外。这种结构偶尔会在榆树的枝条中出现，可以以厚厚的放射状组织板块的形式被分离出来。

“通过比较不同生长年龄的枝条切片，可以获得以下信息：图317为甘蔗茎的纵向切片，其中软木形成层以及薄壁细胞和结晶细胞清晰可见，放大倍数为200倍；表皮下方的皮层细胞则呈环状排列，且这些细胞会沿着茎的表面方向进行分裂。如此反复分裂的结果就是次生组织的形成——在外部表现为软木，在内部则表现为韧皮部形成层。真正的软木形成层在每一条放射状列中仅由一个细胞组成，所有这些次生组织都是通过该细胞的不断分裂而产生的，包括维管束的形成层。随着茎的不断生长，软木层会逐渐向茎的外表面延伸；这样一来，不仅皮层，连韧皮部的外层也会与内部组织失去生理联系。被切断的这些组织，连同构成生理界限的软木一起，就被称为树皮。葡萄藤的茎就是这种层层软木结构的典型例子。”

图318。
1. 导管组织；2. 橡树叶的纵向切面，其中含有中央腺体；3. 仙人掌螺旋状导管的纵向切片。

若要研究筛管，可取植物的髓部，因为其中的筛管尺寸非常大。将茎切成横截面，用伊红进行染色，再将其置于甘油中。可以发现，其结构与其他大多数草本植物有所不同。在表皮下方，有一层壁较厚的厚壁组织，其细胞壁已木质化，这与容易着色的维管束截然不同。维管束是独立存在的，且其结构异常——每个维管束中都有一个独立的木质部核心，而韧皮部则位于另一侧，有的在中心，有的在周边。木质部与韧皮部之间为形成层。由于两者的结构相似，因此适合用来研究点状筛板；正如萨赫的教科书中所示，这些筛板很容易被伊红染色。

导管组织（图318）：在处理含乳汁的切片时，必须立即将其放入酒精中，以防止乳汁从细胞中流出，否则就很难追踪到导管了。更好的方法是先将蒲公英的根清洗干净后放入酒精中，直到其变硬为止；然后再从韧皮部切取薄的切面，以及穿过形成层的纵向切面，最后将它们置于钾盐和甘油中。此时，导管会呈现圆形结构。

横截面中可见棕色物质，这些物质呈群状分布于中央木质部周围。在此类切面中可观察到菊粉的球形晶体，而这些晶体的形成与细胞壁无关。

在大戟属植物的皮层中，很容易看到乳管细胞，它们位于维管环外侧。可以看到长管状结构贯穿于皮层薄壁组织中，这些结构的细胞壁较厚，内部含有颗粒状物质。这些就是乳管细胞，其分支结构使其有别于前述结构。这些颗粒状物质中还包含形状特殊的哑铃状淀粉粒。

叶片或叶柄——叶片组织的整体形态与其所属的茎的基本相同。在显花植物的典型单轴茎中，每片叶子都会获得茎的中央柱的一部分。这一部分被称为分生柱，它可以是完整的，也可以分裂成多个分生柱。

要研究叶片的微观结构，需要观察整个叶片或其中的特定部分。应将整个叶片或部分叶片浸泡在氯醛溶液中，这样就能使其变得透明，从而可以整体观察其内部结构。切片应从新鲜叶片或经水浸泡变软的干燥叶片上制备，既可以沿着叶脉方向切割，也可以垂直于叶脉方向切割。最简便的方法是将材料置于两块接骨木髓或新鲜胡萝卜之间进行切割。将整个叶片的切片放入水中。若将叶片浸泡在浓度为1%至5%的不饱和钾碱溶液中，也能轻松获得可用于观察的叶片切片。叶片两侧的表皮可以被剥离，而叶肉和维管束的各个组成部分则可以单独取出进行观察。

高锰酸钾是一种很有用的试剂。弱浓度的高锰酸钾溶液能使原生质结构膨胀，从而有助于观察色素体的结构。该溶液也可用作浸渍液。通过这种方法，可以很好地观察葡萄中的筛管结构。

在某些植物的叶片中，由于表皮由多层细胞构成，因此会呈现出特殊的结构特征。

（例如无花果、胡椒科、秋海棠科等植物的叶子），荨麻表皮细胞中的囊状结构；鼠尾草及银屑病科植物中的腺体结构；樱桃月桂的革质叶片，以及景天属植物（如酸景天）的圆柱形叶片。

生殖器官——花原基的发育过程极具研究价值，因此应当仔细研究完整的花朵。采用正中切面最为合适。在绝大多数植物中，首先发育的是花萼，接着是花冠，然后才是雄蕊。用于观察的材料应先在酒精中固定，或者先用浓苦味酸溶液固定后再用酒精固定。

花粉粒——在生殖器官的切面上可以发现游离状态的微孢子；这些微孢子可被转移到甘油溶液中，然后在高倍显微镜下进行观察。它们大多呈球形，内部含有颗粒状的原生质，其中勉强可以看到两个核。可以将向日葵、锦葵、葫芦科植物、金雀花、兰花、含羞草、郁金香等植物的花粉制成标本，以观察不同形态的颗粒结构。将这些花粉粒置于约5%的蔗糖弱溶液中，用高倍显微镜观察，并在偏振光下用中等倍率观察其壁的结构。如果对非常幼小的芽进行横切，就可以追踪花药和花粉的发育过程。材料应保存在浓酒精中，切片则需用等量的酒精和甘油处理，再放入玻璃罩中让酒精蒸发。通过这种方法，可以制备出用于展示绒毡层、特化母细胞以及核分裂过程的切片。

淀粉粒——在植物中分布最广的物质之一就是淀粉，它由两种成分构成：占比最大的颗粒状物质，以及少量的粉状物质。只有前者会被碘溶液染成蓝色，后者则会呈现棕色。淀粉粒的结构并非各处密度相同；核部最为明显，其余物质则以层次形式围绕核部沉积，这表明存在分层现象。靠近核部的几层物质的密度低于其他层次。

距离它最远。胚孔的位置决定了淀粉粒的形状，有些为圆形，另一些则为椭圆形或长形。淀粉粒中还含有不同比例的水分，这会在淀粉粒核心周围形成同心圆状或曲线状的结构。在马铃薯淀粉中，这种结构更为明显，如图十三中的6-15号所示。在几乎所有情况下，淀粉粒都是由蛋白质体——无论是叶绿体还是淀粉体——在阳光的作用下逐渐分解并参与生长过程而形成的。不过，也有一些植物，尤其是菊科植物，会以另一种碳水化合物——菊粉来替代淀粉，作为储存能量物质。因此，在茵陈、蒲公英等植物的细胞中是找不到淀粉的。在整个真菌类群中则不存在淀粉；这似乎可以解释为何真菌中很少见到叶绿素或色素，进而导致它们无法像绿色植物那样利用二氧化碳作为食物来源。

图320——添加水合钾后的膨胀马铃薯淀粉。（放大210倍。）

最常含有淀粉，或含有最多淀粉的组织是薄壁组织；不过淀粉有时也会出现在输乳组织的乳汁中，甚至出现在导管和管胞中。在双子叶植物的茎中，淀粉主要存在于中层及内层的薄壁组织、髓射线细胞以及髓部细胞中。在这些植物的根中，淀粉的分布情况类似，大多集中在中层或内层皮以及髓射线中，因为这些器官中没有髓部。当然，在多肉植物的茎和根中，淀粉也常见于纤维维管束的木质部组织中。

研究各种淀粉非常重要，因为这种物质常被用作掺假剂。除了显微镜检测方法外，其他手段几乎毫无用处；检测过程既繁琐又昂贵，而显微镜则随时可用。应研究同一植物品种的淀粉之间的差异范围——这些差异虽然不大，但具有特征性，因此始终能够轻松区分它们。所需的试剂仅为碘和稀释后的氢氧化钾，还可以借助偏振光进行检测。

图321：
a a a. 可可的颗粒与细胞；b b b. 箭根淀粉；c c c. 植物淀粉。（放大300倍。）

马铃薯的淀粉颗粒因其较大的尺寸而最适合作为初步研究的对象（见图320）。

箭根淀粉（见图321）的层结构与马铃薯淀粉类似，且其颗粒彼此非常相似。虽然箭根淀粉颗粒的尺寸稍小，但大小更为均匀。这类淀粉常被用作药品及各种标榜为可可制品的产品的掺假物质。

小麦淀粉（见图322）由圆形的扁平颗粒组成，这些颗粒的尺寸差异很大，其中央核及层结构极难区分。

在那些尺寸较小的淀粉中，籽孔会变得更加不明显，且没有层结构，如大米淀粉，后者的形状为多边形。其他豆科植物的籽孔则呈纵向裂口状；白黑麦淀粉则具有明显的裂纹。偶尔也会出现复合颗粒，如燕麦淀粉中的情况。在图十三中，可以找到在相同放大倍率下拍摄的若干组淀粉样本，以便进行比较。在显微镜观察淀粉时，应先使用2/3英寸或1/2英寸的物镜，然后再使用1/6英寸的物镜。

图322。
a. 被试剂和热作用膨胀的小麦淀粉外壳；b. 部分纤维素；
c. 放大420倍后的大米淀粉。

将小麦的外壳碾碎后可见，其由两层六边形细胞构成，其中外层在烘烤过程中会脱落。不过，这层六边形细胞几乎未发生变化，因此在显微镜下仍可清晰辨认。这样一来，即便咖啡或菊苣中混有少量烘烤过的玉米，也能轻松被检测出来。至于淀粉颗粒应被视为晶体还是胶体，目前仍存在不同观点。不过，有理由认为淀粉颗粒所产生的偏振效应并非源于晶体结构，而是由于应力或应变所致，这种应力或应变与玻璃受到应变时产生的偏振现象性质相同。

极化现象正是那种会在任何由多层构成的透明固体中出现的现象——内部层因外部层的压迫而处于应力状态。此外，当使用如苛性钾溶液这样的膨胀剂，使淀粉的外壁因吸水而膨胀时，极化效应就会立即消失。即便晶体颗粒被水强行分开，每个颗粒依然会表现出极化现象。

由于篇幅有限，我无法进一步详细介绍植物中所含的其他微化学物质，例如那些分泌油脂的腺体。这些腺体在存在时可以替代淀粉的功能。不过，在植物的细胞内容物中，有一种物质对显微镜学家来说相当有趣，那就是由磷酸钙和草酸构成的极细小晶体，被称为针晶。古利弗先生强调了针晶作为多种植物家族特征的重要性。施莱登指出：“几乎所有植物中都存在成束出现的针状晶体，每束有二十到三十个”，而且针晶的存在与否具有很高的实用价值，通过研究针晶，他甚至能够从那些被误混在同一生长阶段的其它植物幼苗中分辨出茄科植物的幼苗，因为在那个生长阶段，没有其他植物学特征能如此轻易地起到识别作用。

如果我们观察洋葱的某些层结构（图版十四，编号3），或是大黄茎根的薄切片（编号4），就会发现许多细胞中存在着针状晶体束或星形晶体团，不过这些并非严格意义上的针晶。

针晶最早是由马尔皮基在仙人掌中发现的，随后由朱林和拉斯帕伊进行了描述。据后者所说，针状或锥状的晶体是由磷酸构成的，而星形晶体则是由石灰草酸构成的。还有些晶体以石灰为基底，同时含有酒石酸、苹果酸和柠檬酸，而这些酸都会被醋酸分解；还有一些晶体可溶于用于固定标本的多种液体中。这类晶体的大小从1/40英寸不等，也有小到1/1000英寸的。它们存在于植物的各个部位：茎、树皮、叶子、花瓣中。

在果实、根，甚至花粉中都能发现这类结构，偶尔也会出现在细胞内部。在某些芦荟品种中，比如疣状芦荟，我们可以看到细小的丝状物；这些其实是针状针毛的聚集体，很可能与海绵中的结构类似，起到支撑内部柔软肉质组织的作用。

图版十四：植物的星状组织与晶体组织。

在药用海葱（Scilla maritima）的角质层中，有一些较大的细胞内充满了针状晶体。不过，这些细胞的排列平面与角质层中的较小细胞不同。在洋葱的角质层中，每个细胞里都含有八面体或棱柱形的草酸钙晶体。在某些样本中，八面体结构的晶体更为常见。

在其他植物中，即便属于同一科的植物，其晶体也呈棱柱状，并以星形排列，比如草本植物Pharus cristatus。（图版XIV，编号6。）

某些树木的树皮中存在形状特殊的针状物。在山核桃树（Carya alba）中，可以观察到大量两端尖锐的扁平棱柱状结构。在狭叶榆树的茎部纵切面上，有许多较大的针状物嵌在髓部中；在苹果树的树皮以及榆树种子中也能发现这类针状物，每个细胞中都含有两个或更多的微小晶体。

在禾本科植物中，尤其是竹子中；在冬蕨或荷兰灯心草中；以及水稻、小麦和其他谷物的外壳中，都含有大量各种形态的二氧化硅。有些植物的二氧化硅结晶排列十分美观，还伴有针状物。Deutzia scabia这种植物的叶片上长有星形毛状物，这些毛状物来自叶片上下表面的角质层，在偏光显微镜下观察时显得极为有趣且迷人。（图版VIII，编号173。）

在茜草科植物的茎和叶中也能找到二氧化硅，如果其含量足够多，就能使光线退极化。叶片边缘的腺毛尤其如此。菊科植物中的“喷嚏草”（Archilla ptarmica），其叶片锯齿处的毛状物中含有大量二氧化硅。

所有植物都有毛状物，其中有一些植物的毛具有防御功能。荨麻的毛状物就是腺毛，它们由角质层发育而来，内部含有刺激性液体；而其他一些毛状物则具有明显的循环结构：在100倍放大镜下观察时，其形态如图版XIII，编号19所示。

图323。
A. 棉花；B. 亚麻纤维；C. 丝绸丝线；D. 羊毛。

植物的纤维组织在许多制造业中具有极高的价值。它为床单、绳索、纸张等产品的生产提供原料。这类纤维以其出色的韧性而著称，在用于电灯制造时几乎具备不可破坏的特性。因此，能够将其与其他常与之一起使用的纤维区分开来非常重要。此时，显微镜的作用就显得极为关键。在亚麻和大麻中，由于纤维长度较长，其上每隔一定距离就会出现横向纹路。当亚麻以原始状态进口到我国后，会先经过一种称为“梳理”的处理，使其纤维部分分离，之后还会经过进一步梳理、浸渍和漂白处理，才能达到纺纱和织布所需的白色丝状状态，最终呈现为无结构的管状结构，如图323 B所示。中国草、新西兰亚麻以及其他一些植物也能产生类似的纤维，但由于其外层膜中含有更多的木质素，因此强度较低。对于制造商而言，能够确定服装所用材料的真实成分非常重要，而这一任务可以通过显微镜来完成。在亚麻织物中，我们可以看到每根纤维都是由没有横向纹路的纵向亚麻纤维构成的；但如果混入了棉花，就会看到类似图323 A所示的扁平且略带圆形的纤维带，这些纤维实际上与毛发非常相似，因为它们处于延长的细胞状态时，会覆盖在豆荚的内表面。这些纤维还需要与丝绸丝线（图323 C）以及羊毛纤维（图323 D）进行对比。羊毛纤维则可以通过其上的之字形横向纹路立即识别出来。羊毛表面布满细小的沟槽和扭曲的纹路，每英寸约有2,000到4,000条这样的纹路。羊毛的毡化性能就取决于这种结构。在评估羊毛质量时，需要注意纤维的细度与弹性、显微镜下观察到的沟槽与鳞片状表面、单位面积内的纤维数量以及羊毛的纯度，这些因素都会影响到后续的清洗及加工过程。

在埃及人的木乃伊包裹材料中，仅使用了亚麻，而秘鲁人则只使用棉花。由于制造工艺的不断改进，亚麻的质地已变得与丝绸极为相似，甚至可以模仿其他材料的特性。

植物化石——众所周知，原始森林中存在着许多现代藻类学家所熟悉的植物种类。那种呈绳状的植物“Chorda filium”，因其常常会缠住那些过于冒险的游泳者，导致他们丧命，故被称为“死人绳”。在志留纪早期，这种植物就有其代表物种，古生物学家将其称为Palæochorda，这类植物具有小孔结构；还有另一种则具有大孔结构。更为人熟知的爱尔兰苔或卡拉胶苔也有其对应的化石代表，即志留纪早期的某种藻类，至少存在三种此类物种。海带类植物似乎也有其对应物种，比如马尔文地区志留纪早期的Fucoides gracilis。简而言之，植物生命早期阶段的那些植物，在整体结构以及最显著的特征上，都与现存的藻类颇为相似。随着陆地出现的迹象出现，这些植物便从水生植物逐渐演变为陆生植物——从海藻变成了蕨类植物。石松科植物在叶腋处有微小的圆形结构，这些结构正是其孢子状种子的孕育场所。而在志留纪晚期，就在即将过渡到下奥陶统红砂岩时期时，我们发现了最早的陆生植物。

在那些生物体中，我们发现它们完全由那些微小的孢子囊构成。
那些被我们用来类比早期植被的现存植物，对维持动物生命几乎没有任何帮助。蕨类植物及其近亲并未受到食草动物的侵害。虽然我们的本土石松曾被用于制药，但实际上却具有危害性；木贼虽无害，但由于其体内含有大量硅质，表面覆盖着一层石质的表皮，因此很少被牛群啃食。而那些覆盖在山丘与山谷中的蕨类丛，在生长季节看似郁郁葱葱、十分诱人，但实际上却无法为任何生物提供生存条件——从春季出现开始，直到初冬的霜冻使其枯萎，它们的茎叶始终完好无损。

在煤层形成的时期，至少就已知的植物种类而言，这里的植被最为丰富茂盛。在我们的星球上，从未有过如此繁茂的植被，而石炭纪时期的众多煤层及可燃页岩，只不过是那些植被遗骸的一部分罢了——这些遗骸先是因腐烂而得以保存，后又因地壳变动而免于被破坏。然而，几乎所有的煤炭——这个星球的能源储备——并非如人们通常所说的那样，是由早已消失的针叶林或地球早期历史中的茂盛植被所形成的。后续的研究表明，煤层实际上是泥炭沼泽经过层层压实而形成的。针叶树的垂直茎干在自然腐烂过程中被埋藏下来，之后仍以直立的状态存在。真正的草类在化石中几乎不存在。直到奥陶纪时期，我们在一些破碎的蝴蝶翅膀碎片中，才首次发现了吸花昆虫的痕迹。不过，直到第三纪时期，这类昆虫的数量才有所增加。最早的蜜蜂则出现在始新世的琥珀中，它被封存在那如同宝石般的“坟墓”里——也就是一个水晶棺材中的“木乃伊”，周围还有带花的草本植物和树木的碎片。它的“坟墓”

这依然足以证明，我们的地球正在逐渐变成一个适合生物居住的地方——这些生物既需要满足感官上的需求，也需要获得心灵与视觉上的愉悦。尤其是那些高大的森林树木的出现，以及那些如今装点着大地的美丽花朵，都充分体现了这一点。62

第二章 原生生物亚界

本章所探讨的这一类生物，过去被归入纤毛虫类中。纤毛虫类原本包括所有微小的水生生物，无论它们属于植物界还是动物界。通过对纤毛虫类及其所属生物的组织结构与亲缘关系的进一步研究，人们对其进行了重新分类，从而形成了“原生生物亚界”这一概念。原生生物亚界可定义为包含所有属于动物界最低等级的生物形式，这类生物大多为单细胞或由多个细胞构成的有机体（也可统称为单细胞生物），它们通过摄食、移动、呼吸以及分裂等方式进行繁殖，其方式与前一章中描述的单细胞植物类似。按照这种分类方式，整个原生生物类群可进一步划分为四个易于区分的类别。第一类是结构最为简单且数量最多的原生生物，它们没有严格意义上的口部，食物是在身体表面的任意位置被摄取的。这类最简单的原生生物代表有变形虫、放射虫、有孔虫类的各种成员，以及某些鞭毛虫，如泡沫虫和人形虫。在结构更为复杂的下一类原生生物中，虽然尚未形成明显的口部结构，但食物摄取功能局限于身体前端的盘状区域，并与该区域的特殊摄食结构相关联。属于这一类的有较小的鞭毛虫、具有“领环”的生物，以及整个海绵动物门。

格列加林目、多囊目、有孔虫目、轮虫目等。

埃德蒙·埃文斯所著的《Tuffen West》。

第三章。

在第三部分中，生物的组织程度达到了最高。此处展示的是一个简单且通常高度分化的口部结构，即真正的嘴巴。与这一部分相关的，是那些共同构成“纤毛虫纲”范畴的生物，该纲包括了大多数纤毛虫以及如眼虫、奇尔莫纳斯等具有明显且界限分明的口部结构的生物。在原生动物的第四部分中，口部结构则呈现出极为独特的形态变化。这种结构并不局限于某个特定区域，也不与身体的整个表面相连，而是……

这类生物由许多柔软、可收缩的、类似触手的器官组成，这些器官从身体的不同部位延伸出来，每一根都充当着吸食功能的管道或用于捕捉食物的工具。因此，它们可以被称作“多口生物”，这一名称也得到了恰当的运用。海绵动物门在动物学上的确切分类地位至今仍未确定——过去人们认为它们属于根足动物门的下属群体，或是原生动物门中的一个独立纲；因此，也有观点认为应将它们归类为与刺胞动物门更为接近的类别，或者将其列入结构更为复杂的后生动物门中。后生动物的特点是具有专门执行特定功能的细胞群。随着生物体逐渐特化，这些低等动物体内也出现了分工现象，而细胞的职能则变得越来越有限，因为生物体的结构越来越复杂。

为了更普遍地接受这一概念，人们采用了以下关于纤毛虫的定义：成年后的原生动物拥有用于抓握或移动的器官，这些器官可以是纤毛、鞭毛，或是具有粘附或吸吮功能的触手，但并非简单的伪足；它们的个体本质上是单细胞的，可以自由游动或固定不动；它们要么没有外壳，要么有外壳，又或者生活在简单的黏液基质中；它们可以单独存在，也可以聚集成群体，且群体中的各个个体都是可以清晰辨认的；它们不会像菌状动物那样融合成一个单一的胶质团块，也不会像海绵动物那样生活在由复杂原生质构成的、通常带有骨针结构的内部空腔中。它们的食物是通过一个明显的口部开口，或是通过身体表面的多个开口来获取的。它们通过纵向或横向分裂、外部或内部的出芽或分裂方式来繁殖，通常在分裂之前会进入静止状态或形成囊状结构，从而产生数量不等的孢子体。这类生物完全没有真正的卵子或精子等生殖细胞，但两个或多个个体常常会结合在一起，作为有性生殖之前的阶段。

在最简单的发育阶段，如阿米巴虫所示，其原生质体在结构上与最低等的有组织细胞极为相似。它没有明显的边界膜或细胞壁，除核或内含物外，整体是由颗粒状物质构成的连续整体，其余部分则为均匀且未分化的原生质。研究过阿米巴虫的格里夫教授指出，在土生阿米巴中存在活跃且体积较大的运动纤维。通过用锇酸进行染色，再用水冲洗后浸入弱酒精溶液中，便可以清晰地看到这些纤维。在经过如此处理并使用高倍显微镜观察时，会发现整个阿米巴虫体被两层明显的结构所包围。在内部还可以看到高折射率的颗粒，它们通过极细的纤维相互连接。格里夫教授认为，这些就是肌肉纤维，它们以放射状穿过可收缩的外层结构，然后在那里终止。通过类似的方法，也可以在太阳虫中观察到轴向纤维；据信这些纤维正是其伪足的运动机制，同时也是与纤毛虫相关的海洋动物——杯虫的轴向结构。

在曾被称为“普罗透斯小生物”的阿米巴虫中（见图325），它的身体会以流动的方式缓慢移动，偶尔会从一侧或另一侧伸出一条伪足。更常见的是，它的身体会呈现树状或掌状结构；有时则会变成各种奇特的形状，几乎可以想象出任何形态。如这张高倍放大图像所示，除了薄薄的透明外层外，整个身体都充满了颗粒，靠近中心的位置有一个球形或盘状的结构，即核，其成分比周围的物质稍为致密。在身体一分为二之前，核会先发生分裂。在核附近有一个透明的球形空间——收缩泡，它会逐渐膨胀，然后突然收缩并再次出现在同一位置，这种收缩与扩张过程是缓慢且持续的。收缩泡内含有透明液体，当收缩泡破裂时，这些液体就会被排出体外。这个器官很可能兼具呼吸和排泄的功能。阿米巴虫是杂食性动物，但主要以植物为食，因此通常存在于池塘的淤泥中或水底表面。

水生植物的叶片，尤其是莎草科植物中的叶片。只需将几根新鲜肉类的纤维放入干草浸液中，就能轻易生成这种物质。

图325——变形虫、普罗特斯这类微小生物；放大倍率为直径的600倍。——（沃恩）

格勒加林类生物属于一类极为特殊的生物，尽管它们是单细胞生物，但大多生活在蠕虫及高等动物的肠道中，因此会被归类为内寄生虫。

至于真菌动物，即菌动物门，已在前一章中提及。不过最著名的种类是以裸露的原生质团形式存在于制革厂中，这类原生质团被称为质体。这些质体团会从主体中分离出来，进而分裂成类似变形虫的孢子，这些孢子又会重新结合形成质体团。

根足纲动物则是显微镜帮助我们认识的最有趣的简单生物之一。在活体状态下，它们能够从身体中伸出假足，借此移动或附着在植物上。

在寻找食物的过程中。这一类群实际上包括变形虫、有孔虫、太阳虫以及放射虫。在变形虫中，伪足较为简单且呈叶状；在有孔虫中，伪足则细长、相互连接并呈网状结构；而最后两种生物的伪足则较为简单、呈辐射状且略显坚硬，同时还具有钙质结构。

在叶状伪足的生物中，我们可以以该类群中著名的代表——图326所示的根足虫为例。原黏菌生活在淡水池塘的底部，尤其是那些长满苔藓的地方。其微小的橙色胶状颗粒会爬行在石头或贝壳上。如果仔细观察这些伪足，会发现有些伪足较宽，有些则较细，它们会变成静止的球体，随后分裂成许多小部分，每一个小部分都会变成一个新的个体。

这一类群又可分为无壳类和有壳类。它们的棕色角质外壳通常具有复杂的纹理，形状可能是圆顶形、半圆形，或是像盒子一样扁平，它们通过这些外壳伸出数量不等的伪足（见图326）。

第十五版

GROMIA。
在Difflugia中，其外壳通过添加硅质颗粒而变得更为坚固；Euglypta的外壳呈囊状，边缘参差不齐，表面覆盖着相互重叠的鳞片；而Arcella则能够分泌出气泡，从而得以浮到水面。在我们海岸的某些地方，用放大镜仔细观察海沙，常常可以发现属于Miliolina类的微小椭圆形颗粒，这些颗粒呈分段状或串联在一起，但并不完全处于同一平面上。

图327——Rotalia的横截面。
a,a：放射状的横截通道；b：内部的分支结构；c：横向分支；d：具有伪足的管状球形结构，其腔室壁上有伪足突出。

有孔虫属于根足类生物，它们的简单原生质体通过碳酸钙或硅质外壳上的孔隙伸出多条伪足。有孔虫被分为两类：无孔类和有孔类。无孔类的外壳或坚硬结构仅有一个或多个开口，而有孔类的外壳除了主开口外，其壁面上还有许多孔隙，这些孔隙使得微小的伪足或细丝能够从中伸出（见图328）。（另请参见第III版，图75-85。）绝大多数有孔虫以碳酸钙和硅质构成自己的外壳或骨骼，这使得它们的外壳几乎不可破坏。因此，这类生物的形态能够保存数百万年，从而成为显微镜学家极为感兴趣的研究对象。

有孔虫的一个奇特而有趣的特性——往往也是初学者面临困难的原因——就是那些属于较大类群的物种容易发展出一系列形态相似的变种。例如，如果将整个有孔虫纲大致分为三类，即以瓷质、砂质和透明质外壳为特征的类群，那么在这三类中都可以发现相同的结构特征及腔室排列方式。即便在较小的类群中，也有非常典型的例子，比如旋轮虫科，其三到四个属就可以被归为形态相似的系列。

同构关系较弱的系列。在《Challenger》分类方案所附的报告中列举了许多实例。在有孔虫纲中，有一个较小的有孔虫科，其外部表面具有脊与沟的结构，而其外壳则完全由沙质物质构成，这些沙粒通过动物分泌的黏液粘合在一起。（图版XV，编号1：Astrorhiza limicola。）

Gromia——在穿孔虫类中，Gromia堪称最为特殊的种类。它们是极其微小的球形或椭圆形生物，长度约为1/24英寸，存在于淡水、半咸水和海水中。1860年，Wallich博士在深海探测中发现的这类生物，要么附着在珊瑚碎片上，要么散布在Globigerina软泥中。起初，这些类似动物卵子的微小颗粒似乎并无特别之处，但随后会在较细的一端伸出一条极细的丝状物，接着又会有另一条丝状物出现，并进一步分叉成更细的枝条；最终，一个由细丝构成的网络会向四周延伸，从而附着在盛放它们的玻璃罐壁上。借助放大镜观察，可以发现每条细丝都在进行循环运动，即悬浮在流体中的颗粒会上下移动。正是依靠这些被称为伪足的结构，Gromia才能移动身体并附着在玻璃上。因此可以推测，这些伪足要么是胶状的、粘性的，要么末端带有吸盘状结构。与Difflugia一样，Gromia的外壳也是通过分泌钙质物质或将细小的硅质颗粒黏附在外壁上来逐渐增厚的；因为可以看到原生质会在外壳表面流动，当它接触到硅藻时，就会被拉向口部并慢慢被消化。

从F.R.S. W. Archer先生发现Gromia，到Wallich博士发现其细胞核和收缩囊，中间相隔了相当长的时间。人们曾认为所有单胚层动物都没有细胞核，但现在已知这种重要结构其实存在于原生质之中，也正是它保证了这类奇特动物的繁殖能力。在较为人熟知的Gromia物种中，G. Dujardinii的特点是其外壳颜色更深，且构成其外壳的硅质含量也更高。

假足，以及同形配子游动孢子的形成——图XV中的编号2展示了其中的两个游动孢子在接合过程中的样子。为了使如此大的结构能够从壳层中伸出，必须分泌出大量的原生质。

Claparède和Lachman所描述的G. Lieberkühnia（编号5）在结构上有所不同。它的形状为梨形，假足从中伸出的开口位于壳层中部的一个侧向凹陷处。从那里会有一条主枝伸出，而这条主枝又会分出许多细丝，这些细丝向各个方向延伸相当长的距离。

Hertwig所描述的Micro-gromia（编号4）是该属迄今为止发现的最微小的物种，其在繁殖方式上与已描述的种类有所不同。该生物的形态类似带短颈的水瓶，从瓶颈处会伸出数量有限的极细的细丝。其壳层完全透明，正是在这个物种中，人们首次清晰地观察到了位于开口附近的细胞核和收缩囊。

Micro-gromia的游动孢子有一种奇特的习惯，即会与周围的孢子结合形成群体（编号4）。这种群居行为显然是为了便于繁殖。其繁殖方式与Volvox有些相似：形成的球形结构会沉到玻璃容器的底部，在那里保持静止状态一段时间。一两天后，这个结构会开始活动，体积增大，形状变得更接近卵形，最终细胞核会出现分裂的迹象。随后会发生垂直分裂，如A所示，分裂成两个大小相等的部分；每个部分都拥有自己的细胞核和收缩囊。接着，这些部分会向水平方向分开，此时就会出现上下两部分，最上方的部分有一个类似瓶颈的结构，它会朝着母体壳层中的狭窄开口移动，如B所示。在C处，可以看到这个结构正在向前延伸；在D处，该生物体的大部分已经几乎脱离母体，经过短暂休息后便完全独立出来。最后，它又会重新聚集成一体，如E所示，要么长出一对鞭毛并游走，要么变成Actinophrys的形态。无论哪种情况，都在很短的时间内让这个独立的幼体诞生。

它们已准备好再次聚集在一起，如同在F点时那样，从而帮助形成该物种的新群体。
多形虫属属于有孔虫中的低等属。它们包含多种形态，虽然仅由几种基本类型构成，但却表现出相当多样的变化；那些起初看似不同的形态之间也存在过渡现象。大多数物种生活在海底，少数为浮游生物，大量存在于海洋表面。后者中就包括球石藻：其壳的直径约为1/40英寸，通常由7个呈螺旋状排列的球形腔室组成，从上方即可看到所有腔室；每个腔室都通过月牙形开口通向下一个腔室中央的凹陷处。完整的个体身上长满细长的刺，这些孔隙可供伪足伸出，沿着刺延伸出去。更为细致的深海研究揭示了一个事实：在极深的海洋区域，广阔的海底实际上是由这些白色或粉红色的生物构成的，它们的平均含碳酸钙量为60%。至于构成泥沙主体的球石藻类究竟是生活在海底还是海面，这个问题引发了诸多讨论。默里博士认为浮游物种并不生活在海底附近。这一观点的部分依据是球石藻泥沙出现的区域与这些生物能够生存的海表温度范围相吻合；当海水温度过低时，它们既不会出现在海面，也不会出现在海底。S.R.J.欧文少校在挖掘印度洋及大西洋较温暖海域的海面时，发现他的渔网上附着有许多这类有趣的生物，而且它们总是在日落时分出现。在图版III的第43至52号图中，展示了多种形态各异的这类生物，同时也试图呈现球石藻的肉质或原生质所呈现的丰富色彩。

图329——在深海探测中发现的球形虫及其他生物（大西洋）。

欧文少校写道：“迄今为止，许多这类生物都被地质学家所占有，但我发现它们其实生活在自己真正的家园里——那些充满彩色肉质的硅质壳中。有时，这些肉质组织会呈现出类似有孔虫所具有的膨胀状态，但并不像有孔虫的肉质组织那样呈细丝状。在自然界中，没有比它们更鲜艳的色彩，也没有比它们更精致复杂的形态与结构的生物了。有些个体只有单一颜色，如深红色、黄色或蓝色；有时同一个个体上会出现两种颜色，但总是分开的，几乎从未出现混合形成绿色或紫色的情况。在那种外壳由极为精细的纹路构成的球形物种中，肉质组织中的鲜艳色彩会透过那些小孔清晰地显现出来，十分漂亮。而三角形和方形结构的标本则见于第三版图中的43、44、45号标本。”

46）中，黄色与深红色的色调极为鲜明且层次分明；其中一些标本的粉色线条呈同心圆状，而另一些则呈星形，其尖点及未着色的部分为透明的水晶质，中央部分则被美丽的深红色环所环绕。还有一种球形标本类似于中国传统的球面切割宝石——一个球体嵌在另一个球体之中；不过，这种标本似乎属于另一个独立的物种。

图330——1856年在深海探测中发现的球形贝类及其他生物（大西洋）。

“我认为自己曾亲眼见过这类多囊贝类的某些球形标本的结合过程，它们的外壳由精细的网状结构构成，上面有一个或多个较大的圆形孔洞；我推测它们是通过两个这样的孔洞相互连接而结合在一起的。这些贝壳在死亡后会变得细长，失去球形，呈现出……”

在图版III中的82-85号图中，可以看到一些表面不平整的样本。那些没有内部腔室的样本被归类为Orbulina universa，见图版III，图78；而75号和76号虽然同属一个科，却被分开处理，但实际上它们都应该被归入Globigerina这一类中。

Polycystina的微小硅质外壳具有极美的外观以及多样的形态；它们的表面都有不同程度的孔洞，而且常常延伸出刺状或其他突起，肉质体便通过这些突起延伸出来，形成类似Actinophrys的伪足结构。当看到它们以充满生机的姿态游动时，其鲜艳的色彩会让人觉得极为迷人。不过，它们似乎喜欢避开光线，因为白天很少在海面出现；只有在日落后或黄昏时分才会现身。

图329和330展示了多种Globigerina和有孔虫的形态。这些形态各异且美丽的生物是在1856年为测定大西洋深度而进行的深海探测中发现的，当时正在铺设从英国到美国的电报线，采样深度为2,070英寻。

太阳虫类——Actinophrys-Sol属于这一类群；它们大多生活在淡水中（图版III，编号66）。这类生物的最显著特征，也是其名称的由来，就是拥有细长且略带硬度的伪足，这些伪足从身体的各个部位向外延伸。活着的个体通常包含着绿色颗粒，这些颗粒位于直径约为1/250英寸的透明球形结构内。因此，这类生物也被称作绿色太阳虫、Acanthocystis或Actinophrys-Sol。它们常见于水质清澈、水草繁茂的池塘中。虽然这些伪足看起来很坚硬，但实际上却相当灵活，而且体内还有多个含有细胞核的透明囊泡。这类生物的繁殖方式是通过细胞核开始的分裂来实现的。它们可以通过交替放松和收缩伪足在坚硬表面上移动；当某个伪足接触到其他小型生物时，它会使其瘫痪，然后将其包裹起来并加以消化。在另一种名为Cathrulina的物种中，

这些假足或硅质丝状结构呈切向排列。它们生长在一条细长而柔软的柄上，该柄附着在水生植物上，整个结构的长度约为1/200英寸。其球形身体各处都有孔洞，细硬的假足便从这些孔洞中伸出；这类生物通常会形成群体。

放射虫很可能属于这一目，不过它们通常被归为另一类。无论以活体状态还是骨骼形态出现，放射虫都极为美丽。承蒙沃恩先生们的慷慨相助，我得以在本书中加入一幅取自他们所著《皇家自然历史》的插图。这些生物全部生活在海洋中，栖息在数千英寻深的海域；与同类的球石藻一样，它们避免强光照射，只在日落后出现。据推测它们的身体能够发出磷光，但关于其硅质骨骼的了解比关于其活体形态的了解要多；不过，将它们与其他根足类生物区分开来的并非这一特征，而是它们拥有一个包裹着细胞核的膜状中央囊。在某些物种中，尤其是那些生活在水面的物种，该囊外的组织中含有大量空泡。也有少数物种没有骨骼，这类生物由椭圆形的原生质团构成，带有细长的假足。在少数物种中，骨骼是由一种名为棘质的玻璃状角质物质构成的，这些棘质以辐射状尖刺的形式排列。

放射虫会分泌出硅质骨骼，这些骨骼呈现出多种形态，如格子状结构、由辐射状尖刺连接的盒状结构、头盔状结构、篮子状结构、蜂巢状结构、圆盘状结构、环状结构以及许多其他形态。海克尔已经描述了四千多种放射虫，可能还有更多种类有待发现。放射虫可分为两类：一类没有骨骼或仅有硅质骨骼；另一类的骨骼则由角质质的辐射状尖刺构成。这两类又可根据中央囊的特征进一步细分。那些具有硅质骨骼的物种，其几何形状或多或少与中央囊的形状一致，要么是球形，要么是圆锥形。中央囊被认为与球石藻的钙质壳具有同源性。放射虫的繁殖方式包括简单分裂成两个个体，或者身体分解成带有鞭毛的孢子；另外，两个孢子也可能融合在一起，从而形成一只成熟的放射虫。它们体表外层存在的某些黄色颗粒会发生变化。

单细胞寄生藻类；它们可以与其宿主分离并独立培养。放射虫生活在1,000至2,500英寻的各个深度处，分布于太平洋中部和印度洋东南部地区。构成海底沉积物的物质中有80%是它们的骨骼，因此这种沉积物被称为放射虫泥。第三纪地层中的巴巴多斯白垩土几乎完全由它们的骨骼构成。尼科巴群岛、希腊和西西里岛也存在类似的沉积物。

可以看出，绝大多数有孔虫都来自海洋，而且它们的数量极为庞大，以至于在某些地方，构成海岸线的细小钙质颗粒几乎全部都是它们的微小遗骸。在地球历史的早期，它们的数量似乎比现在还要多。这一点可以从它们作为最大地质层的主要组成部分这一事实中得到证明。

此外，在加拿大地质调查过程中，人们在北美劳伦蒂亚地层底部附近的岩石中发现了大量看似化石生物的遗迹。蒙特利尔的威廉·道森爵士认为这些遗迹属于有孔虫类动物；W.洛根爵士将一些标本送给了已故的卡彭特博士，希望他能对这些标本进行仔细研究。早在1858年，W.洛根爵士就怀疑渥太华河畔的格兰德卡卢梅特石灰岩中的标本含有有机遗骸，但仅通过初步观察还无法确定这一点。后来，W.洛根爵士又在劳伦蒂亚石灰岩的格伦维尔地层中的岩块中发现了类似结构，最终威廉·道森爵士和斯特里·亨特博士揭示了它们的真实结构，并将其命名为“Eozoon Canadense”。

这些化石所构成的物质是由蛇纹石层与方解石层交替组成的。研究人员发现，钙质层代表了有孔虫原来的外壳，而硅质层则对应着这些生物体内的柔软部分。这一结论是通过将“Eozoon Canadense”的结构与其它结构进行比较得出的。

卡彭特博士此前已发现，某种微观结构是某些有孔虫类的特征。Eozoon不仅体型远大于其他已知的有孔虫，其大小之差很容易误导观察者；而且由于其生长方式极为不规则，再加上其整体外形也相当特殊，因此很难通过这些特征来识别它。只有通过显微镜观察其微小的结构，才能确定它的真实特征。卡彭特博士写道：“可以通过显微镜观察透明的薄切片，或者经过稀酸处理后去除了钙质部分、仅留下由燧石构成的腔室及其他空腔结构的标本，从而了解Eozoon的微观结构。这些结构非常精细，以至于可以判断‘原本有细小的伪足状结构从直径小于万分之一英寸的壳壁开口中伸出’”（图版III，编号64、65）。他在地质学会的会议上发表的论文中指出，他后来在波希米亚的蛇纹石标本、莫尔道附近的花岗岩标本，以及巴伐利亚的冈贝尔博士寄给C.莱尔爵士的蛇纹石石灰岩标本中都发现了Eozoon。这些标本也被认为是那种被称为“基础”花岗岩的组成部分，而罗德里克·默奇森爵士认为这种花岗岩相当于加拿大的劳伦西亚岩层。

如果将有孔虫的遗骸放入稀盐酸中，去除钙质物质后，就会留下有机成分，这些有机成分能够精确地保留贝壳的形状以及所有的开口和孔隙。贝壳中的主要成分是碳酸钙，不过许多有孔虫的贝壳中还含有少量石灰磷酸盐。

图331：
1. 从耳壳外层分离出的棱柱状结构；2. 来自石灰岩中的有孔虫骨骼；3. 在暗场照明下观察到的Polystomella crispa的贝壳。

纤毛虫。
我们现在面对的是一类结构具有极大多样性的动物，也就是所谓的纤毛虫。埃伦贝格曾认为它们具有极为复杂的组织结构，但后来的观察结果否定了这一观点，表明它们其实是由一个或多个细胞构成的动物，或是所谓“个体”的群体。的确，这些细胞或结合在一起的原生质会表现出极高的分化程度：它们拥有细胞核与液泡、口与食道，还有排列各异的纤毛或鞭毛，以及收缩纤维；其原生质可分为较致密的外层和较为流动的内层，此外还有角质的杯状结构及柄部。

在这几行文字中，我们简要地总结了那些微小生物的特殊特性，这些特性为显微镜研究提供了许多有趣的研究对象。

图332——Acineta，放大600倍后的图像（Warne）。

在被统称为纤毛虫的、分布广泛且在不同方面存在差异的生物群体中，存在着多种彼此差异极大的类型；从它们之间的相互关系以及与这一类群中其他生物的关系来看，它们所处的地位也各不相同。这类差异贯穿于整个纤毛虫类群之中。此外，还有相当数量的纤毛虫在某种程度上预示或体现了构成更高级组织结构——即后生动物——的各个细胞成分。以著名的绿眼虫为例（见第三版图版，编号67）。

或草履虫（编号74）及其近亲；它们似乎就是涡虫纲的原型。纤毛虫中还有另一类结构较为简单的群体，它们与奥帕林科动物有着明显且有趣的亲缘关系。此外还有许多其他物种（例如Acineta，见图版III，编号68），乍看之下似乎独立存在，与任何后生动物类型都没有显著相似之处。实际上，这些及其他多足类生物的功能仅仅是捕捉食物，然后通过每根触手末端的孔将食物送入体内。在Acineta中，只有部分触手具有吸盘功能，这些位于内部的触手负责摄取食物，而外部的触手则用于抓握。这种有柄的棒状身体（见图332）会附着在海藻或苔藓动物上，其体内有细胞核以及透明的囊泡；其胚胎具有纤毛。即便在那些令人感兴趣的海洋微小生物中，它也极具研究价值；有一两种物种生活在淡水中。螺旋口类的Spirostomum是该纲中体型最大的物种之一，在阳光下用肉眼就能看到它们——那些长约1/10英寸的细长金色线条。口裂延伸至身体长度的一半，一侧有纤毛环绕。身体呈圆柱形，表面覆盖着多排纤毛。它们的繁殖方式是通过中间横向分裂来实现。

鞭毛虫类——顾名思义，这类生物的特征就是拥有一根或多根鞭毛或鞭状附肢，这些附肢的基部位于较致密的原生质层中，内部则有细胞核和一个或多个收缩泡，此外还常常有一个鲜红色的色素斑点，显微镜学家将其称为“眼点”。单胞虫是该类中最简单的成员，常见于淡水池塘和植物浸出液中。其典型形态就是一个带有鞭毛的球形或椭圆形细胞。Volvox曾被归入这一类，但由于它含有叶绿素，因此应归入植物学范畴。领环类生物拥有杯状的领环，这些领环经常会分泌出角质质的容器或杯状结构，从而形成漂亮的树状群体。铠甲类生物的形态极为多样，其身体常常会延伸出带刺的突起。它们有两根长长的鞭毛，可以插入专门设计的凹槽中。不过其中最有趣、最引人注目的还是……

那些会发出蓝绿色荧光的小生物（夜光藻），其美丽的发光现象很早就引起了人们的注意。然而，直到本世纪上半叶，人们才发现这种发光现象其实是由于大量这类微小的水母状生物所导致的。

图333——夜光藻；放大150倍。图334——火囊藻；放大150倍。

夜光藻的体态呈近乎球形的囊状，外覆有一层坚韧的膜质壁。从囊壁上有一个带沟槽的开口，从中伸出有条纹的肌肉质鞭毛或触须，正是依靠这一结构，夜光藻才能在波涛汹涌的海水中游动。在同一沟槽中还有一条细长的鞭毛。在漏斗状的顶端，有一团原生质，它会形成一张由许多空泡构成的复杂网络，延伸至囊壁的内侧，人们认为荧光就是从这里发出的。夜光藻通过自我分裂来繁殖：首先收回鞭毛后形成囊状体，然后再分裂成许多带有纤毛的帽状孢子。有时两个个体会融合成一个，之后再分裂成孢子。

夜光藻主要生活在较浅的海域，但在温暖的开阔海域也能发现与其相关的物种，它们属于火囊藻属（图334）。其中一种品种的体态为完美的球形，没有大的鞭毛或触须。不过布奇利教授认为……

该物种实际上是更为常见、更为人熟知的那种生物的囊状或休眠形态。

已故的F.R.S.菲利普·戈斯先生是首位描述夜光藻的显微镜学家。经过仔细观察后，他在《自然主义者漫游录》中写道：“我有机会接触到那些被认为能产生海洋发光现象的微小生物。我发现，其中一个装满海水的玻璃瓶在夜间被手指轻触时，其水面各处会突然出现许多微小而明亮的闪光点。我把这个瓶子放在窗边，不久便在没有使用透镜的情况下，发现了大量正在各个方向游动的夜光藻微小球体。它们的游动方式十分平稳，很像我们淡水池塘中的团藻。它们会聚集成小群，一旦摇晃容器，它们就会从水面飞溅下来。由于它们极其脆弱且呈无色透明状，因此很难持续观察到它们；实际上，用肉眼就能清楚地看到它们，其直径在1/50英寸到1/30英寸之间。”

在众多的淡水鞭毛虫类生物中，有一种特别值得注意，那就是由已故的H.J.克拉克教授发现的Codosiga。这种微小的生物具有一个精致的漏斗形原生质突起或环状结构，这一特征在该类生物中较为常见。鞭毛位于口部的基部，而那个极为纤细的环状结构则限制了鞭毛的活动范围，只有通过精心调整消色差聚光镜及辅助设备，并配合广角物镜，才能看清它的真实形态与性质。如果给这种生物添加极微量的着色剂，就能更清晰地观察到它：那个漏斗状的结构其实是由原生质构成的，鞭毛就是通过这个结构伸入或缩回生物体的主体部分中（见图335）。在细长的柄状结构末端，可附着多达二十个或更多的个体。除去环状结构外，这种生物的身体长度在1/2500英寸到1/1200英寸之间。这类生物的栖息地是淡水。1869年，萨维尔·肯特先生在伦敦码头发现了这些有趣的鞭毛虫。

“这种特殊结构——即‘领环’——的真正作用，可以通过其引发的循环流动来体现。毫无疑问，这一结构在根足纲有孔虫类的伪足中存在对应的结构，因为那些伪足中也存在着类似的物质循环现象。整个属于鞭毛虫门且数量相对较少的这类生物，都以淡蓝绿色或荧光色而著称，这样的颜色有助于人们识别它们，即便使用放大镜也无法看清那具有特征性的‘领环’以及其中的鞭毛。”66

图335——Codosiga umbellata；从母体柄上分出的若干虫群，其鞭毛处于伸展状态，放大倍数为直径的650倍。

纤毛虫——从干草浸液中分离出的纤毛虫种类极为繁多。埃伦伯格所观察到的纤毛虫大多体型较大，属于纤毛虫中的高等类群，如草履虫、锥形虫、环虫、氧鞭虫和旋虫等。然而，这些仅占在我们潮湿气候条件下、尤其是在干草浸液中大量存在的鞭毛虫中的一小部分。通过对来自不同地区的干草浸液进行逐日观察，可以发现其中依次出现的物种数量之多实在令人惊叹，首先是Monas、Amphimonas和Heteromita；而细菌，无论是运动态还是静止态，始终存在，为显微镜观察提供了丰富的样本。67

旋毛虫科是纤毛虫中最为常见的科之一。该科的所有成员都可以通过其静止状态以及口器结构来识别。在少数属中，其结构会与这一典型特征有所差异，而一旦出现这种差异，就会表现为某个结构过度发育，而另一个结构则相应退化。例如，在螺旋虫属中，其周缘结构的外侧部分会退化，而内侧部分则会异常发育成透明且高度隆起的螺旋状膜。钟形虫类通常具有柄部，它们要么单独存在，要么形成分枝状的群体。锥形旋毛虫（图三，编号80）就是这类群体中的典型代表，其所有个体都连接在由中央收缩性纤维构成的细长分枝柄上，该柄被管状的透明鞘所包裹。还有许多其他类似灌木状的群体，它们的形态和特征各不相同。盖状钟形虫是一种有趣的物种，属于众多具有短柄的独居型生物之一（图337）。当这种生物受到干扰时，它的头部会向下垂落至柄部。人们发现这种生物也能形成群体；另一种名为卡尔塞乌姆的生物，其微小的分枝状结构看起来就像白色的小球体，一旦其细胞受到触碰，这些结构就会立刻以突然的动作向群体基部坠落。通过形成囊泡的方式，所有的旋毛虫以及许多结构更为复杂的纤毛虫都能够实现自我保护。如果它们生存的水域干涸，这些小生物就会将自己包裹在池塘底部的泥中。即便这些泥块被阳光晒干，它们也不会受到任何伤害，因为此时它们会碎裂成粉末，并被风带到很远的地方；但第一场雨过后，它们又会重新恢复活力，不久之后就会以自由游动的状态出现。

瓣状瑟里科拉虫（图三，编号72）拥有类似铰链的结构，当它收缩进自己的壳中时，这个结构就会像门一样关闭，从而有效保护它免受攻击。壳的兩部分都可以伸展。另一类纤毛虫也仅有少量的纤毛，不过虽然这些纤毛仅分布在身体表面，但它们的活动范围却非常广泛。这类生物都是自由游动的，属于氧毛虫属。它们拥有两个独立的进食口，这两个进食口都不位于身体的末端，也没有被任何结构包裹。

它们拥有致密的表皮。其运动器官为刚毛、振动纤毛或非振动性的纤丝或钩状结构，这些结构分布于不同位置，共同作用使得这类微小生物能够非常活跃地移动（见图版III，编号73和77）。典型的物种是贻贝动物幼体（Stylonychia，见图338），它广泛存在于各种水体中。它的身体呈椭圆形且扁平，长度约为1/100英寸。一端有一个漏斗状的凹陷即口部，口部边缘有纤毛，通向身体的内部。在图336中所示的Vorticella microstoma中，其身体由两个椭圆形结构组成：细胞核以及一个会周期性收缩的收缩泡。这种生物还可以依靠纤毛或刚毛来移动，并在口部形成水流。图版III中的编号70、71、72、73和74展示了这类有趣生物的典型形态。

图337——摇铃虫。图338——贻贝动物微体（Stylonychia mytilus）的表皮结构，放大250倍：a. 口部；b. 收缩泡；c. 细胞核。（Warne提供，放大倍数为直径的150倍。）

Balbini博士认为这些生物体内存在真正的有性生殖过程，但除了草履虫之外，尚未观察到这一现象的发生；甚至Gruber最近的研究结果也未能对此给出明确结论。不过据说某些固着生活的生物会进行接合生殖，比如Stentor属的生物。这类生物会从身体基部长出芽体，不久之后便能独立游动。喇叭虫（Stentor）是纤毛虫中较为显眼的物种，其体长在完全伸展时约为1/25英寸。它通常附着在水葫芦的背面，其形态会不断变化：收缩时呈小结节状，完全伸展时则呈现图339中的喇叭形，这也是它得名的原因。从其身上伸出的长纤毛……

其上部在开口边缘形成螺旋状结构，通向消化囊。收缩泡位于口部右侧。新个体是通过出芽方式产生的，由细胞核发育成带纤毛的胚胎形态。轮虫常见于淡水中，通常呈鲜绿色。这些小生物具有很强的再生能力：只要切片中还保留有部分细胞核，损伤就能很快得到修复。

轮虫，或称轮形动物（图339）——这一类动物属于较为高级的生物，其结构比之前所发现的那些更为复杂。绝大多数轮虫生活在淡水中，在浸过雨水的干草、沼泽苔藓以及房屋屋顶的排水沟中都很容易找到它们。这些令人着迷的动物之所以得名，是因为它们拥有旋转器官，这类器官由两个盘状结构组成，其边缘长有一排排纤毛，这些纤毛能产生水流将食物送入口部，从而形成仿佛车轮在旋转的视觉效果。纤毛的排列方式有助于将食物输送到轮虫的咀嚼器官或消化装置——一个由多组肌肉驱动的肌肉球体——以及胃腺和胃部。由于整个身体的透明度很高，因此可以很容易地研究其生理结构。轮虫的身体被两层角质膜覆盖，身体被分割成多个节段，这些节段可以像望远镜一样相互套叠。因此，当水分蒸发后，轮虫仍能长时间保持存活状态，并且能够抵御不同的温度以及腐蚀性物质的侵害。

轮虫为卵生动物，它们的卵十分显眼，共有三种类型。常见的软壳卵会发育成雌性轮虫，而较小且呈球形的卵则会产生雄性轮虫。夏卵通常带有刺或突起，仅有膜质外壳，一旦产下就会很快孵化，甚至在离开卵囊之前就已孵化。雄性轮虫的长度仅为雌性的三分之一，往往没有纤毛，似乎也没有消化道；实际上，它唯一的内部器官就是一个大型的精囊。哈德森博士和已故的戈斯先生在他们关于这些有趣“轮形动物”的研究中，根据轮虫的移动能力将其分为四个目，具体如下：(1) 根足目，即有根的轮虫；(2) 水蛭目，即类似水蛭、会游泳的轮虫。

以及像水蛭一样缓慢移动的生物；(3) Ploïma，这类生物能够依靠纤毛游动；(4) Scirtopoda，这类生物同样依靠纤毛游动，同时还能用节肢状的肢体跳跃。这些生物 further可被划分为不同的科。对于Philodina、Adineta、Brachionus等这类耐寒、耐热、耐旱的生物来说，要让它们全年都能存活下来其实非常容易。C. F. Rousselet先生成功地让轮虫的纤毛完全展开，最近他在伦敦皇家显微镜学会的晚间会议上展示了多达四百个处于自然且完好状态的标本，由于整个身体都经过了有效的染色处理，其神经系统比活体轮虫更为清晰可见。

图339：
1. 普通轮虫及其纤毛；b. 旋转状态；c. 角状结构；d. 食道；f. 外壳；g. 卵，足部从外壳中伸出。2. 处于收缩状态且静止时的轮虫，显示出身体的分节结构以及幼体的发育情况。3. 呈壶状的Brachionus，具有两个角状突起；a. 上颚；b. 外壳；c. 纤毛，旋转盘；d. 足部。4. Baker氏Brachionus，具有六根角状刚毛。

当纤毛开始活动时，它们会收缩；这些字母所代表的仍是与之前相同的内部器官；可见卵囊中充满了卵子。5和6为B. ovalis，其外壳是闭合的，且纤毛清晰可见。

还有一类名为Rotatoria的生物，它们拥有一个位于外壳边缘的旋转器官。目前这类生物的数量非常少。Œcistes就是该类生物的一个代表（见图版III，编号69）。有一个由纤毛构成的环状结构通向消化道，而咽部或口器则负责摄取食物。与其他轮虫一样，它们的视觉器官也是红色的，卵巢中包含多个卵子，如编号69所示。它们的外壳是一种透明的胶质层，生物可以缩进这种壳中；它们通过类似脚的尾部末端固定在底部。在这一属中，最有趣的是Floscularians。毫无疑问，这类生物堪称最美丽、最有趣的微小动物之一。

Stephanoceros被称为“有冠的生物”，其体长约为1/36英寸，被包裹在透明的圆柱形弹性外壳中，从外壳中伸出五根长长的触手，姿态十分优美。这些触手的尖端相互接触，形成了它名字的由来。触手上分布着几排短纤毛，这些纤毛能够抓住被捕获的食物，直到将其吞下为止。除了旋转器官外，它们的某个或几个裂片外侧还长有短而柔软的突起。水血管系统由两个管道组成，这两个管道源自位于胃部下方的一个小梨形收缩囊。卵子离开卵囊后会保持静止状态，直到纤毛发育成熟。Floscularians与Melicertans在形态上与Vorticellians、Stentors以及多孔动物中的Campanulariæ有相似之处。它们的纤毛在活动时的规律性不如其他Rotatoria类生物。当它们缩回透明的细胞中时，看起来就像是在自我折叠。通过外部外壳可以观察到它们的内部结构，卵子则被包裹在卵囊中；一旦被释放出来，它们也会保持静止状态，直到纤毛形成。整个这类生物都是进行显微镜研究的有趣对象。

Melicerta ringens——“带珠状的Melicerta”。在所有属于Melicerta类的“有角Floscularia”生物中，这种是最美丽的。它的晶体状身体被包裹在透明的外壳中，外壳顶部比底部更宽，外壳颜色为深黄色或……

其颜色为红棕色，逐渐会被各种形状的颗粒所覆盖，这些颗粒通过一种特殊分泌物粘合在一起，而这种分泌物在水中会硬化。该生物的名字正是来源于这些看起来像一排排珠子的颗粒。戈斯先生对Melicerta ringens的建造本能做了精彩的描述：“这是一种极其微小的生物，肉眼几乎无法察觉，它居住在一个由自己逐个制造并堆积而成的颗粒构成的管状结构中。它就像一位建筑师，不仅一块块地建造自己的‘住宅’，还会利用周围收集到的物质，在自己体内的模具中将它们塑形。”

构成外壳的颗粒排列得非常整齐；在一只长度约为1/30英寸的完整个体中，可以数出15排纵向排列的颗粒，总计约32排。当它逐渐暴露出来时，会突然有两个圆形的较大结构膨胀起来，与此同时，可以看到一圈纤毛正在做着惊人的运动。

将胭脂红混入水中后，就能清楚地观察到纤毛的运动轨迹，景象十分奇妙。这些颗粒会被抛向圆盘的边缘，然后从较大的花瓣之间的通道中流过。如果色素含量较多，浑浊的流体就会迅速流走，使我们无法看清发生的情况；而如果色素较少，我们就能看到这些颗粒沿着圆盘表面精确地移动，跟随表面的不规则轮廓行进，像一支支船只绕过陡峭的海角一样，依次进入下方的杯状结构中。戈斯先生认为外壳中的颗粒可能是在那个杯状结构中形成的，于是他观察了这种生物，果然看到它如预期般将头部向前弯下，一两秒后又将其抬起——此时那个杯状结构已经失去了里面的内容物。它立刻又开始填充内容物；当杯状结构被填满，且内容物在旋转作用下凝固起来（可能是由于唾液分泌物的作用），它又会再次将头部弯向下方的边缘，将其中的颗粒倒出。他反复观察了这个过程，最终发现许多深红色的颗粒被堆积在黄棕色的颗粒之上，不过排列得相当不规则。当某一部分有足够多的颗粒沉积之后……

这种动物会突然在它的壳中转身，然后将一些物质沉积到另一处。它需要两分半到三分半的时间来制造并沉积一个颗粒。

梅利塞尔塔通常生活在清澈的池塘、水车塘以及水流平缓流动的其他地方。如果把一些水生植物带回家，放入一个小玻璃容器中，再用放大倍率约为50倍的显微镜仔细观察，很可能会看到一些呈红棕色的细小突起附着在植物上；这些就是梅利塞尔塔的管状外壳，经过短暂休息后，就能看到这些生物的长度已经达到1/12英寸甚至更长。

多孔动物门。海绵纲。

海绵——“多孔动物门”这一名称是由已故的格兰特博士提出的，用来指代那些被称为海绵的奇特生物。海绵存在于所有的海洋中，约有2000种，其大小从针头大小到数英尺高不等，重量也从几粒谷物到一百多磅不等。海绵的形状多种多样，有杯状、花瓶状、篮状、树状，但也常常呈现为无定形的团块。它们在活着的时候有着各种不同的颜色和质地，有的柔软如胶质，有的肉质，有的像皮革，还有的是石质的。1825年，罗伯特·格兰特博士在显微镜下观察了一块活的海绵碎片，从而对海绵有了更深入的了解。当他把这块海绵放在他用来保存它的玻璃容器旁时，他看到有液体不断从海绵的较大开口处流出，于是立刻确信确实存在水流从这些开口处流出。他又加入了一些细小的白垩粉，然后观察到了那些颗粒。

水流被驱入海绵内部，然后又通过不同的路径流出去。为查明这些水流的成因，有必要更仔细地观察海绵的解剖结构。为此，他切下或剥下薄薄的切片，发现整个海绵组织由许多带鞭毛的腔室组成，这些腔室内含有球形及其他形状的物体，且腔室间有孔隙相连。每个腔室的直径约为1/500英寸，这些腔室通过较宽的开口通向一个共同的空间或通道，进而与其他腔室相连，最终形成更大的出水通道。海绵的各壁都覆盖着扁平细胞，而在带鞭毛的腔室中，活细胞则呈圆柱形，其自由端长有鞭状附属物，即鞭毛。此外，这些腔室的上缘还扩展成一层薄的透明环状结构，使得鞭毛似乎起源于这个“盆状”或“漏斗状”结构的中心。水流在海绵体内的流动是由那些环状细胞中的鞭毛推动的——这些鞭毛将腔室内的水搅动，使其流入通往出水口的通道中。与此同时，水也会从皮肤上的孔隙进入这些带鞭毛的腔室。进入海绵的水带来了含氧的海水以及诸如硅藻和原生动物之类的微小食物颗粒；而从出水口流出的水中则含有大量由生物活动及无法消化的物质产生的碳酸。那些位于通道内壁的细胞负责气体的交换，并吸收食物颗粒。

格兰特教授的细致而富有启发性的研究始于他对那种附着在岩石上的小型英国海绵（Spongia coalita）的研究。他凝视这种海绵的时间长达“25分钟，最终因疲劳不得不移开视线”。这种海绵依靠根状结构固定自身，水流从茎部和主体进入，主要通过位于枝条上的出水口流出。图341展示的是一种淡水海绵的带鞭毛腔室截面，图中可见环状细胞。（Vosmaer）

目前，关于海绵消化生理机制的了解还远远不够，因此无法就此问题做出明确结论。在以胭脂红为食的海绵标本中，其领细胞内含有大量颗粒；而在其他标本中，皮下腔室内的扁平细胞则充满了色素颗粒。从鲍尔班克所著的《英国海绵类动物》一书中（1864年及1874年出版），也未能获得有关该主题的任何重要信息。实际上，这些资料几乎仅对海绵的特定鉴定具有参考价值。最简单的活体海绵之一是地中海海藻上发现的Ascetta primordialis，其微观结构是可以被观察到的。在这种结构简单且无分支的状态下，它形成一个高度约为1/25英寸的微小白色囊状结构，顶部有一个宽大的圆形开口，底部则逐渐变细形成柄部（见图342）。囊壁非常薄，上面布满孔隙，水可通过这些孔隙进入囊内。囊壁由两层组成：内层是领细胞，外层则是含有变形虫状结构以及透明三棱形针骨的胶质基质。这些针骨既起到支撑囊壁的作用，也如同所有海绵一样构成孔隙的框架。如果去除针骨骨架，并假设管状结构更为球形，就可以得到“奥林图斯形态”，这种形态被视为所有海绵的假想祖先。当囊壁变厚、出现褶皱或形成囊袋/管道时，就会形成管道系统。在这些通道之间，会形成从内部或褶皱腔体流向外部管道系统的初始水流通道。

在英国沿海的海藻上，有一种常见的纤毛状海绵，它看起来像一个高约一英寸的白色囊状物，开口处有一圈玻璃状的针状结构。该囊状物的垂直腔体被密集排列的水平管状结构所包围，这些管状结构的内端通向中央腔体，而外端则终止于封闭状态。囊状物的中央腔体被扁平细胞所包围或覆盖，放射状的管状结构则被环状细胞所覆盖，而且这些管状结构的壁上有许多孔洞。在这些密集排列的管状结构之间以及其外部，就是进水通道。在另一种同样常见的英国海绵——格兰蒂亚中，这种海绵会形成小的扁平白色囊状结构，其管状结构的外端覆盖着一层原始的皮质层。在格兰蒂奥波伊斯这种海绵中，皮质层变得相当厚；由于该物种的放射状管状结构更加分支，中胚层也更为厚实，因此进水通道也变得更加复杂。常见的硅质海绵与钙质海绵的发育方式不同：硅质海绵是从顶部开口、底部平坦的空心圆锥形囊状结构开始发育的；在非常早期的阶段，球形的鞭毛状腔体就会在囊壁上形成一层乳突状结构。普拉基纳是最简单的硅质海绵之一，它会在石头表面形成一层肉质的壳，这层壳实际上是一个底部平坦的囊状结构，以吸盘状的方式附着在石头上，其余的囊壁则形成简单的褶皱。这些褶皱之间以及外部空间构成进水通道，而褶皱内部的空隙则构成出水通道。褶皱壁上的每个鞭毛状腔体都通过多个孔洞与进水通道相连，同时通过一个较大的孔洞与出水通道相连，水流则从中央的开口处流出。由此我们可以大致了解所有常见海绵的构造方式。在那些结构更为复杂的海绵中，比如金星花篮海绵，其细胞是由大量的硅质针状结构构成的网状结构形成的。细胞群聚集在基质中，并分泌出由圆柱形纤维和针状结构构成的网络，虽然这些结构在某种程度上仍然是独立的，但它们却能很好地起到支撑作用。除了提供支撑之外，这些骨架状针状结构还能帮助海绵抵御小型动物的攻击。通过图343所示的巴雷蒂多孔海绵的切面，我们可以较为清楚地了解海绵的内部结构。

图343——巴雷蒂海绵（Bowerbank）。

该海绵的切面图，显示了其骨架纤维的放射状排列结构以及海绵中胚层的一部分，图像放大了50倍；a. 边缘间隙；b. 基部边缘间隙；c. 嵌在海绵表皮中的卵子；d. 大型三叉状针状结构，其顶端形成了边缘间隙的基底区域；e. 位于海绵细胞间隙顶部的弯曲三叉状防御与攻击用针状结构；f. 海绵间质膜的一部分，其中布满了微小的星形针状结构；g. 外部防御针状结构的次级系统。

繁殖方式——就繁殖方式而言，中胚层中同时存在雄性细胞和雌性细胞。雄性细胞通常通过细胞核分裂产生大量精子，每个精子都具有锥形头部和一条长而可振动的纤丝。卵子则表现为大型圆形细胞，当聚集在一起时，外观类似于……

微小海绵在受精后会开始分裂，最初分为两个细胞，随后继续分裂，最终形成一团细胞群（如图343所示）。卵形胚胎的外层会逐渐变成圆柱形，并长出纤毛，不久之后就会变成一个独立的微小椭圆形结构。如果在秋季将面包屑海绵切开，就能在其组织中看到呈亮黄色的胚胎。将这类标本置于水中后，可以看到胚胎从开口处游出，以宽端朝前自由游动。经过24小时的独立生存后，胚胎会停止移动，用其变平的宽端固定下来。接着，内部较大的颗粒状细胞会破裂并覆盖在外层的纤毛细胞上，而这些纤毛细胞则成为成年海绵的领圈细胞。受精卵发育后会形成只有一个开口的微小海绵。而那些具有众多开口的巨大海绵结构，既可以被视为由多个个体组成的群体——每个开口代表一个个体；也可以被认为是一个整体，由于身体的不断生长，需要形成新的通道来输送营养物质。生活在世界各地池塘、运河、湖泊和河流中的某些淡水海绵（属于Spongillidæ科），一旦受精就会立即开始分裂，形成椭圆形的带纤毛的结构，其外观与最简单的珊瑚种类之一Monoxenia的原肠胚有些相似。淡水海绵呈绿色，这是因为其表面附近的细胞中含有大量颗粒状物质；不过这种颜色并非由叶绿素产生的，因为将它们放在阴暗处时，它们的颜色会变为浅灰色或黄褐色；而如果完全置于黑暗环境中，它们则会完全失去颜色。

图十六

海绵的骨骼与针骨。
有些海绵除了含有胶质基质外，完全没有骨骼结构；在某些样本中，其骨骼主要由沙子等外来颗粒或有孔虫的残骸构成。另一些海绵的骨骼则由碳酸钙组成，这类海绵属于钙质海绵纲，其针骨为白色且不透明；但将这些针骨放入盐酸中后，骨骼会因反应而溶解，只剩下透明的玻璃状针骨。不同种类的海绵在针骨结构上存在很大差异，从第十六版图中所展示的少数典型标本即可看出这一点。即便处于化石状态，这些标本的结构也依然保持不变，因为构成它们主体的二氧化硅具有不可破坏性，只有钙质成分会在接触空气或经盐酸处理后被分离出来。唯一能观察到的差异在于……

人们注意到其透明度有所提高，而当将它们置于加拿大香脂中时，在偏光下观察会显得更加美丽。
日本的“玻璃绳”海绵——Hyalonema，由200到300根透明的二氧化硅纤维组成，这些纤维呈现出如最精美的玻璃制品般的丝滑光泽；每根纤维长约18英寸，中间部分的厚度与编织针相当，逐渐向两端变细直至形成尖端；整束纤维像绳索一样盘绕成螺旋状，中间和下部的纤维由于各纤维之间的永久性扭转而保持紧密盘绕状态，而螺旋上部的纤维则变得松散，彼此分开。螺旋外侧的刺状结构贯穿整个长度，每根刺大约占据螺旋结构的2.5圈。其中一根较长的刺，其直径在中心处约为1/3线，逐渐向两端变细。这种呈螺旋状的刺状结构占据了该刺总长度的一半以上。在嵌入海绵中的螺旋下部，这些刺状结构会变直，并逐渐变得极为纤细，最终细到几乎无法辨认其末端。
在海绵的中胚层以及生殖孔内，人们发现了一种深棕橙色的萎缩膜，后来确定这是一种寄生息肉。由于最初是在日本玻璃海绵的早期标本上发现这种息肉的，此后在所有这类奇特的海绵上都能找到同样的寄生生物。嵌入泥沙中的部分上方的茎部表面覆盖着由寄生息肉构成的疣状外壳。1860年时，欧洲博物馆里的所有Hyalonema标本的茎部都长满了Palythoa寄生虫，许多标本的身体上也还有另一种寄生虫，所幸的是这种寄生虫不会形成砂质外壳。由于这些息肉没有骨骼，它们会完全干枯，除了之前提到的那种痕迹外不会留下任何其他痕迹。不过与真正的寄生虫不同，这些息肉并不以海绵的汁液或柔软组织为食，也不共享海绵的食物，只是附着在海绵上，以能够接触到的任何食物为食。
“挑战者号”潜水器从深海中打捞出了许多全新的玻璃海绵物种。其中最美丽的几种……

这种海绵被称为木匠玻璃海绵（学名：Pheronema），其结构由围绕在细小中央轴管周围的同心层状硅质构成。这些层状结构形成了类似纱网的网络，但整体结构并不规则。

关于海绵的有趣之处之一，就是某些种类的海绵具有钻入各种物质的本领，而那些物质的硬度本应足以抵御这类看似微不足道的生物的侵袭。无论是活的还是死的贝壳、珊瑚，甚至是坚硬的岩石，都会遭到这些不起眼的破坏者的攻击，逐渐被分解，最终使那些原本毫无用处的物质能够被其他生物利用，从而满足它们的生存需求。

这类会钻孔的海绵属于格兰特博士所定义的Cliona属。它们呈分枝状，或者由通过细小茎连接在一起的裂片组成。一旦钻入贝壳或其他含钙物质中，它们就会通过贝壳外壁上的孔洞来保持与水体的连通。对于如此低等结构的生物而言，究竟是如何实现如此惊人的能力的，目前仍存在疑问，因为要了解像Cliona celata这样在完全黑暗环境中活动的动物的习性，面临着极大的困难。汉考克先生在其关于钻孔海绵的珍贵研究中认为，这些海绵的挖掘能力源于其表面附着的无数微小硅质晶体颗粒，他认为这些颗粒是通过纤毛的运动来发挥作用的。无论这种运动机制究竟如何，毫无疑问的是，这些海绵一直在默默地破坏海底的含钙物质——可能是那些结构更为复杂的动物的贝壳外壳。在很多情况下，它们甚至会对活的软体动物构成严重威胁，因为它们能够彻底钻穿软体动物的外壳。在这种情况下，被入侵的动物别无选择，只能在自己与这些不速之客之间形成一层新的贝壳物质，以此将它们隔离开来。

通过仔细研究海绵纲的结构与发育特征，不得不承认它们更属于鞭毛虫原生动物，而非其他任何类群。已故的克拉克教授持这一观点，萨维尔·肯特先生也完全同意这一看法。综合所有证据来看，关于领鞭毛虫与其他鞭毛虫原生动物以及海绵之间存在的密切关系，几乎不存在任何疑问。看似复杂的海绵结构中，最基本、最重要的组成部分，就是那些栖息在海绵间隙中的领状鞭毛虫个体，它们以不同的分布方式存在。从结构与功能上看，这些领状虫体与Codosiga、Salpingœca和Proto-spongia等属中的领状虫体完全一致。无论在哪种情况下，这些领状结构都具有相同的结构和功能，存在相同的循环系统，也以相同的方式捕获食物。它们的体内都有位于中央的球形细胞核或内质，以及一系列有节奏地收缩的囊泡。在发育与繁殖方面，两者的过程也极为相似：两者最初都是简单的阿米巴或单鞭毛虫，其最早阶段并未出现后来才出现的领状结构；过一段时间后，它们会收回领状结构与鞭毛，恢复为阿米巴状态；随后聚集成团，进入静止或包囊状态，再分裂成多个孢子体，从而确保该物种的延续与传播。整个过程与球形团藻这类原植体类似——球形团藻会从其内部释放出自由游动的芽体，这些芽体由双鞭毛虫细胞聚集而成。而处于孤立状态的海绵芽体，则可以与鞭毛虫类如Synura、Syncrypta和Uroglena的自由游动的亚球形群体，或是Codosiga和Anthophysa的附着型亚球形群体相媲美。

棘皮动物、水螅动物、多孔动物、蠕虫状动物。

《图芬西部》，埃德蒙·埃文斯著。
图版IV。

第三章：动物植物、腔肠动物、水母、珊瑚、水螅纲动物。

对腔肠动物早期发育过程的研究表明，它们的内部腔体实际上只是其内部结构的规则放射状延伸物。这种发育结果形成了一种在整个动物界中都不再出现的结构特征：存在一系列彼此相互连通的腔体，没有封闭的血液循环系统，也没有专门的呼吸器官。此外，属于这一大类群的所有动物都具有放射状结构——从上方观察时呈典型的星形；若将它们横切，每个横截面上的各个部分都会围绕中心呈对称排列。虽然还有其他具有放射状结构的动物，如棘皮动物，但后者的辐射数通常为5，而腔肠动物的辐射数则是4、6或更高数值的倍数。不同腔肠动物的骨骼或支撑结构各不相同；当腔肠动物形成钙质结构时，这些结构也与海胆的壳截然不同。在所有情况下，它们身体的前端都长有一圈或多圈触手，这些触手始终保持柔软，形态宛如花朵。在自由生活的腔肠动物中，发育最为完全的是海葵和水母。它们没有任何坚硬或钙质的骨骼，但在自然学家和显微镜学家看来，它们却是动物植物中最美丽的生物。图344——高贵海珊瑚。

尽管水母纲的形态多种多样，但它们似乎与棘皮动物一样无法实现更高级的进化，也未能在淡水环境中取得进展。不过，该类群中一些最简单的形态有可能演化出更高级的动物形式；而海葵、珊瑚等则是那些原始简单形态的后代，其组织结构几乎保持不变。

图345——绿色水螅，附着在芦苇属植物的茎上。

该类群的典型代表是水螅，这是一种淡水多毛类生物，通常附着在许多水生植物的叶子和茎上，或是漂浮的木块上。显微镜学家们已熟知两种水螅：绿色水螅，其颜色为绿色；另一种则是普通水螅，颜色稍深，这可能与它的食物种类有关。第三种较为少见的水螅是带状水螅，它与前两种的区别在于触手的长度——当触手完全伸展开来时，其长度远远超过前两种水螅的触手长度。

上述淡水水螅类的体长在八分之一英寸到三分之一英寸之间，通常由一个、两个或更多分支构成的简单结构组成。它们的外形与水螅纲生物的触手水螅极为相似，后者也拥有环绕其身的触手。将它们放入水中且不加以干扰时，它们往往会附着在容器壁上，此时便可用中等倍率的显微镜仔细观察它们。可以看到，它们会将触手伸展开来，如同细丝一般，抓住任何经过的微小生物，然后通过这些触手将其送入能够大幅扩张的口中。所有水螅都拥有刺细胞，借此可以麻痹猎物。许多水螅体型较大，还会伸出长长的有毒触须；此外，它们还拥有较小的光滑细胞，其功能似乎有所不同，但具体用途尚不清楚。水螅通常通过从身体上长出的芽来繁殖，这些芽会在一段时间内仍附着在母体上，有时甚至能再长出一两个较小的芽。卵则是在囊状或疣状突起下的外胚层中形成的。成年水螅可以被切成多块，每块都能发育成一个新的个体。这种繁殖方式最早是由博物学家特伦布利在1739年尝试的，他的相关实验在上个世纪中叶引起了众多博物学家的极大兴趣。图346展示了处于不同发育阶段的水螅 Fusca的形态。

图346。

1、2、3：处于不同发育阶段的九头蛇水母；4：多形斯滕托尔水母的群体；5：恩格伦纳水母；6：单细胞生物。

属于这一科的水母，其身体结构主要由均匀分布的囊状颗粒构成，这些颗粒通过细胞间的结缔组织相连，因此能够大幅伸展或收缩，从而使这类水母能够呈现出多种形态，并将身体及触手伸长到几乎看不见的程度。正是由于它们在这一点上与传说中的九头蛇相似，才有了这样的名称。它们的抓握器官被称为“哈斯塔”，它位于触手的末端，是一个囊状结构或开口，在其中可见一个碟状的囊泡，囊泡上支撑着一个微小的卵形结构，而该结构上则有一块尖锐的钙质物质，被称为“箭头”。尽管淡水九头蛇水母……

作为这类动物的典型代表，海洋动物中还包括数量更为庞大的珊瑚、水母和海葵等。另一类较小的动物是栉水母，虽然它们属于这个亚界，但其确切的分类位置至今仍未确定。不过，它们确实是十分有趣的生物——身体呈透明状，形状有的像苹果、瓜类或弗里吉亚帽，有的则形成长度相当可观的带状结构；除贝罗埃属外，所有栉水母都具有极高的透明度。它们生活在开阔的海域，只有当被洋流或强风驱赶至近海时才会出现。在水中，它们的姿态通常是垂直的，嘴巴朝下。该类动物名称的由来在于其身上对称排列的“肋条”，这些肋条实际上是由一排排短小的横向梳状结构组成，每排梳状结构上又长有纤毛，这些纤毛随着波动而摆动，从而起到游泳或推进的作用，其活动方式由动物的意愿决定。栉水母还拥有口部伞状结构，以及带有毛发状分支的捕食触手。这些触手附着在动物身体两侧，能够伸出来或缩回体内的囊袋中。这类动物的运动器官种类繁多：例如，Cydippidæ科的动物仅有触手，但这些触手长度极长，既可用于捕食也可用于控制方向。在栉水母中，最有趣且最美丽的当属贝罗埃科，这类动物的外形类似弗里吉亚帽（图版XVII，e）。它们的嘴巴很宽，但似乎没有捕食触手，然而它们却是肉食性动物，甚至会吞食同类。该属的许多物种具有发光能力，其体内没有刺细胞，而是有小型球形突起，周围环绕着粘性小球，食物会被这些小球缠住，而且这些结构似乎一直处于活跃状态。

图版XVII

动物界中的刺胞动物门包括海葵、珊瑚、水母等海洋生物，以及淡水中的水螅；它们之所以被称为刺胞动物，是因为具有一种非常特殊的结构——所谓的刺细胞。这些刺细胞不仅是攻击性武器，也是防御工具，所有属于这一类的动物都拥有它们；正是由于有了这些刺细胞，原本结构简单的水母才演变成了真正的刺胞动物。其主要变化体现在外壁与内层消化组织之间的胶质层上。不过，暂且不讨论其结构与相互关系，只需特别关注那些刺细胞即可。这些细胞的大小差异很大，但它们的基本特征并未改变。细胞的原生质会变成一种相当坚硬的物质，包裹着椭圆形或圆柱形的囊泡。与这些细胞紧密相连的还有……

这种尖锐的突起高出外层覆盖物很多，被称为刺细胞。在囊泡内部，有呈螺旋状卷曲或杂乱缠绕的长丝状结构或空心管，这些结构其实是囊泡的延伸部分，但方向朝外。这种管子的长度是细胞的20多倍，尖端锐利，表面有两排细小的、呈螺旋状排列的倒钩。当刺细胞受到触碰或刺激时，这种长丝会猛地弹出，同时像手套的指头一样翻转过来。只要长丝仍保持在囊泡内，那些倒钩就仍位于管子内部；而一旦弹出，它们就会转向外部。那根卷曲的长丝似乎含有某种有毒物质，当管子弹出时，这些有毒物质就会被释放出来，从而在猎物被刺中的部位造成伤害。因此，除非猎物的力量强于攻击者，否则它根本无法逃脱。挣扎越激烈，为杀死猎物而被释放的囊泡数量就越多。

图347——刺胞动物的刺囊。
1和2：收缩状态的触丝；3：部分伸出的状态；4：完全伸出的状态。放大倍率×600。（Warne.）

水母纲——在刺胞动物中，发育程度较高的就是水母。而管水母类，以葡萄牙战舰水母为代表，则是游泳水母中发育最为成熟的类型，其个体之间存在多种变异与组合形式。最著名的管水母类的触手上布满了刺囊，其刺痛感类似电流冲击。挑战者号深海探测任务发现了一些极为有趣的水母种类，由于它们的幼体形态极为奇特，为显微镜研究提供了大量素材。在水螅纲中，存在许多不同的生活史类型。以水母为例，它的卵不会形成群体，而是直接孵化成水母态。还有些物种的卵会形成群体；另外还有一些物种的雌雄个体并不会以水母形态游动。后者曾因为有一些以爬行方式在地面移动的奇特个体而被赋予了新的名称。这种爬行的水母（Clavatella prolifera）有六条触手，触手末端带有真正的吸盘，它依靠这些吸盘像踩在高跷上一样行走，每条触手上还长有短柄，柄的末端则布满刺囊。它拥有可伸展的口管，以海藻上的小型甲壳类动物为食。

在那些以水母形态游动的物种中，Corymorpha mutans是一个非常有趣的例子。这类水母会游动一段时间后，用众多丝状附肢牢牢固定在沙子里，然后在那里准备进行下一次变态。作为那些不以水母形态游动的物种的例子，可以看看那些生长在海岸边的、外形类似羽毛的植物状生物——Sertularia（图358，编号12）和Plumularia。Plumularia primata见图348。这些类群的其他成员可见于第四版图中的95-99号。

图348——Plumularia primata与Doris tuberculata，它们附着在海藻上。

图349——刺海鞘的雌性群体。
a, a为营养个体；b, b为雌性个体及卵群。图像经过高度放大。——（Warne绘制）

除了营养个体之外，还有产卵的个体，但这些个体不会变成能自由游动的个体。有一种小型海鞘既没有分支也没有羽状结构，那就是刺海鞘，它分布于北海和挪威海岸，会附着在腹足类动物的壳上，尤其喜欢那些有寄居蟹栖息的壳。所有个体共有的部分就是那层附着在壳表面的类似皮肤的组织。在某些部位还会长出刺状突起，而沿着水螅茎部延伸的营养管则延续至属于该群体的膜中，如图349所示。

具有营养功能的个体拥有长触手、口以及消化管。雌性没有口，其食物是通过来自有营养功能的雄性的管道系统输送给它们的。这些用于繁殖的个体则拥有刺丝而非触手，以此来保护自己的卵。带有纤毛的幼虫会在极短的时间内游走，去建立新的群体。

那些能够自由游动的水母（见图350及插图XVII的c和d）属于水母纲。这类水母的特点在于它们色彩柔和，而且其神经系统结构只有通过染色才能看清楚。在纽西兰海岸6000英尺深的海底，人们发现了许多新奇的水母物种，它们的大小从1英寸到20英寸不等；许多水母的边缘分布着4到8或10只眼睛。

珊瑚虫纲——从能够自由游动的水母，我们现在转向另一类永久固定生活的多孔动物，即海葵和珊瑚。Monoxenia的发育始于卵，该卵会不断分裂成多个部分（见图351的C、D和E），这一过程是动物界中常见的“卵裂”现象。在这个例子中，最初的形态是一个看似中空的球体A，内部仅有一层细胞G。每个细胞都会伸出长长的纤毛或鞭状突起F，借助这些纤毛，幼虫能够在母体水螅体的体液中游动。随后，球体的一半会包裹住另一半H，从而形成所谓的原肠胚I、K。Monoxenia的原肠胚阶段属于最简单的类型，幼虫形成一个囊状结构，其壁由两层细胞构成：外层的表皮和内层的内皮。从扁平的盘状结构H到具有狭窄开口的囊状结构的转变十分明显。既然所有腔肠动物都起源于类似的幼虫，且它们各种复杂的生理结构都是从简单的原肠胚发展而来的，这一事实便为理解它们的解剖结构提供了重要线索。在这些发育过程中，细胞数量不断增加的内皮层会继续存在下去。

胃及其附属器官周围有一层连续的衬里，而外胚层则形成角质结构。

图351——达尔文单腔珊瑚的发育阶段，放大倍率600倍。——（Warne绘制）

在这两层结构之间还存在着第三层中间胶质层，即中胶层，肌肉和结缔组织便存在于这一层中。在某种珊瑚的中胶层中会发生钙化作用；不过，对于那些能够形成巨大珊瑚礁的珊瑚来说，这种内部钙化作用所起的作用微乎其微，它们最重要的钙化作用发生在体外。在达尔文单腔珊瑚中，虽然尚未观察到从囊胚幼体到成体的转变过程，但这一转变过程是如何发生的却是毋庸置疑的，因为其他物种的这一转变过程已经被详细观察记录下来。幼体会用靠近口部的那一端附着在物体上，纤毛会消失，随后前端会折叠起来形成口管。

该生物的纵向轴使其与胃部分开，从口部周围长出八条中空的触手，这些触手或是体腔的延伸，或是胃部的直接延续。

与所有其他珊瑚一样，Monoxenia也会通过卵来繁殖，这些卵要么形成于放射状隔壁或隔膜上，要么形成于这些结构的自由边缘上，随后通过口部被排出体外。通常情况下，这些水螅体要么为雄性，要么为雌性；但在形成群体生活的物种中，两种性别的个体往往混居在一起。Monoxenia可被视为最简单的规则放射状水螅体类型——其各种器官都围绕中心轴呈规则环状排列，口部也是圆形的。从海克尔对这种简单水螅体的描述中，我们便能立刻明白构成珊瑚礁的究竟是何种放射状动物。“地球上没有任何花园能比得上环绕澳大利亚北部海域的那些珊瑚花园。当潮水退去，蔚蓝的暮色中，珊瑚礁以对称的姿态排列成层，其间还有翠绿色的通道贯穿其中，这些通道穿过各种颜色和色调的珊瑚，一直延伸到深处的海峡中。”

在不断生长的珊瑚群体中，各个个体通常保持着有机联系；也就是说，每个个体首先满足自身的需求，然后再将多余的养分分给其他个体，有时是通过一套连续的管道系统来实现的，这些管道会穿透那些常常将不同个体分隔开的钙质物质。因此，整个群体在生理上可视为一个拥有多个口部的单一生物体。也有一些个体保持独立状态，比如那些呈倒金字塔形状、通常被称为“海蘑菇”的Fungidæ类生物，它们种类繁多。这类水螅体的颜色为白色，呈扁平的圆形，由薄片或鳞片构成，嵌入半透明的胶状物质中，内部则隐藏着一个水螅体；而用于将生物体固定在岩石上的足柄则是钙质构成的（图352，编号1）。

图352——海葵。
1. 红海葵，触手处于伸展与收回状态；2. Heticictis bellis；3. H. bellis，从上方观察的形态。

六放海葵并非如其名称所示仅有六条触手；实际上，在一些体型最大、最为美丽的海葵中，触手的数量要多得多。这类海葵的共同特点是独居生活、体型较大，且拥有鲜艳多样的美丽色彩。它们的内皮较为坚硬，当海葵收回触手并将身体闭合时，很难侵入其内部。不过，它们并不会像真正的珊瑚虫那样在体内或体外分泌钙质骨骼。在六放海葵中，海葵（见图352）是最为常见的种类。

这些色彩斑斓的生物大多附着在幼体选定的位置上；少数物种则用身体的后部钻入沙子中，或建造外壳作为栖息地。它们是食量极大的动物，能够吞食大块的肉类，甚至贻贝和牡蛎，依靠长长的触手将猎物吸入口中。营养充足的海葵会频繁更换表皮，在此过程中它们会紧紧收缩身体；脱下的表皮则会形成一圈松散的环状结构，环绕在基部。Heticictis bellis常常附着在螃蟹和蜗牛的壳上，从而被带到新的栖息地。

图353——海葵Actinia effœta的幼虫，经高度放大后的图像。

由于海葵易于被人工饲养，因此可以密切观察其繁殖方式。除少数例外，它们都是由卵发育而来的；几周后便会孵化出带有纤毛的幼虫，这些幼虫的形态极为奇特，宛如带盖子的罐子或壶状结构（如图353中的Actinia effœta所示）。它们仿佛是陶瓷艺术大师的杰作。不过，这些幼虫的透明度极高，以至于能够看到其内部的神经和血管结构，而通过染色处理后，这些结构会更加清晰可见。大约一周到十天后，它们会停止移动并脱落纤毛，随后在附着过程中会长出第一根触手。

在某些物种中，幼小的海葵会在亲体的体腔内完成整个发育过程。大多数海葵都拥有数圈或多或少呈圆柱形的触手；还有一些特别美丽的物种，除了常规形状的触手外，在普通触手圈的内部或外部还长有分叶状的触手。

类似叶状的触手与抓握器官。它们属于红海中美丽的Crambactis科。在这些抓握触手之下，还有一圈形状与前者不同的、更为粗壮的触手，呈纺锤形。海葵的所有触手都是中空的，顶端有一个小孔；当海葵迅速闭合触手时，可以看到有水从该孔中喷出。

真正的珊瑚——从前面的描述中可以看出，六放珊瑚纲中的软体生物既有单独生活的个体，也有聚集在一起形成群体结构的个体。珊瑚中也存在同样的多样性，不同之处在于，那些负责形成骨骼的珊瑚虫会结合在一起，在最适宜的位置构建出坚固的结构。我们沿海地区发现的珊瑚通常都是体型较小且单独生活的，其中最为人熟知的是猩红色扇形珊瑚Flabellum，其特征是具有裂缝状的口部。从侧面看，它就像一把边缘固定着的迷你扇子，而在其内部则有一排发育完全的触手突出出来。这类珊瑚还存在一种有趣的出芽现象：芽体会脱落，处于出芽状态的珊瑚可能被视为Flabellum的不同物种。这种珊瑚的颜色是极为透明的红色。尽管单独生活的珊瑚很有趣，但在数量和形态上，那些能够形成复合群体的珊瑚更为出色——也就是说，这些珊瑚的芽体不会脱落，而是继续在温暖的海洋中构建珊瑚岛和堡礁。附图358展示了这一类珊瑚的一些典型代表。

还有另一种类型的珊瑚群体，有些种类会产生成群的芽体，比如石珊瑚。在这些珊瑚中，某些特定的珊瑚虫会从其他珊瑚虫上方长出，它们的侧面也会布满小芽体，每一个芽体都是一只能够自主进食的活珊瑚，周围环绕着一圈触手。这类石珊瑚在珊瑚礁的形成过程中起着非常重要的作用。

图354. Calycularis星珊瑚幼虫的发育阶段，×40倍。

另一种大型珊瑚——Calycularis星珊瑚，其生长方式有所不同：其管状结构并未相互融合。这些黄红色的水螅体若单独存在时，很容易被误认为是小型海葵。这种珊瑚的幼虫在仍处于母体巨大的腔体中时便已离开卵囊，随后在腔体内游动一段时间，最终从口部钻出。它们的形态类似蠕虫，依靠纤毛游动，且纤毛在前端更为粗壮。离开母体后首先出现的是口部，但由于游动消耗了大量能量，它们会变得收缩起来，像海葵一样将身体较粗的一端贴在岩石上，整个身体收缩成厚实的圆形盘状，此时在口部所在的上方会出现纵向的沟槽，沟槽中会伸出十二根触手。附图展示了幼虫依次经历的各个发育阶段（图354）；同时，它们已经开始分泌钙质骨骼。这种骨骼并非由一个整体构成，而是由水螅体与其附着物之间形成的多个独立分泌中心逐渐融合而成的。在这一阶段的水螅体切片，是极具研究价值的显微镜观察对象。

所谓的八射珊瑚仅包含Tubipora这一个属，该属的物种数量较少，形态也较为单一（图358，编号10）。不过，在骨骼结构方面，它们在现存珊瑚中却是独一无二的。

珊瑚。每只珊瑚个体都会分泌出壁面光滑的管状结构，其垂直隔膜并无钙化现象。这些管子如同器官中的管道一般几乎平行排列，通过横向连接结构结合在一起形成整体。在这一科的珊瑚中似乎不存在芽的生成现象。

八射珊瑚中的另一类是海柳珊瑚科。这类珊瑚永久固定在它们所处的位置上，形成类似灌木状的生长结构，完全不具备活珊瑚那种在深水中以优美分枝形态生长的特征；图344和358中的编号9所示即为珊瑚虫膨胀状态下的海柳珊瑚。

还有其他一些珊瑚，在形态上与我们所讨论的类型有很大差异。例如海笔珊瑚属的珊瑚，其茎部周围有珊瑚虫延伸至圆柱形茎体的部分区域。其中最著名的物种是地中海地区的磷光海笔珊瑚。

海笔珊瑚科——该科的名字来源于“penna”，即羽毛笔的意思。它们的骨针外观也类似笔架，如图358中的编号3所示。珊瑚虫没有颜色，拥有八条相当长的可收缩触手，触手内侧有漂亮的纤毛，还有两排短突起；这些珊瑚虫还依靠那些结晶状的骨针来增强结构，骨针沿茎体排列，同时伴有纤毛突起。口位于触手的中央，形状略带棱角。卵则位于海笔的膜质部分之间，呈球形，颜色偏黄，通过施加压力可使卵从口中排出。格兰特博士写道：“更……”

图355：极为奇美的景象
1. 发光羽枝虫；2. 有触手的合胞体。难以想象还有比这更美妙的景象了。
3. 深紫色的发光羽枝虫的外胚层所形成的锚形棘刺与板块，其上还有那些精致的、透明的水螅体，这些水螅体正在发出耀眼的荧光，它们在寂静而黑暗的深海中游动，依靠水螅体上细小的触手有规律且同步地收缩来移动。

这些棘刺实际上是一系列相互连接的圆锥体。

苔藓动物。

苔藓动物在动物界中的确切位置至今尚未确定。曾经有人认为它们属于珊瑚类，也有人认为它们属于海绵类，但进一步研究后发现它们并不属于这两类动物。还有些博物学家认为它们属于轮虫或纤毛虫，但这一观点也并未得到认可。由于苔藓动物没有明确的分类地位，因此将它们重新归类为珊瑚类也是可行的——因为它们与珊瑚类似，都以群体形式生活，群体中的各个个体以多种方式连接在一起形成整体，不过它们的个体尺寸要比真正的珊瑚小得多。这样的好处是，可以更容易地研究苔藓动物的结构，因为许多苔藓动物生活在透明的腔室或细胞中，虽然这些腔室的壁较为坚固，但仍然具有足够的弹性，一旦遇到危险，这些动物就会立即将身体缩回并封闭腔室顶部（见图356）。

图356——Paludicella，触手展开状态。图357——海苔藓Flustra，其身体与细胞处于闭合状态，已从细胞中抽出。

苔藓动物个体的整体结构为：它通过足柄固定在木茎上，身体前端有口，口通向消化管中的肌肉质咽部，这两者共同占据了相当大的空间。身体的末端部分朝向口腔方向弯曲，其主要的连接结构是一段被称为“柄”的短组织带（见图358，编号11）。在所有成年个体中，腔室壁上都有两团细胞：上方的细胞负责产生卵子，下方的细胞则负责发育雄性生殖细胞。苔藓动物为雌雄同体，受精是通过两种生殖细胞在体液中的混合来实现的。以上便是这1700种苔藓动物结构上的基本特征。在较大的群体中，有一些淡水属的苔藓动物会附着在水生植物的根和枝条上，不过这类苔藓动物大多并不显眼。

这些微小生物的美丽形态只有通过显微镜才能观察到。许多种类具有细腻的分支结构，比如海垫虫（Flustra）；另一些则呈现出迷人的蕾丝状珊瑚外观，在其开放的网状结构中可以看到众多带有触手的微小孔洞。Lepralia属的各个物种呈行排列，且其特点是生物体仅生长在基部的一侧。这些小型生物所展现出的惊人多样性，在一定程度上是由它们独特的繁殖方式决定的。大多数淡水苔藓动物属于Phylactolæmata目，这一名称源于它们的口部有一个舌状的盖子。触手冠上有一排排纤毛，呈马蹄形，整个结构在基部被一层柔软或角质的膜包裹，形成类似杯状的结构。属于游动型物种的那些生物（如Cristatella，图版IV，编号95-98）则形成扁平的椭圆形群体，其中一些还能借助某种“足”来爬行或移动。神经系统遍布整个水螅群体，而在每个单独的水螅体内，神经节位于食道与消化道后部之间。群体的神经系统负责调控整个群体的运动。

图358——珊瑚的典型形态。
1. 蘑菇状珊瑚；2. 阿尔西奥尼乌姆珊瑚、穆勒梨形珊瑚；3. 梨形珊瑚，触手伸出而其他触手则收拢；4. 从上方观察到的珊瑚体；5. 阿布罗塔诺伊德海葵；6. 海葵，稍加放大后可见其口部；7. 珊瑚纲动物；8. 珊瑚，触手从细胞中伸出；9. 高贵戈尔戈尼亚珊瑚，其触手处于伸展状态；10. 音乐管珊瑚；11. 同种珊瑚，触手处于伸展状态，其中一个被纵向切开以显示内部结构；12. 塞图拉里亚珊瑚，触手先伸出后又缩回其触手囊中。

有许多形态优美的淡水珊瑚值得仔细观察，比如那种细长的科里内珊瑚（Coryne stauridia），它附着在罗迪梅尼亚珊瑚的柄上（见图359），以白色丝状物形式在其表面爬行。将这两种生物置于显微镜下观察，会发现这种小动物的丝状身体呈圆柱形或管状，完全透明，内部有一个中央核心，该核心似乎由细胞构成且为中空结构，其中有缓慢流动的微粒。

Coryne这种水生生物会伸出许多分支，其末端呈长圆形或圆柱形，最末端有四根细长的触手，每根触手上都有一个结节状结构。图359中的编号2所示为其中一根分离出来的触手的放大图像，该触手处于直立状态。这种水生生物身上寄生着大量的涡虫，它们大量聚集在触手上，形成一个个团块，这些寄生虫彼此粘连，并向各个方向延伸。

另一种淡水水生生物Alcyonella则出现在每年秋季的伦敦各码头，它们附着在漂浮的木头上。A. stagnorum则更接近海绵的特征而非水生息肉的特征。通常情况下，这类生物会在短时间内长出许多带纤毛的触手（见图360，放大倍率为100倍）。

囊中的卵子通过透射光观察时，呈现为被薄透明边缘包围的不透明球体；随着卵子的发育，这一边缘的厚度也会增加。那些相互接触的卵子似乎会结合在一起，形成静止芽。与其它具有纤毛的生物一样，水流会带动周围的微小颗粒和浮游生物快速移动；而每根触手的透明边缘周围则有一圈极其微小的振动纤毛。

珀西瓦尔·赖特博士在爱尔兰西海岸发现了一种新的海葵科物种，他以著名的博物学家哈特的名字为该物种命名，即Hartea elegans（图版IV，编号86）。这种水螅是独居生活的，身体呈圆柱形，通过基部固定在岩石上；它有八条带纤毛的触手，这些触手的基部有突起，且能够自由活动。这是一种非常美丽的多腔体生物，颜色为清澈的白色，完全展开时高度可达四分之三英寸。

Lophopus crystallinus（图版IV，编号98）的触手呈漂亮的羽状排列，形成双马蹄形结构。最初观察到这些水螅时，它们在很多方面都与水生蜗牛的卵相似，因此常常被误认为是蜗牛卵。将这类类似果冻的物质放入装有从其生存水域中取来的清水的玻璃槽中后，可以看到细小的管子缓缓伸出，同时那些美丽的纤毛也会立刻开始活动。L. crystallinus的组织结构较为简单，但它具备消化、循环、呼吸和繁殖等功能。其神经系统和肌肉系统都很发达。这种水螅既可以通过出芽方式繁殖，也可以通过产卵繁殖，这两种繁殖方式都在图版IV，编号98中有展示。卵被包裹在母体的透明外壳中。在Lophopus以及一些其他淡水水螅属，如Cristatella、Plumatella和Alcyonella中，Lophopore的神经边缘会延伸成两条三角形的臂，使其看起来像一个深月牙形。

另一个科则与之截然不同：它们的口部没有盖子，触手则呈圆形排列在盘状结构上。Gymnolæmata类水螅在组织结构上有了显著的发展，尤其是那些具有唇状口部的种类。

属于这一目的生物在结构上各不相同，且具有不同的生理功能。其中存在一些被称为zoæcia、stolons、avicularia、vibracula和ovicell的结构，其中有些其实只是经过变异的个体而已。zoæcia是群体中的正常个体，已完全发育，能够执行几乎所有的生命活动；而stolons的功能则较为简单，但不可或缺——它们是群体茎部的根状突起，用于将群体固定在其他物体上。最特别的是那些被称为avicularia的结构，因其外形类似鸟头而得名。这一结构可充当一对钳子，其较大的上侧“叶片”很像鸟的颅骨与上颌，较小的下侧“叶片”（相当于下颌）则通过复杂的肌肉结构不断开合（见图361）。这些avicularia通过短肌肉与颈部相连，位于zoæcia的入口附近。它们可以左右转动，并向各个方向快速移动，捕捉任何靠近的食物颗粒；最终，这些食物会被触手上的纤毛送入口中。正是由于这种独特的结构，Chilostomata类生物最初被命名为“鸟头珊瑚虫”，后来又被具体称为“牧羊袋珊瑚虫”，学名为Notamia bursaria。同样有趣的是vibracula，它们也是长条状的结构，通过短柄与主体相连。它们会持续做出鞭子般的摆动，但其具体作用尚不明确。至于ovicell，即卵囊，则位于zoæcia的下端，形态为盾牌、头盔或囊状结构。在图版IV的第95和96幅图中，以高度放大的视角展示了statoblast的正面及侧面结构。

图361。
1. Notamia bursaria，属于苔藓动物门中的囊状虫类；2. 被放大后的水螅体，其身体已缩回细胞内；3. 水螅虫群落的一部分。

另一个亚目为圆口苔藓动物，其中Tubulipora是其典型代表。这类动物的群体呈杯状结构，个体向四周辐射生长，如插图IV中的编号92所示。Tubularia dumortierii是一种非常有趣的物种，其生殖细胞——静息芽——以细胞团的形式形成在茎状结构上，而该茎状结构还能固定胃部位置。这些静息芽呈圆形或椭圆形，颜色为棕色或黄色，由两个像表镜一样相互套合的瓣组成，如编号96所示。还有其他一些静息芽，分别见于编号97、98和99。编号95的边缘带有倒钩状突起；该环状结构内部含有小气室，因此被称为……

那种游泳带实际上是一种完美的静水支撑装置，能够为水面上的冬芽或静止孢子提供支撑。那些带倒钩的结构则起着锚的作用，它们能固定在适合其在未来春季发育的位置上。一旦时机成熟，这两部分就会分开，胚胎便会从中诞生。由这些冬芽和静止孢子无性繁殖出的个体，又会通过有性方式繁殖，它们的后代又会形成新的冬芽。简而言之，世代更替是一个持续不断的过程。

腕足动物——这一类动物同样充满神秘色彩，灯壳贝可被视为其典型代表。从最早的地质时代起，这类动物的形态就几乎没有发生变化。腕足动物可分为两类：一类是壳部没有铰链的，另一类则是壳部有铰链的。总体而言，除了在它们生命的最初发育阶段外，它们对显微镜学家来说并不像其他许多动物那样有趣。

在具有铰链的腕足动物中，最有趣的一类是主要生活在温暖海域沿岸的舌形贝科动物。这类动物的壳瓣几乎完全相同，但彼此之间没有铰链，也没有用于支撑其粗壮肉质螺旋臂的结构。在菲律宾群岛附近发现的锥形舌形贝（见图362）中，其柄部的长度是身体的九倍。这种动物并不依靠柄部固定身体，而是像蠕虫一样移动，用沙子筑成管道，然后躲进其中消失不见。其外套膜边缘的纤毛形成了一个精细的筛网，从而防止外来颗粒进入鳃部。它的内部结构也颇具研究价值，而覆盖在所谓“壳”状的软骨结构上的寄生组织则十分奇特，引起了自然学家的极大兴趣。

另一种双壳类动物，与曾被归类为甲壳类的动物截然不同，我敢将其归入灯壳类中。我指的是那些常见于船底的藤壶（Lepas）。与前述属的生物一样，这类生物在生命早期阶段更值得显微镜学家研究，同时它们身上所寄生的奇特寄生虫也很有研究价值。藤壶会从它的两个壳瓣中伸出六对细长、多毛且分叉的丝状触须，这些触须不断摆动，从而帮助藤壶获取食物（见图363）。刚孵化出的幼体处于无节幼体阶段，拥有一个中央眼以及三对鞭毛状附肢。在过完自由生活阶段后，幼体会蜕皮进入第二阶段，此时它拥有两只眼睛以及扁平的甲壳（见图364），外观上与水蚤极为相似。在这些胸肢完全消失之前，它们会先改变位置，之后每只胸肢都会长出吸盘；通过这种方式，幼体能够固定在自己的栖息处，而黏液腺则会分泌出黏液，将幼体牢牢粘在所选择的附着点上。这类藤壶并非真正的寄生虫，因为它们并不从所附着的生物体内吸取养分。

有一种名为Proteolepas的物种，在成年阶段是一种类似蛆虫、没有肢体也没有外壳的动物，它们生活在同目其他物种的鳃腔内；而根头藤壶（如图364中的Peltogaster curvatus，编号1）则寄生于更高级的甲壳类动物身上。

棘皮动物门——这一亚界包括海星、海百合、海胆、羽星以及海黄瓜等。其中一些海 cucumber通过足柄附着在物体上。这些生物早已广为人知，无需过多描述；至于白垩地层中的化石海胆，如Pentremites和海索虫，其硅质遗骸数量众多，自然学家和地质学家都非常熟悉它们。

已无太多可说的。对显微镜学家而言，它们主要因其钙质和硅质的附属结构——即棘刺而具有研究价值。在海胆、蛇尾或羽星中，其体表几乎完全由碳酸钙沉积物构成，这些沉积物以小板块的形式组合在一起，形成坚硬的“壳”；而在海星中，则通常形成一种支架结构，其层与层之间覆盖着坚韧的革质皮肤。在海参中，活体个体在形态和特征上存在极大差异，其体内的沉积物主要由细小的棘刺组成，用刀切开皮肤时会产生摩擦声。如果在显微镜下观察皮肤的薄切片，可以看到棘刺大量分布于中间层。同样的沉积物也存在于海百合的茎部以及海胆中，而这些结构有助于使它们以化石状态保存下来。图365完美地展示了头状海百合类动物。这类棘皮动物的特点有二：首先，其微观结构是由沉积在软组织网络间隙中的网状结构构成的；其次，无论是棘刺还是板块，尽管呈网状结构，但都是沿着规则的结晶线排列的（见图版IV，编号89和90）。由于这些特征，即便在化石状态下，通过显微镜也能轻易识别出棘皮动物骨骼的最微小部分。甚至可以通过海参棘刺的形状来确定其种类。

辐射对称结构的另一个显著特点是：在许多情况下，它会使动物呈现星形，因此才有了海星和蛇尾这样的名称（见图版IV，编号91，以及图版XVII，f和n）。常见的五辐海星遍布英国沿海各地。这种器官的固定排列方式在大多数棘皮动物中都存在；在海参中也可以看到这一特征——除了头部那些羽毛状的触手外，还有成排的较短、类似吸盘的突起，在某些情况下这些突起会延伸至整个身体长度，其内部器官的排列行数同样为五。正因如此，这些动物曾被归类为辐射动物门。但如果解剖海参或海胆，就会发现它们在身体的某个特定部位存在明显差异：肠道与体腔的其他部分是分开的，通常会盘绕在体内。观察海星或海胆辐条的下方，可以发现……

从上到下，可以看到许多细小的圆柱形突起在轻轻摆动；这些突起呈两排分布，彼此之间有明显的间隙，因此被称为步带。它们的末端为吸盘状结构，有助于动物附着在物体上，或是在强流中自行移动。

图364——寄生藤壶。
1. Peltogaster curvatus；2. Parthenopea的无节幼体；×200倍。

图365——头为美杜莎状的五射水母。
a. 冠部及部分茎部；b. 身体上表面，触手已脱落，可见通向中央口部的食物沟。——（Warne）
还有一点值得注意：放射状通道贯穿步足下方，并与围绕口部的环状通道相连，这些通道中分布着大量的神经细胞。

图366。
1. Myriapore属植物枝条的横截面；2及以下为Virgularia mirabilis植物茎部的横截面；3为海笔外表面的刺状结构；4为Isis hippuris的刺状结构；5为Gorgonia elongata的刺状结构；6为Alcyonium的刺状结构；7为Gorgonia umbraculum的刺状结构；8为海百合的钙质残留物。

另一方面，海百合由一系列扁平的环状结构组成，这些环状结构中穿有狭窄的通道。这些被称为“骨片”的结构通过穿过其固体部分的韧带相互连接，并具有肌肉力量；中央部分用于血管的通行，周围有一层神经组织，负责控制茎部的运动，而茎部则被许多细小的根须所包裹。海百合的茎部只有有限的弯曲能力。用阿加西兹教授的话来说：“茎部会从坚硬的垂直状态逐渐变为弯曲甚至下垂的状态；触手比腕部移动得更快，海百合利用触手作为钩子来抓住物体，由于其末端尖锐，因此非常适合用来固定猎物。”玫瑰羽星鱼常常附着在Sabella虫的管子上生活；海百合的食物主要是有孔虫。

硅藻以及甲壳类动物的幼体。棘皮动物身上有许多有趣的特征，我的读者若想了解其他相关内容，不妨参考《挑战者号报告》以及沃恩所著的《自然历史》。

海参纲的动物呈细长的蛞蝓状，其皮肤结构与蛞蝓相似，所含的钙质相对较少。这些钙质通常以小刺的形式存在，且具有非常规则的形状，就像Synapta中的锚状结构一样（见图版IV，编号87，以及图355）。在食道周围还有环状的钙质板，其中五块钙质板与辐射状水管的关系，就如同海胆颌部周围的耳状结构一样，同样用于固定肌肉。这些钙质板可见于图版VIII，编号171和172，它们在偏振光下会因硫酸钡薄膜而呈现不同颜色。在海参的口部周围，有一圈分枝的触手，这些触手与水管环相连，似乎是用来捕捉漂浮生物的“网”。

与海星相关的还有一个较小的类群，这类动物的特征在于其壳表面有钳子状的器官，称为柄足（见图版IV，编号93和94，放大倍数为25倍）。这些棘皮动物的体表覆盖着可活动的刺，其大小从微小的毛状结构到长长的棒状结构不等。据信，柄足是由较小的刺演化而来的，两根柄足的基部由肌肉连接在一起，略呈弯曲状，其末端则相互靠近。在整个类群中，这种结构存在着逐渐的变异。人们认为柄足有多种功能，比如用来固定食物——因为人们观察到它们会抓住海藻的叶片，使其保持稳定，直到刺和管足能够发挥作用。已知柄足的内表面最为敏感，一旦有微小的物体接触到内表面，这些“叶片”就会立即闭合。除了这些特殊的结构外，皮肤表面还有小的管状突起，以及末端带有吸盘的管足。每只腕的末端都有一根管足，旁边还有一条退化的触手，而在其上方则有一只被红色色素染色的小眼睛。

至于棘皮动物身上的许多其他有趣特征，可以发现那些刺是通过球窝关节固定在壳上的。

这些肌肉的排列使得棘状结构能够向任意方向移动。不过，这些突起并没有覆盖整个外壳，而是主要分布在从一极到另一极的五个宽阔区域中。用中等倍率观察棘状结构的横截面，会发现它由一系列同心圆状及放射状的层构成（见图版XVIII中的1和2号），中心部分则是网状结构以及间隔均匀分布的无结构区域；这些区域可被称为“肋条”或“支柱”。向边缘方向延伸则还有其他几排结构，呈现出美丽的凹陷状网状组织。许多棘状结构没有任何结构，而另一些则显示出一系列由内而外逐渐形成的同心环，这让人联想到植物的髓射线。当对棘状结构的纵截面进行观察时，会发现它是由上下堆叠的锥形结构组成，每个锥形结构的外缘都是由那些“支柱”构成的。在某些海胆物种中，锥形结构的数量非常多，而在其他物种中则通常只有一两个；此时，其横截面可能看不到同心环，只有最外层的支柱。

棘皮动物的骨骼中含有很少的有机物质，这一点可以通过用稀硝酸或盐酸溶解其中的钙质部分来证实。剩下的结构则表现为网状或斑点状，这些结构被具有纤维状的物质所包围，其中还混有颗粒状物质；实际上，这种结构与高等动物的网状组织极为相似。因此，可以说这种外壳并非像软体动物那样由外胚层的细胞凝聚而成，而是由内胚层的纤维-网状组织钙化而成的。这种简单的纤维组织通过矿物质的沉积而发生钙化，且矿物质并非沉积在网状结构中，而是与有机基质紧密结合在一起，这一现象对于生理学家来说极具研究价值；它为骨骼的形成与生长过程提供了一个范例，即骨骼表面的骨膜纤维组织会逐渐钙化。

海胆从受精卵开始发育时，首先会分裂，然后再进一步分裂，不久之后胚胎就会长出一小簇纤毛，借助这些纤毛它就可以自由游动。幼虫在完全发育后……

这类生物的体长约为1毫米，是一种非常奇特且引人注目的生物。软体动物亚界包含约五万种物种，而且不断有新的种类被发现。水生软体动物的种类数量是陆生种类的两倍多，因为无论潜水器被放到多深的海洋中，都一定能找到新的物种。挑战者号探险极大地丰富了我们对深海生物的了解，目前已出版了50卷关于那些被带至水面的动物的描述。不过据称，南美洲、非洲、亚洲以及澳大利亚的部分地区的小型软体动物仍未被充分探索。软体动物属于体表柔软、冷血的动物，没有内部骨骼，但它们拥有外部坚硬的壳来弥补这一缺陷，这种壳既起到了骨骼的作用，又具有防御功能。它们的身体并不像蠕虫和昆虫那样分为多个节段，而是被一层肌肉构成的覆盖物或皮肤所包裹，这层结构被称为外套膜，在大多数物种中其特殊功能就是形成并分泌贝壳。足部则兼具移动和在沙子或岩石中挖掘的功能，这是大多数软体动物的典型特征。不过也有不少例外，例如石鳖类，其贝壳由八块相邻的板块组成；而鲍鱼类则除了两个主壳瓣之外还有一个或多个附属壳片。有些软体动物是双壳的，有些则是单壳的，且壳隐藏在外套膜之下。所有的贝壳主要由石灰碳酸盐构成，其中还含有少量动物性物质。通过显微镜观察可以发现，这些贝壳的结构极为多样，因此人们将它们分为瓷质、珍珠质、玻璃质、角质和纤维质等类型。大多数软体动物都具有修复贝壳损伤的能力；许多软体动物还拥有一层由动物性物质构成的外层保护膜，称为壳被，它的作用是保护贝壳免受大气环境以及其所处水域中碳酸的化学侵蚀。

腹足类动物的壳会随着软体动物的生长而变大，这是由于壳的边缘不断有新的壳层添加所致。在某些物种中，还会周期性地产生刺状结构，帽贝科动物就是典型的例子。贝壳颜色的多样性源于位于外套膜边缘及壳表下的腺体；有时，瓷质贝壳的内层颜色会与外层不同，比如常被贝壳浮雕艺人使用的盔形贝。与植物界一样，光线和温度也是形成鲜艳色彩的重要因素。在寒冷的气候条件下，陆生蜗牛会在冬季钻入地下或腐烂的有机物中；而在炎热季节，它们则会用一种称为“盖膜”的临时结构来封闭壳口。例如埃及沙漠蜗牛Helix desertorum就展现出极强的生存能力。所有腹足类动物的繁殖方式都是通过卵来实现的。卵通常被包裹在囊中，并以群体形式存在，据记载，乌贼和螺类所产的卵数量可达三万到四万颗。软体动物的卵既可以逐渐发育成成体，也可以经历自由游动的纤毛幼虫阶段，或者像淡水蚌那样具有特殊的幼虫形态。大多数软体动物都有较为明显的头部，头足类和腹足类动物都拥有眼睛；陆生蜗牛的眼睛则位于突出的柄上。总体而言，软体动物带来的益处远远大于少数有害物种所带来的危害，比如木蟹，以及Pholas和Saxicava这类具有掘洞习性的物种——人们曾发现大理石被它们钻出孔洞。

1866年，J·罗伯逊先生写信给我：“我在这里（布赖顿）居住期间有机会研究Pholas dactylus，过去六个月里我一直试图弄清楚这种软体动物究竟是如何在白垩岩中凿出洞穴的——是通过化学溶剂？还是通过吸收作用？或是借助纤毛流动？又或者是通过旋转运动？我的观察、解剖和实验已经解决了这一疑问。在过去三个月里，我在窗边的玻璃杯和容器中放置了二十到三十只这样的生物，让它们在海水中的白垩块中活动。Pholas dactylus会用其类似锉刀的壳瓣将白垩磨碎，再用足部将其舔起，然后通过主吸管或鳃管将白垩推出来，最终形成长条状的结节。这些洞穴能够保护Pholas dactylus免受常与其共生的生物的侵害。”

它们以寄生方式存在于贝壳外部，甚至壳瓣的边缘内部，从而阻碍了吸管的功能。在足部有一个弹簧结构，将其取出后会发现它具有极强的弹性，这似乎就是Pholas类动物运动的动力来源。

图367——Hexabranchus。

我必须略过许多类群与目，来讨论那些更为特殊的类型，即无鳃目、后鳃亚纲以及裸鳃亚纲。这些腹足类动物构成了一个规模庞大的亚纲，属于极为美丽的软体动物，其外形独特，色彩往往十分绚丽。这类动物的显著特征在于其呼吸器官的特殊结构与位置——这些呼吸器官暴露在动物背部或身体前端，没有外套膜的保护。不过，呼吸器官的位置也有所不同，有时会分布在身体的两侧，此时整个身体的纤毛表面便承担着呼吸功能。基于这些及其他原因，它们被划分成了四个类群。裸鳃类动物分布于世界各地，在那些生长着优质海藻和珊瑚的海域数量最为丰富。它们的繁殖能力极强，一只雌性一次就能产下多达六万枚卵。在它们数量最多的地方，人们会将它们作为珍馐食用。

图368——橙色侧鳃贝的纵向切面图，显示了其血液循环系统及鳃的结构。——（Warne绘制。）

在后鳃亚纲动物中，分枝状的静脉以及耳状结构都位于心脏的心室后方。它们与裸鳃亚纲动物的不同之处在于通常具有一对触手和唇须，或是类似幼体时期面纱状的皮肤突起。若要深入了解这些奇特动物的内部结构特征，就需要参考图368中的纵向切面图：p为足部；a为口部，其上方有面纱状的皮肤突起，触手c则位于该突起之上；鳃静脉v将血液输送到鳃中，血液再从鳃流入心脏h处。这种结构与前鳃亚纲动物的结构正好相反。另一个值得注意的解剖学特征是，这些动物的血管系统可以直接与周围环境相通——这也是大多数其他软体动物的共同特征，而这一特征决定了它们外观上的多变。在图中，g表示将水直接引入血液的通道，血管通过该通道渗透到背部和足部。与海绵中的孔洞类似，这些通道可以由动物根据需要控制其开闭。

虽然这大体上是该目大多数动物的血液循环原理，但有一种物种没有专门的呼吸器官，其呼吸是通过身体裸露的皮肤来进行的。

至于裸鳃亚纲动物，其中结构最为对称的类群就是多毛贝科，这类动物的特点在于鳃的结构、外套膜与足部的比例存在差异，此外还有其他多种变化。

齿舌与颌部。多丽螺属的整体结构虽然以较小比例绘制，但仍展示在图版XVII的图b中。自奥尔德和汉考克发表那本配有大量精美彩色插图的专著以来，裸鳃亚目的动物已越来越为人们所熟知和喜爱。

只要注意经常更换水并添加少量新鲜海藻，这些腹足类动物就能在小水族箱中存活一段时间。在它们身上还可以发现许多奇特的微观生物。

被囊动物——该亚目中最值得注意的动物群体是海鞘。它们的名字来源于其居住的膜状外壳，这种外壳通常含有钙质针状物。外壳上有两个开口，外套膜就位于其中。没有比图369——双毛海兔更有趣的微观景象了。液体通过这种类似细布的结构进行循环，同时纤毛的摆动也促使液体持续流动。在克拉维利纳属和佩罗福拉属等透明物种中，纤毛的摆动更为清晰可见。这类动物多附着在低潮线附近的巨大海藻叶上。它们能在水族箱中茁壮成长，既可通过分裂也能通过出芽方式繁殖。图版XVII的图i和图k展示了两种此类动物，其个体呈簇状排列，如图所示。

海兔科动物因外形略似蹲伏的野兔而得名。它们的身体呈长形，有部分发育完善的颈部和头部，以及口触手和背触手；外套膜下方还有贝壳状结构用于保护鳃部。口中配有角质颌，砂囊则带有刺，用以帮助食物消化。其侧叶又薄又大，要么折叠在背部，要么用于游泳。图369是双毛海兔的简化图。

栉鳃类动物被称为紫海蜗牛，包括伊安西尼科科和斯卡拉里科科。它们的齿舌由多排尖锐的牙齿组成，这些牙齿呈交叉排列，在中间形成一定角度。它们没有中央齿或脊状齿，外壳较薄且呈螺旋形，适合在海洋中生活。

它们大多呈紫色，这一颜色也便是它们名称的由来。当这些海蜗牛在海洋表面附近游动时，其身体下部会朝向光源，此时该部位的紫色会更加鲜艳（见图370）。

图370——紫海蜗牛Ianthinia。——（Warne绘制）

b所示的气泡略显过大，它即将与浮体的前端相连；c为壳，l为浮体，p为足，t为头部。

这类海洋蜗牛最有趣的特征，就是它们为支撑卵囊而制造的奇特浮体。实际上，那是一种含有空气气泡的胶质浮筏，它附着在蜗牛的足上，卵囊则悬挂在该浮筏的下表面。只要与浮体相连，它们就不会下沉，因此……

在暴风雨中，它们常常被冲上岸来，从而为我们提供无数微小的样本。紫蜗牛以各种水母为食，通常群居生活。

池塘蜗牛——Limnœidæ、Physidæ和Chilinidæ这三个科构成了淡水蜗牛中的一个特殊类群。其中规模较大的类群属于Limnœa属，这类蜗牛的头部呈扁平的三角形，有两根触角，眼睛位于触角的内侧基部。它们繁殖力强且喜欢群居，其卵被包裹在透明的胶质囊中，这些卵会连续不断地被产下，并牢牢粘附在水生植物的水下茎叶上。L. stagnalis在英国的所有池塘、沼泽以及水流缓慢的河流中都很常见。

图371——Limnæus stagnalis的卵与幼体。

其中的L. trancatula这一物种是那种对羊类具有致命危害的肝吸虫的宿主。这种寄生虫会在池塘蜗牛的肠道内经历一个发育阶段。

每个Limnœa属蜗牛的卵囊中含有50到60个卵（如图371中的a所示）。如果在卵被产下后不久用低倍显微镜观察，会发现这些卵似乎只是由透明的原生质构成的。大约24小时后，在细胞壁附近会出现一个极小的黄色点，那就是细胞核。再过24小时……

可见，该细胞核的颜色变得更深一些，且其中有一个微小的点——即核仁。
第四天时，细胞核的位置发生了变化，体积也增大了一倍；如b图所示，为稍加放大的视图。仔细观察可发现存在一条横向裂隙；到了第八天，这条裂隙将细胞核分割成两部分，如c图所示，同时细胞核的外壁也会变厚。胚胎开始从细胞的一侧脱离出来，以旋转的方式在细胞内部移动；其移动方向是从右向左，当有阳光照射时，这种旋转速度会加快。这一速度会逐渐增加，直到第十八天，此时各种变化变得更加明显，卵子则聚集在卵囊的开口处，如d图所示。使用更高倍率的显微镜，可以清晰地看到那个微小的黑色点，那就是未来蜗牛的眼睛和触角。进一步观察还会发现，壳的边缘有纤毛在活动。显然，最初观察到的那种旋转运动在很大程度上是由于这些纤毛的作用以及它们在细胞液中所产生的流动所导致的。在幼体从卵中孵化后的几天里，这种纤毛运动不仅由围绕卵囊开口处的纤毛来完成，还包括那些环绕在触角周围的纤毛，这些纤毛负责输送营养物质，同时也有助于血液的氧气交换。从第二十六天到第二十八天，幼体会在卵的侧面积极地尝试突破细胞壁，最终成功做到这一点，将其壳留在卵囊中，然后立即附着在玻璃上，继续进行纤毛运动，看起来又向前发展了一步，如f图所示。要等到几个月后，胚胎才会发育成完整的形态，如图372所示。此时，这只蜗牛的吸盘状足紧紧贴在水族箱的玻璃上。一只蜗牛每周会产下两到三个这样的卵囊，六周或两个月内就能产下900到1,000只幼体。
蛋壳本身是由许多微小的细胞构成的，这些细胞围绕轴线呈圆形排列；在蛋壳的下表面会分泌出透明膜。随着动物的成长，不同的位置会沉积出色素物质。动物的体积会持续增大，直到形成膨胀的足部，而足部的外缘则是圆润的。

血液或液体从心脏流出后，会通过较大的血管分支流向呼吸器官——这些呼吸器官位于口部附近，呈鳃状结构；血液也会通过其他血管返回心脏。心脏是一个强而有力的肌肉器官，呈梨形，被心包膜这一极薄且透明的包裹膜所包围。心脏上有着强度极高的肌肉带，其收缩动作类似于反复拉伸印度橡胶带所产生的运动；心脏的跳动频率约为每分钟60次，位于身体的较后方，靠近壳体的轴线处。神经系统由神经节或神经中枢组成，分布于身体的各个部位。

眼睛的特殊结构也值得注意：在幼体阶段，眼睛位于触手内部，因此可以缩回到触手中；而在成年个体中，眼睛则位于触手的基部。虽然眼睛可以随意伸出一段短距离，但它仍然依赖触手作为保护层——每当眼睛需要保护时，触手就会立即覆盖在眼睛上。眼睛本身呈梨形，与人类眼球的外形有些相似，带有视神经。它的颜色非常深，中央有一个瞳孔用于让光线进入。幼体时期的触手为圆柱形，而成年后的触手则变为扁平的三角形。触手在某种程度上具有……

用于区分不同物种。如前所述，Limnœa属的动物其口器呈扁平三角形，眼睛位于口器的内侧基部；而Physa属的动物则拥有圆柱形且细长的口器，没有侧面的褶皱结构。舌膜的发育较为迟缓，因此幼体无法过早地以植物性食物为食；正如之前所说，它们没有牙齿，只有两排纤毛，而这些纤毛会在牙齿完全长成后脱落。承载牙齿的舌带，也就是所谓的“舌头”，由多排由硅质构成的尖锐刺组成。

从生理学角度来看，一个有趣的现象是：如果将幼体单独置于清水中，不提供任何植物性食物，它们会保留纤毛，发育也会随之停滞，长出胃齿的速度也会变慢，体型也无法完全成熟。而如果将它们限制在狭小的空间内，它们的生长速度只会达到足以让它们自由活动的程度，从而被迫适应这种受限的生存环境。有些处于狭小玻璃容器中的幼体，六个月后依然存活且状况良好；可以看到，它们触手周围的纤毛仍在持续活动。而同一批、同龄的、处于适宜生长条件下的幼体则能长到完全成熟的体型，并且还能产下后代，这些后代在三周内就能长到与亲代相同的大小。

我的实验研究还扩展到了腹足类动物的舌膜或牙齿以及颌部和齿舌的发育过程。在Limnœa属的动物中，完全长成后的牙齿与Helix属的动物相似；也就是说，成年个体的口中有多排类似的牙齿，这些牙齿的尖端较为钝圆，中央的牙齿则非常退化。在幼体身上，则需要高倍显微镜才能观察到这些牙齿。不过，在大多数软体动物中，牙齿都是呈纵向排列的，但这一特征存在很大差异，这一点可以从我1866年发表在《林奈学会会刊》以及1868年发表在《显微镜学会会刊》上的论文中看出，这些论文中配有上百种不同物种的插图。举例来说，在肺螺类中，舌带通常由中间的一排牙齿组成，两侧的牙齿则较宽且形状相似。但在许多其他类群中，牙齿则呈三排、五排或七排不等的形式排列。以Nerita为例，中间牙齿两侧的那些宽大牙齿……

这些牙齿被称为侧齿；而位于齿带外侧的众多小齿则被称为钩状齿。

自洛文开始研究软体动物的舌齿结构以来，许多学者也对此进行了研究，这极大地提升了我们对于这些动物亲缘关系的了解。这些研究之所以有价值，是因为它们帮助我们弄清了许多物种的真实分类地位。一旦确定了某个原本亲缘关系尚不明确的属的同源性，就会发现，就连那些此前可能被误解的贝壳特征，也会共同印证由舌齿结构所显示出的亲缘关系。这些带有锋利切割点的齿状膜，非常适合用于切割食物，从显微镜下观察，它们大多都是非常美丽的结构。

图373：
1. 普通螺的腭部，在偏振光下的样子；2. 结节海蛞蝓的腭部。

每排纵向排列的牙齿的两端都通过肌肉与软骨垫的上下表面相连；这些肌肉的交替收缩与伸展使得齿带像链锯或锉刀一样在接触到的物体上前后移动，从而对物体造成磨损。而前端牙齿的磨损则会在齿带后端所在的分泌囊中通过新牙齿的生长来得到弥补。除了这种类似链锯的运动方式外，舌齿膜还具有……

整体上而言，这是一种舔舐或刮擦的动作。随着带状的结构的不断生长，新的牙齿也会不断形成；而位于带状结构两端的牙齿，在大小和形状上与中间部分的牙齿有很大差异。

正如我在先前发表的论文中所展示的那样，由于每一排牙齿都是第一排的重复，因此可以用数值公式来表示这些牙齿的排列方式。当钩状结构数量非常多时，就用符号∞（无穷大）来表示，其他牙齿则用具体的数字来表示。例如，∞ · 5 · 1 · 5 · ∞，在Trochus属中，这意味着每一排都由一个中央牙齿组成，两侧各有两个侧牙，而这些侧牙周围又有大量的钩状结构。如果只有三个区域存在，那么最外侧的两个区域应被视为“侧叶”，因为它们与中间区域之间的膜通常有明显的分界。

大多数头足类软体动物都拥有发育良好的牙齿，而且它们都是肉食性动物。乌贼Sepia officinalis的牙齿与翼足类的牙齿相似，其排列方式也是3 · 1 · 3。乌贼还拥有可伸缩的喙以及带刺的领环，显然这是为了在用牙齿撕碎猎物时能够抓住并固定猎物。而在鱿鱼Loligo中，中央牙齿的基部较宽，呈三尖形，中央有一个尖锐的突起；而钩状结构则较长且略带弯曲。舌状带向基部方向逐渐变宽，有时甚至能达到前部宽度的两倍。这种舌状带在干燥状态下会形成一种很有观赏价值的结构，适合在黑色背景上观察。

在另一个科——放射石鳖科中，Patella radiata的舌状带（图V，编号116）使其能够与更为人熟知的普通石鳖区分开来。它拥有一条很长的带状结构，上面布满了多排坚固的深棕色三尖形牙齿。当不使用时，舌状膜会折叠在腹腔内。Acmæa的牙齿排列方式则略有不同（图V，编号117），其排列公式为3 · 1 · 3。

属于肺螺类的Testacella maugei外形类似蛞蝓，生活在地下，主要以蚯蚓为食。在冬季或天气干燥时，它会形成一个茧状结构，将自己完全包裹在半透明的白色外壳中，以此来保护自己。

严寒与低温。其舌膜较大，上面布有约五十排呈放射状的牙齿，这些牙齿向中间那一排逐渐变小；每颗牙齿都有倒钩且尖端锐利，基部较宽，其基底膜上还有用于连接的突起结构。有几排牙齿被放大了展示（图版五，编号121）。它们的齿式为0 0 · 1 · 0 0。

腹足类的舌头等结构。

Tuffen West，由W. F. Maples绘制，Edmund Evans提供自然标本。

图版五。

属于Velutinidæ科的舟形壳Cymba olla，其齿式为0 · 1 · 0或1 · 1 · 1。其舌带（图版五，编号118）外观狭长如带状，上面布有许多三叉形的牙齿，这些牙齿位于坚固的基底上。

肌肉膜。图中显示了该带的末端以及它与软骨垫边缘肌肉的连接情况。那种蓝色外观是由硒华薄膜与偏振光共同作用产生的。在Scapander ligniarius中，这条带状结构（图版V，编号119）也很窄，但其齿状结构十分明显且尺寸巨大；其齿型为1·0·1。据说这种软体动物没有眼睛。Pleurobranchus plumula属于同一科；它的齿状结构简单、呈弯曲状且表面凸起，排列成多行相互分离的列，其中中间的齿最大。其下颌骨（图版V，编号122）呈现出极为漂亮的蜂窝状结构，而那些相互分离的齿状结构则呈三尖形。

Velutina lævigata这种软体动物的齿型为3·1·3。其齿状结构（图版V，编号108）较小且精细；中间的齿呈弯曲状，在中央尖峰的两侧有一系列细小的锯齿状突起，而中央尖峰本身则相当长；第一排侧齿也有锯齿状突起，且外侧尖峰较长；第二排和第三排侧齿则呈简单的弯曲状或钩状。其下颌骨（编号109）在中间处分为两块，上面布满了相互分离的锯齿状突起。

Haliotis tuberculatus是一种著名的美丽贝壳，常被用作装饰品。其舌状带（图版V，编号114）发育良好。中间的齿呈扁平的钝形弯曲状；第一排侧齿呈梯形或棒状；钩状结构数量众多，约有六十个，这些钩状结构带有锯齿状突起，最前面的几对钩状结构则延长成了尖锐的尖峰。

Turbo marmoratus这种软体动物在去除外壳外层后，会展现出精致的珍珠般的外观。其舌状带（编号123）与Trochus属的贝壳非常相似：它又长又窄，中间的齿最宽，还有五排弯曲的侧齿，以及许多细长且呈钩状的钩状结构。图中仅展示了一排这样的结构。

Cyclotus translucidus属于有盖陆生贝类，归属于Cyclostomatidæ科。其齿状结构如编号110所示，齿型为3·1·3，它们排列在一条狭窄的带上，略呈相互分离的状态；这些齿大致呈近方形，呈弯曲状，中央尖峰较长。Cistula catenata也属于Cyclophoridæ科；其齿型为2·1·2。它的齿状结构与Littorina属的贝壳类似。Cyclostomatidæ科的舌状带表明它们与Trochidæ科有较近的亲缘关系；不过这个问题只有通过研究多个物种才能确定，或许……

于是人们决定将它们归类为亚目。这类生物的数量相当多；仅西印度群岛就有200种。

不同物种的舌带长度以及其上的齿列数量差异极大。但在肺螺亚目中，我们能见到齿数极为惊人的例子：Limax maximus拥有26,800颗牙齿，这些牙齿分布在180排中，每排160颗，而单颗牙齿的尺寸仅为1/10,000英寸。Helix pomatia有21,000颗牙齿，而与其相近但体型较小的H. absoluta则拥有至少15,000颗牙齿。

软体动物壳的结构——在我对软体动物亚目的初步介绍中，或许已经让人对这些动物外壳的一般特征有了了解。最简单的壳结构可见于普通蛞蝓Limax rufus身上那块原始的椭圆形板块，它位于动物头部附近的背部盾状结构中。在石鳖这一与单壳蜗牛有亲缘关系的小型软体动物群体中，它们的壳呈卵形，由8个节段或可移动的板块构成，这使它们看起来像巨大的木虱。人们认为石鳖属于过渡类群，是不同软体动物分类单元之间的桥梁。在绝大多数软体动物中，其壳是由细胞在生长过程中通过内部钙质沉积而硬化形成的。这种钙质物质主要是以结晶状态存在的碳酸钙；而在某些贝壳中，比如牡蛎的壳（第十八版，图8），由于动物细胞无法有效控制钙质颗粒的沉积方式，这些颗粒便形成了完美的菱形晶体。

壳结构的分层。
大耳贝（Plate XVIII，编号7）的壳由六边形细胞构成，这些细胞内填充着半透明的钙质物质，其外层可分解为棱柱状的结构。图3和图6分别是光亮鲍的横截面，其中一部分含有星状色素，还存在类似人类牙齿牙本质的波浪状纹路；而红海螺的横截面则显示出放射状的孔洞。图4和图5为螃蟹壳的横截面，可见关节层下方有色素颗粒，其上一层则呈现典型的六边形结构。

关于珍珠的形成机制，目前存在不同观点，但普遍认为珍珠是一种异常形成的产物。珍珠是在由与形成贝壳的物质相同的物质构成的核上发育而成的。

新的贝壳层会在贻贝或牡蛎的边缘形成。最优质的珍珠则是在动物体内形成的，或者源自贝壳中呈珍珠状的部分。珍珠的价值正是根据其大小、圆度以及光泽度来确定的。

显微镜下可以观察到珍珠结构的差异：那些具有棱柱形细胞结构的珍珠，其核心为棕色角质质，周围环绕着一些形状不完美的小棱柱形细胞；此外还有一圈角质质，再往后则是更多的棱柱结构，如图374所示。所有牡蛎产生的珍珠的横截面都呈现出这种依次叠加的生长环或沉积层结构。

图374：
1. 牡蛎珍珠的横截面，显示出其棱柱形结构。
2. 另一颗珍珠的横截面，显示出其中心部的细胞结构以及外层的真正珍珠质环。（放大50倍。）

在某种贻贝所产的紫色小珍珠的横截面中（图375），所有的棱柱状结构痕迹都已消失，仅能看到一系列细小的弯曲或放射状线条。这种珍珠由美丽的紫色层片构成，许多层片上还有同心圆状结构，且带有黄色色调。最适合进行显微镜观察的样本则来自苏格兰珍珠。

软体动物牙齿与壳体的显微镜制备方法——制备软体动物舌膜的方法如下：在解剖显微镜下，使用大目镜将口腔底部切开并暴露出来；用镊子将切口边缘向两侧拉开，再用刀和镊子将牙齿带取出。将取出的牙齿带放入观察皿中，然后在苛性钾溶液中煮几分钟。通过这一过程将舌头与其周围的组织分离后，将其取出、彻底清洗，再将其放入稀释的醋酸或盐酸溶液中短时间浸泡。再次清洗后，将其放在载玻片上，用细毛刷将其展平，清除上面附着的任何污物或纤维。最后，将其放入弱酒精水中放置数天，之后再放入福尔马林中固定。加拿大香脂会使这些样本变得过于透明，从而导致较细的牙齿结构丢失。

图375。
1. 蛤蜊所产小珍珠的横截面；2. 经240倍放大后的横截面，可观察到其棱柱状结构及横向条纹。

在处理贝壳结构时必须格外小心谨慎，否则那些精细的网状膜结构就会被破坏。如果使用酸性溶剂来去除其中的钙质结构，那么必须将溶剂充分稀释，这样才能让反应缓慢进行，而非仓促完成。例如，在幼小的寄居蟹中，贝壳的钙质部分与膜质部分是连在一起的，且碳酸钙的比例相对较低，此时使用强酸溶液会彻底破坏标本。对于珍珠质贝壳而言，切割和研磨的过程也需十分小心。操作过程中应持续观察，并在偏光显微镜下进行。贝壳结构的切片通常会被封存在加拿大香脂中。关于这些内容以及相关主题的许多有用信息，可以在《皇家显微镜学会杂志》中找到。

环形动物、蠕虫及内寄生动物。
赫胥黎所定义的环形动物属于最低等的分节动物，其中大多数现在被归类为后生动物，而有些学者则将其置于蠕虫亚界中。在我看来，这类形态相似但缺乏前述各类动物所具有的独特特征的动物，只能通过它们某些共同的负面特征来加以描述。在内寄生动物中，有许多物种，每一种都对全人类以及整个动物界具有极其重要的意义。鉴于它们的重要性，我将会对它们进行重点介绍。这类动物的特点是拥有柔软且具有吸收功能的身体，几乎无色，因为它们生活在动物体内，会吸收动物的生命精华，从而给整个脊椎动物界带来巨大危害。在这方面，它们与那些对植物造成破坏的寄生真菌有着相似之处，我在前一章中已经对此进行了详细阐述。

寄生虫与其宿主之间的关系在各个方面都受其自然史的制约；若不详细了解不同物种的组织结构、发育过程及生活习性，就无法确定它们所引发的病理状况的性质与程度，也无法找到有效的方法来抵御这些极其有害的寄生虫。

肠内寄生虫的营养系统仍处于最原始的发育阶段，不过其中也有一些属于较为高级的类型，这一点我们将在后续内容中看到。所有这类寄生虫都具有极高的繁殖能力以及独特的变态过程。例如，大多数绦虫的生命始于无性且处于囊状结构的幼虫阶段，当它们进入最终栖息地后，会逐渐长出新的体节，最终发育为成虫。猫绦虫则起源于老鼠和鼠类肝脏中的囊状幼虫。还有另一种肠内寄生虫栖息在刺鱼的内脏中，只有当它们进入以鱼类为食的水鸟的胃部后，才能发育成完全成熟的形态。还有一种寄生虫则寄生于池塘蜗牛的体表，通过这些蜗牛，其胚胎会进入羊的胃中。

在其他属中，也存在无数类似的变态过程。内部寄生虫中最简单的形式是格氏原虫，它曾被归类为原生动物。这种寄生虫由一层简单的膜构成，膜内包裹着颗粒状物质，而细胞核则位于这些颗粒物质之中（见图版III，编号53）。这类寄生虫会在低等动物——通常是农用蚯蚓——的体内经历晶状体阶段的发育。在更为成熟的生物体内，可以观察到一种与内部原生质相分离的包膜结构（编号54），这表明其下方的原生质层已经出现了更复杂的结构。在许多情况下，其前端部分会通过一个狭窄区域与圆柱形或带状的主体分开（编号56）。格氏原虫在处于囊状结构时就会开始繁殖，分裂成大量微小的伪舟形结构，之所以如此命名，是因为它们的形状与某种常见的硅藻非常相似。当这些伪舟形结构脱离囊状结构后，其行为类似于变形虫；如果被合适的宿主吞食，它们会立即发育为更高级的形态。各种形态的格氏原虫均展示在图版III的编号53至61中。1843年，米歇尔从肌肉组织中描述了类似的结构。

一只老鼠。已故的雷尼先生在1857年的《哲学汇刊》上发表了关于从猪的肌肉中获得的标本的详细描述。他认为这些标本属于绦虫类寄生虫。人们曾用多种名称来称呼它们，如虫结节、卵囊、吸虫卵、幼小的麻疹虫等等。利伯库恩先生仔细研究了蚯蚓体腔外出现的伪舟形结构；他发现其中存在大量具有变形虫样运动能力的小颗粒，以及含有颗粒的伪舟形结构，而这些颗粒实际上是由包囊中的格氏虫形成的。他认为这些结构会破裂，其中的颗粒会发育成变形虫状体，进而再变成格氏虫。

雷·兰克斯特教授为研究这些问题而仔细检查了上百条蠕虫，但他最终只能得出这样的结论：某些形态可能是包囊中的格氏虫的副产品。G. lumbricus就是那种单室的形态之一。其囊泡并不总是很清晰，有时甚至完全不存在；囊泡内有时没有颗粒，有时则有多个颗粒，其中通常有一个带有细胞核。在其他类型的囊泡中，可以看到由被包裹的格氏虫发育而来的多个带核细胞，这些细胞逐渐融合并分解，直到整个团块都转化为带核的细胞体，这些细胞体常常处于不同的发育阶段，其形态类似于某些硅藻物种的双锥形结构。最终，囊泡里只剩下伪舟形结构，有时其中还包含颗粒；这些颗粒会逐渐消失，最终囊泡也会破裂。在双室的格氏虫中，包囊现象似乎比在蚯蚓及其他环节动物中的单室物种中要少见得多。

J. 莱迪博士在1853年的《费城学会会刊》上发表了他对几种新发现的格氏虫的检测结果。他描述了后囊壁内的双层膜，这种膜是透明的、无色的，上面有极为规则且平行的纵线。

R. 洛伊卡特教授是最新研究动物寄生虫的学者，他为我们提供了关于这类寄生虫及其生活史的更为系统化的描述，其水平超过了之前的任何研究者。我只能尝试……

简要介绍几种典型寄生虫的发育阶段，以带状绦虫为例。这类寄生虫外形呈带状，身体沿长度方向被分割成多个节段，通常栖息在脊椎动物的肠道内。带状绦虫的前端被称为头部，其上长有用于附着在宿主黏膜上的结构，这些结构可能是吸盘，也可能是钩子，或者两者兼有。在带状绦虫中，四个吸盘与一圈钩子环绕在中央的突起周围。胚胎会经历若干发育阶段，即四种形态变化；不过胚胎本身非常特殊，它是一个椭圆形的无纤毛团块，中间线两侧各有三根钩子。带状绦虫除了存在于动物的消化道外，还可能出现在眼睛、大脑、肌肉组织、肝脏等部位。通常属于这一类的还有多头蚴、囊尾蚴和棘球蚴。图四第100幅展示了后者的成年个体，其头部有吸盘，还有三个连续的节段，最后一个节段则是卵囊。水血管系统以朱红色标出。这种寄生虫与其他许多种类一样，也会侵扰人体。我所绘制的这幅图是根据科博尔德所著的《寄生虫学研究导论》复制的。

猪带绦虫在白鼠的肝脏中发育；纤维囊尾蚴则在猪的肌肉中发育，因此才会出现所谓的“病猪肉”。如果羔羊感染了带状绦虫，其最终发育结果会有所不同：两周左右就会出现一种名为“步态失调”的疾病症状，几周之后，脑囊尾蚴就会在脑部形成。冯·西博尔德指出了这一事实对于预防“步态失调”这一重要实际问题的意义。同属这一类别的其他寄生虫同样以偏好鱼类的消化道而著称。海棘头虫在比目鱼的肠道中发育，结节三叶虫则在鲑鱼的肝脏中发育。因此，通过显微镜的仔细反复观察，可以发现囊状寄生虫与带状寄生虫之间存在密切的联系。

棘球虫（图版IV，编号101）会寄生于人类肝脏。这类寄生虫总是存在于囊肿以及人体内部的封闭腔隙中。它们通过极短的柄或蒂相互连接，这个柄是所有棘球虫共有的结构。通过放大观察，可以发现囊肿内的内容物具有图376所示的多种结构。

棘头虫是一类内寄生动物，其变态过程或许与其他线虫类的变态过程一样引人注目。1861年，Leuckart对寄生于Gammarus pulex身上的Echinorhynchus proteus的卵进行了一系列实验。E. proteus的卵在形态和结构上与同类物种的卵相似，呈纺锤形，外层有一层膜，为蛋白质性质；内层则为几丁质膜。当这些卵进入肠道后，外层膜会被消化而消失，而内层膜则保持完整，直到胚胎发育将其撑破为止。

图376——肝脏囊性疾病（人类）。

a. 包含包虫的囊肿；b. 来自包虫头部的钩状物，放大250倍；c. 囊肿中的晶体，主要为胆固醇；d. 圆柱形上皮细胞，有些被包裹在无结构的囊泡中；e. 纯黏液颗粒、脂肪及血细胞。

属于线虫目的典型线虫会寄生于儿童的肠道中，给人们带来极大痛苦。其卵呈椭圆形，内部含有大量颗粒状原生质，其外壁很快会形成一层细胞结构。线虫的口部位于钝头的一端，呈现为凹陷状。当肌肉系统和消化道发育成熟后，胚胎就会破壳而出，其中少数为自由生活的个体，而大多数则过着寄生生活。它们的繁殖能力极强，能产生数千个卵和胚胎。

在非寄生性的线虫物种中，常见的醋鳝就是一个例子。它存在于受污染的水体、沼泽苔藓、潮湿的土壤以及醋中；同时也存在于池塘蜗牛、青蛙、鱼类等的消化道中。另一种则出现在患有“麦锈病”的小麦穗上；还有A. glutinis这种线虫则存在于酸糊中。如果将受感染的小麦颗粒在切开前浸泡一两个小时，就能找到所谓的“鳝鱼”。这种线虫会在糊状物变酸时自行出现；若想获得用于显微镜观察的样本，可将含有这些线虫的糊状物晾干保存起来，需要观察时再将其取出来使用。

将少量新鲜制成的糊状物保持温暖湿润状态数小时，就会发现其中布满了这些蠕动的小虫。在科丁顿透镜的表面涂上少量这种糊状物，便是观察这些小虫的简便方法。

旋毛虫——在所有人类体内寄生虫中，旋毛虫是最微小且最危险的之一，因为它会侵入人体各处的肌肉组织中。其幼虫呈螺旋状，位于微小的椭圆形囊泡内部（见图版IV，编号104），大小几乎难以用肉眼察觉。在肌肉组织中，它看起来像一颗小米粒，成分中含有一定量的钙质。旋毛虫在人体肌肉中的发育过程大致如下：摄入受感染的猪肉后几小时内，旋毛虫就会从肌肉中脱离并进入胃部；随后它们进入小肠，在那里继续发育。接着它们会深入到肌肉纤维的内部，大约在摄入后的三天后，那里就会出现大量已发育成熟的旋毛虫，其大小几乎与成年旋毛虫相当（见图版IV，编号105）。它们会迅速深入肌肉纤维内部，在那里不断生存和繁殖，同时周围的肌肉组织也会发生组织溶解现象。这种寄生虫的破坏力极为强大。

一只雌性旋毛虫可以产下数千只后代，一旦离开卵壳，它们要么通过血管进入体内，要么随血液循环扩散，最终滞留在身体最远端的肌肉中。如前所述，它们会在这些部位形成囊包。

图377——用甲基紫染色的大鼠血液中的单核细胞，从不同角度展示了其膜结构；血细胞中有些呈锯齿状，有些则带有被染色的圆盘结构（×1,200）。（克罗克尚克提供。）

维尔肖教授得出了以下结论：“1. 食用含有旋毛虫的新鲜或处理不当的猪肉会带来极大危险，甚至可能成为死亡的直接原因。2. 旋毛虫在腐肉中仍能保持生存能力；它们能够在水中存活数周，而一旦形成囊包，即便置于浓度足够的铬酸溶液中，也能在至少十天内不会失去生命力。3. 相反，经过充分烟熏、存放足够时间后再煮熟的火腿中的旋毛虫则会死亡，从而不再具有任何危害性。”

在人类血管中还发现了一种更为微小的丝虫，被称为人血丝虫。这种丝虫整夜都在进行破坏活动，而在白天则处于完全静止状态。它会迅速繁殖，导致身体内的腺体组织出现肿胀，其症状与孟买瘟疫中的类似，但有一点不同：死亡后可见这些肿胀是由于大量的人血丝虫堵塞了血管所导致的。附图377显示了孟买瘟疫死亡的大鼠血液中类似的单核细胞浸润现象。

吸虫类——吸虫属于吸虫纲，其身体没有分节，肉眼观察下表面光滑，具有血液循环系统，尾部有两个吸盘。

其消化管较为特殊，通常呈分叉状，只有一个开口，即口部。排泄器官则像带虫一样开口于体表，雄性与雌性生殖器官存在于同一个个体体内。

吸虫（见图版IV，编号103）呈圆锥形，属于鲁道夫锥形吸虫。这种寄生虫常见于牛、羊和鹿身上，也在多卡斯羚羊体内被发现。它总是寄居在第一个胃部，也就是反刍胃中，附着在黏膜的乳头状皱褶上。成年后的吸虫体长很少超过半英寸，无疑是其形态与结构最为独特的内部寄生虫之一。

较大的吸虫——肝片吸虫，体长往往可达一英寸甚至更长。它不仅常见于各种食草动物中，也在马、驴以及野兔和其他动物体内被发现。有多位观察者记录了它在人体内的存在情况。构成口部的口吸盘之后是短小的食道，食道很快就会分成两条主要的胃或肠管，这些肠管又会进一步分出分支；整个结构共同形成了类似植物叶脉的复杂分支系统。这种独特的消化结构可见于图版IV的编号106和107，即科博尔德所描述的巨型肝片吸虫。这一结构可与水生生物的类似分支结构相对照，但需要注意的是，在消化系统中，大多数管道都是向下倾斜分枝的，而血管系统则向上倾斜分枝。如果再将这两种结构的分布情况与作为锥形吸虫特征的相应结构进行比较，就能立刻看出这两个属的各类物种之间存在显著差异。至于肝片吸虫的习性，尤其是其与引发羊只肝脏疾病之间的关系，具有极高的实际意义。聪明的养牛人、农业专家和兽医们早就注意到，这种俗称“腐烂病”的疾病在持续潮湿的天气后尤为多发，尤其是当连续出现潮湿季节时；由此他们自然而然地推断出湿度是导致该病的重要因素。

适宜的气候条件加上土壤的潮湿环境，是导致这种疾病的唯一原因。与这些事实相呼应的是，人们还发现，在低洼的牧场或沼泽地带放牧的牲畜比在较高且较干燥地区放牧的牲畜更容易患上这种地方性疾病；不过，生活在我国东部海岸盐水沼泽中的牲畜则属于例外情况。图IV，编号106，为巨型肝片吸虫：其前端暴露在外，可见口吸盘和腹吸盘，而树枝状的消化器官则被染上了深蓝色；编号107展示的是该标本的背部结构以及水血管系统的多分支特征，这些血管则被染成了红色。

在幼虫阶段，双腔吸虫寄生于池塘螺的身体内部或表面。这一结论是基于以下事实得出的：与其亲缘关系密切的双腔吸虫亚种——锁骨双腔吸虫的幼虫已知会寄生于青蛙和蝾螈的消化道中，而我也在池塘螺的身体上发现过这类幼虫。据推测，羊和牛是在饮水时吞下了这些幼虫的。我在图378，编号1中展示了所发现的这种吸虫的最早胚胎阶段。1854年，我在观察池塘螺及其他水生螺类的生活习性时，从植物园的观赏水域中采集了一些样本；在这些样本上发现了数千条细小的线状蠕虫，后来也在其他胚胎上发现了同样的蠕虫。起初人们以为它们只是普通的纤毛虫，但将它们放入玻璃容器后，发现这些微小的生物会脱离宿主并开始自由游动。它们的瓶状身体周围有一圈纤毛（编号1）。

图378——尾蚴的形态；吸虫发育的不同阶段。
1. 粒状胚胎；2. 刚从卵中孵化的吸虫胚胎；3. 胚胎期的尾蚴；4. 已完全形成的尾蚴，可见其消化道及吸盘状的头部；5. 同种尾蚴的囊包形态；6. 分叉尾蚴，其神经系统与分叉的尾部清晰可见；7. 正在分裂中的尾蚴；8. 分裂半小时后的尾部；9. 另一种吸虫类的寄生虫。（放大倍率为原直径的10至25倍。）

对这些胚胎的研究为人们了解尾蚴的发育过程提供了重要线索。在经过短暂的游动期后，这些胚胎会附着在水螺身上，迫使水螺充当“保姆”，为它们进入更高级的发育阶段做好准备。我在水螺体内发现的最早期的尾蚴形态如编号2所示：它看起来只是一个充满卵或幼体的细长囊状结构，不久之后就会发育成前述的那种有尾的蠕虫。

它们的尾巴逐渐长到与成熟胚胎——即3号和4号样本——的长度相当，后者则是已经完全发育成熟的尾蚴。迪辛描述了至少12种尾蚴，其中一些非常奇特，它们以数千只的群体形式生活在水蜗牛身上。所有这些尾蚴在转变为吸虫的那一刻都会脱落尾巴。将一些分叉尾蚴（6号和7号样本）放在显微镜下观察时，可以看到它们拼命挣扎着试图逃离限制环境。突然间，我观察到它们脱落了尾巴，身体也分裂成了两部分，每一半都像之前一样活跃地游动，似乎对身体的分离毫不在意，最终因体力耗尽而死亡。6号和7号样本中的尾蚴拥有高度发达的神经系统，该神经系统在身体和尾巴中形成连续的回路。它们的口部配有吸盘和小钩子，这些结构可以伸出一小段距离；同时还有消化器官以及腹侧的开口或吸盘。尾巴是分叉的，通过一种球窝关节与身体相连；当尾巴断裂后，其中一端的凸面能够恰好嵌入另一端的凹面中。它们能非常灵活地摆动这条附肢，却很少附着在任何小型水生植物上。

还有一种丝状寄生虫，它是家禽养殖场的害虫，名为裂口虫，学名为Sclerostoma syngamus。这种寄生虫分布广泛，因其会引发疾病，每年导致成千上万只小鸡、野鸡、鹌鹑以及许多大型野生鸟类死亡，因而备受关注。这些寄生虫在胚胎或尾蚴阶段时，会通过饮用水进入鸟类的气管或气道，由于繁殖速度极快，鸟类很快就会因窒息而死。雌性裂口虫的体型通常相当大，成年后与泰晤士河中常见的泥虫（Gordius aquaticus）极为相似。雌性的体长可达六分之八英寸，而雄性则只有八分之一英寸，体型极其微小，以至于雌性需要将其藏在身体的一侧口袋里。卵囊占据了体内相当大的空间，在各个发育阶段中都含有大量卵，数量大约在500到1000枚之间。这些卵呈卵形。当我切开鸡和鹌鹑的气管时，发现其中的气道里到处都是裂口虫。

吸虫中一种极为特殊的种类是科博尔德所命名的Bilharzia hæmatobra，其他学者则称之为Distomia hæmatobium（见图版IV，编号102）。这种由比尔哈兹博士在人体门静脉系统中发现的吸虫，会在埃及人中引发极其严重的疾病。这种寄生虫极为常见，以至于有医生认为埃及一半的成年人都患有此病。格里辛格推测，这种寄生虫的幼体存在于尼罗河的水中以及大量的鱼类体内。科博尔德则认为，“更有可能的是，那些处于尾蚴、雷迪亚期或孢囊期的幼体会出现在该地区特有的腹足类软体动物体内。”库亨迈斯特在其关于寄生虫的著作中，以及勒乌卡特和科博尔德也对这种吸虫的解剖结构进行了详细描述。Bilharzia的卵和胚胎具有在生命周期的两个阶段都能改变形态的特性；很有可能人们将胚胎形态误认为是某种特殊的纤毛虫，因为它们的移动速度很快且十分活跃。我们不得不注意到雄性个体的奇特形态——与之前描述的丝虫不同，正是雄性负责携带雌性并为其提供食物。图中出现的鞭状附肢实际上是雌性身体的一部分。据说，这种寄生虫引发的疾病在夏季更为严重，这很可能是因为此时尾蚴的数量更多。

图379——双寄生虫（Diplozoum paradoxum）。

还存在着一种双寄生虫，可将其视为吸虫亚目中的一类，与此前所描述的吸虫有着很大不同。这类寄生虫寄生于多种淡水鱼的鳃上，例如鲦鱼和鲤鱼等。其中有一种极为特殊的生物，完全配得上“Diplozoum paradoxum”这一名称。它由两个完整的、结构相似的半体组成，每个半体都具备完整动物的所有特征。每个尖锐的前端都有一个口孔，口孔附近还有两个小的吸盘；此外，每个个体都拥有独立的肠道，该肠道由一条主管以及无数侧支构成。在身体的后端，有两个位于凹陷处的吸盘，这些吸盘由四个坚硬的扣状器官保护着。其卵呈长形，一端带有细长的丝状结构。

附肢(b)。在这个卵中，幼体(c)在孵化时仅有约百分之一英寸长，大约需要两周时间才能发育成熟。它们身上有纤毛，有两只眼睛和两个吸盘；离开卵后，这些幼体活动十分活跃，会不断滑动，然后迅速游走。如果找不到它们最终要寄居的鱼类，它们就会变得虚弱并死亡；而如果成功找到宿主，它们就会发育成Diporpa(d)形态的生物——这种生物身体呈扁平的矛形，下表面有一个小吸盘，背部则有一个锥形突起。在这种状态下生活数周后，它们通过吸取鱼类鳃部的血液来获取营养，随后开始两两结合：一个个体用其腹部的吸盘抓住另一个个体的锥形突起，接着第二个个体再缠绕到第一个个体的背侧突起上，如此一来，参与连接的吸盘与突起之间就会形成无法分离的融合结构。

在蠕虫类中，结构更为复杂的环节动物也被包括在内。这类动物大多生活在淡水或海水中。环节动物的种类繁多，而涡虫纲中的平涡虫则常见于水池中，外形类似微小的水蛭；它们的移动方式是持续滑行，总是爬在水生植物和动物的表面，无论是在淡水中还是海水中。它们的身体呈扁平的足状，与吸虫类相似（见图378，编号9），口部周围有一个圆形吸盘，用于吸附在植物表面以获取营养；此外，它们还拥有相当长的吻部，很可能也用于类似的功能。

平涡虫通过产卵以及横向裂变来繁殖，每个裂变出的部分都会发育成完整的个体。阿加西兹教授认为，纤毛虫类如Paramæcium和Kolpoda实际上就是平涡虫的幼体。

水蛭科通常被认为介于环节动物与吸虫动物之间；从亲缘关系来看，它们与吸虫动物的关系更为密切。虽然它们没有环节动物所特有的刚毛，也没有体节结构，但它们拥有吸虫类所具有的吸盘状口器。

它们的生殖器官与环节动物毫无相似之处。另一方面，在神经系统与血管系统的结构上，水蛭科动物则与环节动物相似。大多数环节动物的头部有明显的特征，配有眼睛、触须、口和牙齿；在某些种类中还有含有耳石的听觉囊。其神经系统由一系列沿动物腹部分布的神经节组成，这些神经节与中央的脑部相连。

药用水蛭因其对人类的贡献而值得特别关注。整个水蛭科动物都通过吸食其他动物的血液为生；为此，水蛭的口中长有众多坚硬的角质齿，用以刺破皮肤。普通水蛭的口腔中有三排牙齿，呈三角形或三辐射状排列，这种结构正是水蛭咬伤后留下特殊痕迹的原因。对于显微镜学家来说，水蛭解剖学中最有趣的部分无疑是其口腔的结构（图380）。这是一个可扩张的肌肉性开口，内部有三把精美的半圆形“锯子”，这些锯子的边缘在中心处相交。水蛭正是利用这些“锯子”来切割皮肤，从而获取血液，其操作过程如下：一旦水蛭的吸盘牢牢固定在皮肤上，它的口腔就会微微外翻，此时锯子的边缘就会压在紧实的皮肤上，同时每把锯子都会做切割动作，逐渐穿透皮肤并到达下面的毛细血管。

属于管蛭科的动物身体呈水蛭状，但前端较为狭窄，口腔处还长有用于抓握的吻部。这类动物生活在淡水中，经常可以看到它们在水生植物上爬行。它们的猎物是池塘蜗牛。

管虫类——属于这一类分枝型环节动物的都是海洋生物，其特点在于始终保持着某种特定的生活习性。

这种动物将其柔软的身体完全缩入管状或壳状结构中。该管子通常附着在石头或其他海底物体上。从外部来看，它由各种外来物质、沙子、晶体以及贝壳碎片构成；内部则覆盖着一层光滑的肌质层，有时这种肌质层的质地较为坚硬。管栖动物一般群居生活，它们的管子会缠绕在一起，形成相当大的群体；只有少数种类是独居的。它们依靠一簇簇的刚毛和棘来固定自己在壳中的位置；在管栖环节动物中，这些棘通常是带钩的，这样当它们紧贴着壳壁时，就能有效抵抗任何试图将它们拉出的力量。在该目中最著名的科——沙蚕科中，鳃位于头部，呈羽状或分枝状的器官群。沙蚕科动物会形成不规则扭曲的钙质管，当它们附着在贝壳等物体上时，往往会聚集成较大的群体；而另一种名为海鞘科的动物，则用沙子和石头建造自己的壳，它们似乎更喜欢独居生活。其中最著名的物种就是海岸海鞘。在海藻叶子上能看到的那些奇特的小螺旋壳，是由属于螺旋虫类的动物所形成的。

如果将这些动物放入装有海水的容器中，很快就会看到令人愉悦的景象：管子的顶部会打开，动物会小心翼翼地伸出一些触手；这些触手会逐渐展开成两排漂亮的扇形结构，周围还有颜色为深紫色或红色的纤毛。这些触手既具有呼吸功能，也具有摄食功能。当动物从钙质壳中抽出身体时，可以看到它的柔软身体是由一系列环状结构构成的，末端还有一只用于固定的抓握足。

许多环节动物没有各种管状结构或细胞，它们只是将身体埋在潮汐线附近的沙子里。沙蚕就是该纲中较为著名的物种；它的身体极为透明，因此在适度放大倍率下就能清楚地看到其中的循环液。有两种液体在血管中流动，一种几乎无色，另一种为红色；负责输送红色液体的血管被称为血管。

人们对环节动物的发育阶段并不太感兴趣。它们由卵孵化而来，其胚胎与纤毛虫极为相似，以至于一些观察者误以为它们属于更低等的动物类群；不过只要仔细观察几个小时，就会发现这些呈球形或无定形的胚胎会逐渐出现分节现象，各种内部器官也会逐渐发育成熟，还会出现眼点，最终幼体便进入成体阶段。

甲壳类动物。

甲壳类动物属于节肢动物中的一个大类，其结构具有极大的多样性。有些寄生物种的结构已经极度简化，看起来似乎与该纲中其他更高级的物种毫无关联，但可以肯定的是，无论是陆生还是水生的所有甲壳类物种都源自同一个祖先，其基本结构也是一致的。从本质上讲，甲壳类动物的身体由大量体节组成，每个体节上都有一对分枝的附肢；外部的分支称为外肢，内部的分支则称为内肢。身体前端的五个体节组合在一起形成头部，前两个体节上的附肢位于口部前方，起着触须或触角的作用，而其余三个体节上的附肢则演化成了颚，第一对颚称为大颚，接下来的两对则称为小颚。其余的附肢则有着不同的形态，其中一些还带有鳃状的呼吸器官。甲壳类动物与蜈蚣、马陆、昆虫等动物的主要区别在于它们拥有两对触角而非一对，且具有鳃状而非管状（气管式）的呼吸器官。蛛形纲及其他一些动物则又有所不同。

彼此相距甚远。刚从卵中孵化的幼体与成体差异极大，只有经过一系列变化后才会形成固定的形态。最早期的阶段被称为无节幼体，这种幼体在藤壶中也有出现，体型极小，没有分节的痕迹，仅有一只眼睛以及三对游泳附肢，这些附肢后来会发展成成体的两对触角和颚。这一阶段并非所有甲壳类动物都会经历，它主要是低等甲壳类——昆虫纲甲壳类的特征，而在高等甲壳类——软甲纲甲壳类中则较为罕见。典型的甲壳类动物包括虾、小龙虾等，赫胥黎对这些生物有过详细的描述。螃蟹的溞状幼体也是一种微小的透明生物，它会经历多次变化，像某些昆虫纲甲壳类以及虾一样，通过摆动其长而分节的腹部来游动。小龙虾的幼体则十分奇特有趣。属于等足目的甲壳类动物，其复眼从不位于可活动的柄上，这类动物的结构、习性及栖息地都极为多样：有些生活在淡水中，大多数生活在海洋中，还有些则生活在陆地上并过着寄生生活。

该属中包含 Gnathia 这一物种，其雄性和雌性的外形差异极大，因此常被视为属于两个不同的科。成年雄性的颚非常强壮且突出，头部较大，呈方形，宽度与胸部相当。而雌性的头部则很小，呈三角形，没有明显的颚，胸部则明显膨大。这类动物的体长约为六分之一英寸，颜色为灰褐色，它们会对木材造成破坏，因为它们有在水位线以下的木材中钻孔的习性。图382显示的是放大后的雄性 Gnathia。这些甲壳类动物是素食者，以木材为食。该类群中的其他成员被称为鱼虱，体型要大得多，主要寄生于鲸类身上，此外还拥有两只大眼睛。Cymothordæ 类动物则利用其强而有力的前足附着在各种物体上。

海洋鱼类和淡水鱼类都更喜欢栖息在宿主口腔内部。

桡足类属于自由生活的生物，其胸部有四到五对游泳足，腹部则没有附肢。其中最著名的淡水种类是轮虫，其结构被用作该目的一种典型代表。正如显微镜学家们所熟知的那样，轮虫的身体前端较宽，后端逐渐变细，因此从侧面看时呈梨形。头部的背侧结构融合在一起形成了甲壳，甲壳上有一只眼睛，轮虫的名字也由此而来。雌性轮虫会将卵储存在附着在身体末端的几个卵囊中。Branchipus grubei的繁殖能力极强，一只雌性可以产下超过四千万只幼体。刚孵化的幼体为椭圆形的无节幼体，经过两到三次蜕皮后便发育成成体。在无尾目中，还有另一种广为人知的甲壳类动物——枝角类。枝角类的身体也是细长的，但腹部没有附肢，腹部由九个节段组成，而胸部则有十一对附肢。头部的盾状结构并未向后延伸，两只较大的眼睛则分别位于独立的眼柄上。雄性的第二对触角会演化成抱握器。这类甲壳类动物是倒着游泳的（见图383）。

枝角纲（Baird博士所称的Daphniadæ）——水蚤（Daphnia pulex）可被视为该纲中最著名的代表。这种活跃的小动物的身体前端较窄，后端处甲壳上有深深的凹陷，腹部的末端则长有一对坚硬的带刺刚毛，该属的名称也正是由此而来。在……的前端

它的头部有一只巨大的复眼，以及两对分枝状的触须。第一对触须较小且结构简单。其颚部由下颌和第一对上颌组成，而成年个体的第二对上颌已经退化。胸部由五个节段构成，每个节段上都有一对叶状游泳肢。腹部则由三个节段组成，没有游泳肢。雄性通常比雌性体型更小，数量也极为稀少，往往要到夏季结束前才有可能见到它们。

这种生物在夏季和冬季都会产卵，卵会被送入一个位于胸部上表面与甲壳后延部分之间的育儿囊中。夏季产下的卵会在那里孵化，而冬季产下的卵则被包裹在由甲壳发育而成的囊状物中。这个囊被称为“卵鞘”，会随着母体外壳的蜕皮而被丢弃（这是甲壳类动物逐渐生长所必需的过程）。卵鞘沉到水底后，胚胎便能在其中孵化出来。从这些“卵鞘”中孵化的幼体又会继续繁殖，最终成为新的母体。由此看来，冬季产下的卵之所以被包裹在更为坚硬的囊中，是为了让它们能够承受可能对母体造成致命伤害的严寒天气。贝尔德博士在调查那些在干燥两个月后又因降雨而重新蓄满水的池塘时，发现了大量处于不同生长阶段的水蚤和四角溞标本。

从他的研究中也可知，水蚤有许多天敌。“Corethra plumicornis的幼虫——在显微镜观察者眼中被称为‘骨架幼虫’——对水蚤的捕食欲望极强。普里查德称它们是某种Nais鱼类的理想食物；帕内尔博士则表示，洛赫莱文鳟鱼之所以具有如此美味的口感，是因为它以小型甲壳类动物和水生昆虫为食。”这类甲壳类动物在淡水和海水中都很常见。而桡足类则仅存在于咸水环境、盐沼以及盐分浓度极高的水域中。在莱明顿的盐场，以及在煮沸前用于储存盐水的开放式水池中，可以找到大量的这类水生昆虫。一品脱这样的液体中大约含有四分之一磅的盐分，如此高浓度的盐溶液能够杀死大多数其他海洋生物。在天气良好的日子里……

在夏季，可以在水面附近观察到大量这种小生物。由于它们通常呈鲜艳的红色，因此水面也会呈现出相同的色调。这类小动物的活动方式很特别：它们会仰泳，同时用尾巴摆动，而脚则持续不停地移动。根据季节的不同，它们要么产卵，要么卵生胎生。在某些时期，它们只产卵；而在炎热的夏季，则会直接生下幼体。大约15天后，它们会产下50到150枚卵。与许多甲壳类动物一样，这些幼体的外观与成体有很大差异；它们与Chirocephalus属的幼体极为相似，以至于很难将两者区分开来。其他物种的卵则被包裹在厚厚的囊中，嵌入一种颜色深且不透明的物质中，这种物质具有细小的细胞结构，位于动物身体与外壳背面之间，这一结构被称为“卵鞘”。它们的外壳往往非常透明，有时带有色素斑点；外壳由一种名为几丁质的物质构成，其中还含有不同量的碳酸钙。当向浸泡着外壳的水中加入少量强酸时，会产生大量气泡。煮沸后，这些小生物会像龙虾一样变成红色。它们的外壳可以由两个在背部相连的壳瓣组成，类似贻贝的双壳结构；或者只是在后部折叠起来，看起来像双壳结构，但实际上并非如此；也有可能是由多个环或节段构成的。Cypris属动物的身体则呈现网状结构，有点类似于细胞结构。按照Rousselet先生在345页和346页中的指导，应对这些甲壳类动物进行麻醉处理，以便在显微镜下进行观察。

《图芬西部》，埃德蒙·埃文斯著。
图版VI。

第四章 节肢动物——昆虫纲

昆虫的显著特征。——“昆虫”这一术语，虽然最初是根据其字面含义被广泛用于指代所有身体外部分为多个节段的节肢动物，包括苍蝇、蝴蝶、甲虫、蚊子、蜘蛛、蝎子、螃蟹、虾等，但现在人们通常将其限定在仅指那些拥有六条步行足的动物。昆虫属于节肢动物纲，其特点在于头部、胸部和腹部彼此分界清晰且可区分；成虫阶段最多只有三对足；足仅生于胸节上；通常具有两对翅膀；以气管作为呼吸器官；并且拥有一对触角。昆虫纲在类型与结构上具有高度一致性。虽然在一定范围内存在一些变异，但这些变异与我们之前讨论过的其他类群有明显区别。对昆虫的研究可以按照一定的顺序进行，而且会发现，没有任何一类动物能比昆虫纲为显微镜观察者提供如此精彩的观察对象以及如此多样的有趣事物。

与甲壳类动物一样，昆虫体内的硬质结构也构成了外部的保护层，同时还能作为肌肉的附着点。不过，昆虫的这种外壳纯粹是由几丁质或角质构成的，其中仅含有微量的碳酸钙。身体的每个节段通常由六部分组成：每个节段的上半部分称为背板，下半部分称为腹板，两侧的部分则称为侧板；腹板进一步可分为上腹板和下腹板。整个身体由大约二十个节段构成。

其中五到六个节构成头部，三节构成胸部，而腹部的节数则在九到十一节之间。头部的各节相互连接，形成一个整体；该区域的附肢具有感觉功能，同时也可用于切割和咀嚼。依次观察头部的附肢，可发现它们包括眼睛、触角或感觉须以及口器。昆虫的触角数量通常不超过两只，但其形态和大小存在很大差异。最简单的形式是直而分节的细丝状，但在许多昆虫中触角呈分叉状，有些则呈棒状；还有些触角的形状类似植物，总体而言，它们都是显微镜下极为有趣的观察对象。

这些触角的主要功能是作为触觉器官，但也很可能具有其他功能，比如味觉甚至听觉功能。昆虫的眼睛要么由一对小眼组成，要么由大量小眼构成——这种情况下就称为复眼，复眼是由许多六边形的小面和透镜以及神经纤维构成的，所有这些结构都与被称为大脑的神经节群有明显的连接关系，如图384所示，该图为苍蝇眼睛的横截面。这类复眼中小面的数量差异极大：例如蚂蚁有50个小面，苍蝇则有2000个甚至更多，蝴蝶也是如此。胡克博士曾统计过蜻蜓眼睛中有7000个小面，而列文虎克则发现蜻蜓眼睛中有12000个小面。某些昆虫的眼睛由短柄或足状结构支撑，但这些结构是不可移动的，就像某些甲壳类动物那样。

昆虫的口器在基本结构上表现出显著的相似性。昆虫的口器主要分为两种类型：一种是为咀嚼而设计的，如甲虫，其口器包括上唇、一对下颚、一对上颚，上颚上还有一对或两对触须，此外还有带触须的下唇。这种较为原始的口器结构可见于直翅目昆虫以及某些其他昆虫中。

脉翅目。昆虫口器中的其他结构还有上唇，它有时会像蜜蜂那样分为三个裂片，其中两个外侧的裂片称为副舌，中间的部分则称为舌。还有一种名为吸食型的口器，可见于鳞翅目（蝴蝶），这种口器适合用来吸取花粉和花汁；其触角十分发达，形成两个毛茸茸的垫状结构，静止时口器就会卷缩在这两个垫子之间。因此，鳞翅目的口器结构与某些甲虫的口器结构类似。膜翅目（黄蜂和蜜蜂）的口器则兼具咀嚼型和吸食型的特点：它们有如同甲虫那样的下唇和上颚，而上颚则发育成长长的鞘，用来保护下唇，而下唇则呈现出舌状。半翅目（虫类及其近亲）的上颚和下颚呈尖锐的矛状，而下唇则起到保护作用。双翅目（苍蝇、蚊子等）的下唇发育得极为发达，形成了非常突出的“舌头”，而口器的其他部分则仅作为下唇的鞘而存在。详见图389和390。

昆虫的胸部由三个节段组成，从前往后依次为前胸、中胸和后胸。前胸上长有前足；中胸上长有后足以及第一对翅膀；后胸上则长有第三对足以及第二对翅膀。脚的最后一节称为跗节或脚爪。翅膀上的翅脉实际上是由空心管构成的，它们是气门——即呼吸孔的延伸部分。

昆虫的肌肉隐藏在体表之下；它们并不像高等动物那样聚集成明显的肌束，不过在很多情况下仍具有条纹状结构。这一点在某些甲虫中表现得尤为明显，尤其是水甲虫。在某些幼虫体内，肌肉结构极为复杂。Lyonnet在山羊蛾的幼虫身上发现，仅头部就有228块肌肉，而整个身体的肌肉数量则高达3993块。相对于身体大小而言，昆虫的肌肉力量非常大。例如，跳蚤能够跳跃自身高度的两百倍。有些重量仅为几克的甲虫，也能承受20到30盎司的压力而不被压垮。

谢费尔教授认为，昆虫的翅肌结构为理解脊椎动物更为复杂的肌肉结构提供了关键。不过，肌质并非由一束束肌纤维组成，而是一种连续的肌质结构，通过苏木精染色可以清晰地观察到。这种肌质中存在着微小的管状通道，肌肉的纵向条纹正是由这些通道构成的。整个结构被一层极为精细的膜所包裹和连接在一起。

昆虫的消化系统因其习性和食物不同而有所差异。在寄生在蜜蜂身上的Stylops以及以液体为食的幼蜂中，肠道的末端是一个盲囊。整个消化系统具有三层结构。在蝇类、蜜蜂和蝴蝶中，食道或咽部还拥有一个嗉囊，这相当于鸟类胃的功能。从某些方面来看，鸟类的消化器官与昆虫的消化器官有着惊人的相似之处。昆虫没有真正的肝脏，但口腔中有唾液腺；心脏位于背部，是一个分为多个腔室的搏动性囊袋，液体通过它流向头部，然后再自由地流遍身体的其他部位。每条气管都是一根由两层薄膜构成的弹性管，螺旋状的纤维缠绕在两层薄膜之间，这样的结构足以防止身体运动时气管塌陷。这些气管遍布整个肌肉组织及全身。因此，昆虫与鸟类一样，可以说是在身体的每个部位进行呼吸，这也使得它们能够保持轻盈，从而便于飞行。空气通过称为气门的开口进入气管，昆虫可以随时关闭这些气门，每侧身体上共有11个气门。昆虫的神经系统由一系列神经节组成，这些神经节向头部汇聚形成一条单一的神经索，正如在蜘蛛的切面中所看到的那样（图409）。

所有昆虫都是通过卵来繁殖的，且属于雌雄异体的物种。在少数情况下，比如蚜虫这类植食性昆虫，会出现孤雌生殖的现象，即由无翅的雌性个体完成繁殖过程。这类雌性能够产下活的幼虫，幼虫一出生就开始进食，属于胎生方式；而在其他情况下，雌性则直接产卵。

这一过程以常规方式进行，且几乎贯穿全年。前者拥有类似柳叶刀的喙，用于刺破叶片并吸取其汁液，同时还有一对特殊的蜜管。昆虫从卵阶段发育到成虫阶段时通常会经历变态过程。在卵内，其身体就已经开始出现分节现象；过一段时间后——比如在苍蝇、蜜蜂、甲虫和蝴蝶等昆虫中——它们会以幼虫或毛毛虫的形式从卵中孵化出来。这些形似蠕虫的生物会为自己建造一个保护壳或茧，在其中进入蛹期。在蛹壳内，会发生惊人的变化：幼虫的身体通过组织分解被彻底拆解，其各个组成部分则被重新组合，最终形成成虫。而在蝗虫、蟋蟀、蜻蜓等昆虫中，变态过程是不完全的（半变态）。还有一些低等昆虫（如虱子、弹尾虫等）不会发生此类变化，除了体型之外与成虫并无差别，这类昆虫被称为无变态昆虫。还有些昆虫，如金龟子，会在幼虫阶段度过三年时间。在所有情况下，寒冷都会使昆虫的发育停滞或减缓。雷欧米尔曾在冰室中将一只蝴蝶的蛹保存了两年，直到将其移至温暖环境中，它才开始出现变化的迹象。

从上述关于昆虫生命的简短介绍中，我们可以推测：昆虫为研究提供了广阔的领域，也为显微镜观察提供了无数有趣的对象。昆虫的形态种类极为丰富，其结构以及各种结构如何适应特定功能，都极具吸引力。大多数昆虫标本柜里都收藏着经过精心收集并以高超技术制作而成的标本，这些标本无论是对初学者还是经验丰富的昆虫学家来说，都能带来无尽的乐趣。因此，要全面描述昆虫结构的各个部分，恐怕需要一本体积极大的书，而且还需要数月甚至数年的时间。所以，我将会选取昆虫结构特征中一些比较有趣的方面，并按照已经提及的顺序进行介绍。至于昆虫的头部、眼睛以及其他附肢，我们其实已经有所了解。

我们将以蝇科中的一个典型物种作为研究对象。蝇科包含种类繁多、形态各异的昆虫，其中家蝇和绿头苍蝇最为人熟知。家蝇无需额外描述。对于显微镜学家而言，家蝇最有趣的部分便是其头部那些精妙的构造。仔细观察可以发现，头部两侧各有一个或大或小的突起，且对称分布。图385展示的是蝇眼的切面图，其基部的轮廓呈椭圆形、圆形或截形；而其弯曲的表面则呈球形、类球形或梨形。这些角质质地的圆形结构就是蝇复眼中的角膜，之所以如此命名，是因为它们与高等动物体内较大的透明结构类似。不过，它们与后者有所不同——在显微镜下可以看到它们表面有许多六边形的小面，这些小面正是光线进入数百个单眼的结构。在普通透镜下，通过反射光观察，每个角膜的整个表面都会呈现出类似细密金属网状的图案，每个网格的中心还有微小的突起。不过，借助放大倍率为80到100倍的复合显微镜，就可以看到无数规则、几何形状的六边形，它们的边界十分清晰，甚至可以较容易地计算出数量，毕竟它们的尺寸实在极其微小。图386则展示了眼睛的垂直切面，可以看到其中圆柱形管状结构的六边形排列方式。

图386——果蝇眼睛的横截面图。
l. 晶状体；co. 角锥细胞；pl. 颜色层，由围绕视杆细胞的环状结构组成；r.r. 视杆细胞；a.v1. 视杆细胞之间的气腔；m1. 视杆细胞及气腔所依托的膜；a.v2. 位于第一神经连接处上方的较短气腔；n.j1. 第一神经连接处；m2. 该连接处所在的膜；A.V.、A.V. 围绕眼睛的大气腔；n.j2. 第二神经连接处；a.v3. 气腔；op.n. 视神经；b.n. 脑组织。（放大倍率×160。）

从该横截面来看，晶状体的正常形状是否为圆形值得怀疑——因为在生长过程中由于晶状体相互聚集，其形状可能变为六边形。角膜表面可以被剥离下来，若将其仔细压平并固定，就会发现每个晶状体并非简单的单凸透镜，而是一个双凸复合透镜，由两个密度或折射率不同的平凸透镜组合而成。

对昆虫以及甲壳类动物眼睛的实验表明，在昆虫的每一个小眼单元中都会形成外部物体的实像且为倒像；该图像与直接接触视网膜的晶状体内表面相对应。虽然视网膜上的图像很小，但依然清晰可见，其角度接近45度。在甲壳类动物中，晶状体也在视网膜上形成倒像，但由于折射介质的焦距较长，视网膜膜则不会……

与透镜相连，该间隙被一种类似于脊椎动物玻璃体的物质填充。在这两种情况下，光线似乎都不会直接作用于视杆细胞；视杆细胞只能通过视网膜细胞来接收信号。正如人们所推测的那样，节肢动物的视网膜图像远不如高等动物的那么清晰；不过，它们的眼睛似乎更适于观察物体的立体结构以及物体的运动。蝴蝶和蛾类的胆小性格无疑是一种遗传本能，旨在帮助它们避免来自众多天敌的威胁。

在附图387中，A为金花虫眼睛的垂直切面，可以看到呈扇形排列的感光结构，以及朝向大脑延伸的透明锥形视杆细胞群；B则是对角膜管结构进行放大后的图像，较暗的部分代表色素层。图387展示了采采蝇头部和口部的下表面。这种蝇类的口器很长且突出，触角也很特别——其第三节很长，几乎与鞭节长度相当，而鞭节的外表面仅有倒钩状的毛发。尽管这种蝇类的体型与家蝇差不多，但它却是赤道非洲地区家畜的最大害虫之一。它的上唇虽然由两个部分构成，但在静止时是连在一起的；而在刺吸或进食时，这两部分会分开，上唇的鞘会向上翘起。上唇的凸面上长有又长又尖的深棕色刚毛，而与口器接触的内凹面则十分光滑且呈肉质状。三个圆形开口似乎表明了家蝇那根肉质、膨大且高度发达的口器的管状结构（见图388，家蝇）。口器构成了这一器官的主要部分，它会膨胀成惊人的形状。

其嘴唇肌肉发达，使昆虫能够将舌头用作抓握器官。嘴唇上覆盖着成排的细小刚毛，这些刚毛略微朝后生长，且排列得相当紧密。

图388——家蝇的口器。（小圆圈表示与实际大小相近的物体。）

每片嘴唇上都有许多排这样的细小刚毛，由于它们都朝相同方向生长，因此昆虫可以利用它们来刮擦或撕扯柔软的表面。这些刚毛需要高倍显微镜才能看清。在炎热的夏季，当家蝇停落在人的手或脸上时，正是依靠这些刚毛来吸取从皮肤渗出的汗液。汗液通过口器被吸上来，这一过程部分依赖于嘴唇上的肌肉所产生的吸力，而这些肌肉本身则是螺旋状的。

其结构呈螺旋状，围绕着一个具有高度弹性的肌腱与韧带结构，同时还有一些可收缩的附属结构，以便更快速、更灵活地移动。要观察舌头那美丽的螺旋结构，就需要使用高倍放大镜——此时才会发现其实并不存在连续的螺旋结构；那些看似独立的环状结构实际上并没有完全环绕整个舌头，它们的作用类似于吸管，能够将液体从这些环状结构之间的缝隙中吸入。这确实是一种令人惊叹的结构。图389展示了家蝇舌头的螺旋结构，该图像是由蔡司16毫米消色差投影目镜拍摄的。为了清晰地展现这一结构，必须格外小心地进行组装工作，因为在我的木刻版画中这一结构并未得到完美呈现。

这类昆虫在自然界中发挥着重要作用，它们会吃掉那些腐烂的动物残骸，而这些残骸的数量通常很少，大多数人难以察觉，而且在炎热天气里也难以通过常规方法清除。林奈曾说过，三只苍蝇就能像狮子一样迅速吃掉一匹死马。当然，他所说的是这三只苍蝇的后代；这一说法很可能是正确的，因为幼虫一孵化就开始进食，一只雌性绿头苍蝇能够产下两万只活幼虫（其中一只如图VI中的141号所示）。24小时内，每只幼虫的体重就会增加200倍，5天后便能达到成年大小，随后变成蛹，最终发育成成熟的昆虫。

图390——雌性大蚊（Eristalis tenax）的舌头、口器及刺穿器官。

图391——黄蜂的舌头、触须等结构的内部结构。（圆圈内为大小与实际相当的舌头。）

在雄蚊蝇（Eristalis tenax）中，其口器比家蝇的要大，且在许多方面存在差异。其舌头在一段距离上会分裂开，之后又重新合拢，如图390所示。下唇、上颚和下颌则演化成了发育良好的矛状器官；这些器官既可以刺穿动物的皮肤，又能形成管道以便吸取血液。在下颌触须旁边，还有几根矛状突起；此外还有另外两种器官，一种看起来像双刃剑，另一种则末端带有钳子或切割齿。这种结构非常奇特，类似于外科手术中用于扩大伤口、从而增加血液流量的工具。雄蚊蝇的这一精巧复杂的刺穿装置实在令人惊叹，其复杂程度远远超过人类制造的机械。而那条肉质的舌头则从上述装置中伸出一定距离，表面布满了细毛，不过这些细毛的数量和长度都比那些要少。

家蝇的口器结构虽然尚未完全发育成熟，但其收缩肌、肌肉和韧带则已相当发达。口器的进一步发育情况需在昆虫类的其他成员中寻找，会发现许多昆虫的口器结构都呈现出不同程度的变异——例如膜翅目昆虫（蜜蜂和黄蜂），这类昆虫的口器和舌头分为多个裂片，用以从所取食的植物中吸取花蜜。大多数物种的舌头都具有伸展和收缩的功能。

图392：
1. 黄蜂（Vespa vulgaris）的螫针，以及用于清洁该结构的肌肉附着结构与触须；2. 蜜蜂的螫针。

图391展示了黄蜂舌头的下表面，以及它的两对触角，还有位于舌头两侧、用于清除其上积聚的花粉和蜂蜜的刷状结构。黄蜂的舌头拥有极为发达的肌肉结构。其触角在形态上十分奇特，结构也极为精细；雄性黄蜂的触角与雌性有所不同。

众所周知，蜜蜂和黄蜂都拥有极具毒性的螫针。这种结构堪称一种经过精心设计的机械装置，既是攻击武器，也是防御工具。螫针由两根带倒钩的针尖组成，其长度足以深入刺入皮肤。由于这些针尖边缘呈锯齿状，因此它们无法立即被拔出；再加上毒素会注入伤口中，这就使得它们的螫伤极为痛苦且令人不适。含有毒素的腺体则位于螫针基部的一个微小囊袋中。图392展示了黄蜂和蜜蜂的螫针。

许多昆虫还拥有用于钻入树皮或实心木材中的特殊结构。雌性卷叶蛾会钻入橡树或苹果树中产卵。幼虫长大后会从坚果中钻出，落到地面后发育成完整的飞虫（见图393）。

还有许多物种专门以植物的叶片为食，它们通过在叶片上形成赘生物或瘤状物来对植物造成严重损害。似乎每种植物都有其特有的害虫种类——例如，椴树上的所谓“钉状瘤”就是由名为Phytoptus tibiæ的物种引起的。这类瘤状物呈尖柱状，直立在叶片的上表面。在悬铃木、枫树、榆树以及各种果树上也会出现结构类似的瘤状物。

库蚊（Culex pipiens）的螫针结构十分奇特（见图394），它被包裹在由鳞片或羽毛构成的保护鞘中。在不使用时，这个保护鞘会折叠起来。库蚊的口器上有一套完整的刺针，可用于刺穿皮肤；在造成严重伤害之后，它会通过口器注入酸性毒素。库蚊身上的鳞片结构各异，有的位于翅膀上，有的在身体上，还有些在口器上。图394中的2号是放大的翅膀，3号则是放大的口器上的鳞片。图405中的3号和5号则展示了更多相关结构。

图中展示了高度放大的翅膀与身体鳞片。口器两侧有触角和触须保护。

图394：
1. 蚊子Culex pipiens的雌性头部，已与身体分离；2. 翅膀，显示出翅脉及边缘的细毛；3. 口器上的鳞片；4. 口器及刺针。头部两侧的网状纹路显示了眼睛所占的比例。

巨尾黄蜂Sirax gigas拥有比同类更为奇特的钻孔装置（见图395）。这是一种专门用于钻穿树皮的产卵器，昆虫可借此在树皮中产卵，孵化后的幼虫便能获得充足的食物以度过这一生长阶段。可见，这种钻孔管实际上是一种结构精巧的肌肉组织（c、c、a和x）；简而言之，

这是一种无休止的钻孔行为，机械师们都很熟悉——这种行为常被用于精细的钻孔作业中。雌虫体型较大，人们常常会在它们钻穿松树树皮时发现它们，因为它们偏爱松树作为栖息地。

还有一种体形较大的锯蝇，名为Lyda campestris。它们会钻入苏格兰冷杉中并产卵。从这些卵中孵化的幼虫以松针为食，首先会织出细密的网来掩盖自己的破坏行为。另一种更为人熟知的锯蝇是Abraxas grossulariata，它会严重危害我们的醋栗树。雌虫拥有一个特殊的产卵器官，利用它来切割植物较厚的叶片。这个切割工具实际上是由一对结构复杂的双锯构成的（见图396），不使用时则被藏放在腹部下方的狭长容器中。此外，这一切割工具还受到两块角质板的保护。这两把锯子通过一条深槽相互连接，因此可以同时前后移动，而不会脱离凹槽。一旦完成切割，这四把锯子就会聚拢在一起，形成一个中央通道，卵便通过这个通道被注入叶片中。锯子的切割边缘上有大约十八到二十个齿，这些齿的尖端极为锋利，共同构成了类似当今最精密的手术锯那样的锯齿状边缘。在夏季，这些锯蝇会持续进行这样的活动。

可以观察到雌性昆虫，借助手持放大镜还能看到这种奇特器官的用途。这些昆虫在忙碌工作时并不容易受到惊扰。

图396——醋栗蝇（Abraxas grossulariata）的口器。

在结束关于昆虫口器的讨论之前，有必要先了解蜜蜂（Apis mellifica）的口器及其独特的结构。蜜蜂的口器兼具吸吮与咀嚼功能：上唇和一对较大的下颚十分发达，而另一对较小的下颚则延长成管状结构，通过与舌头一起作用，能够吸取花汁即“蜜露”。下唇也相当长，其上的触须则构成了有效的保护结构。蜜蜂利用下颚来建造巢穴，而口部的吸吮结构则用于获取食物及抓握物体。前面已经提到过，蜜蜂的螫针实际上是一种产卵器，只有雌蜂拥有这种用于产卵的器官，尽管它更常被称为螫针。

它并不属于口器的一部分（如图397所示）。其喙部结构十分奇特，有着规则而精美的分叉，分叉上布满了许多细毛。外侧的两个角质结构呈矛状，表面也覆盖着短毛；每个结构的基部都设有铰链结构，这使得喙部能够在多个方向上活动，从而帮助昆虫打开花朵的更内部结构，便于将喙部伸入其中。另外两个较短的触须与喙部紧密相连，末端为三节式结构。喙部的结构设计使得其基部可以扩大，从而容纳更多采集到的花蜜；同时，正是在这个腔室中，花蜜似乎被转化成了纯蜂蜜。喙部逐渐变细，最终形成一个类似乳头的尖端；在其基部还有两个较短且较强的上颚，从上颚之间则伸出一条又长又窄的矛状舌头。所有这些结构都通过一系列强健的肌肉和韧带紧密相连。雌蜂或工蜂的后腿基部或第一节会发育成扩大的囊状结构，昆虫利用这一结构来将花粉和蜂胶运回蜂巢。实际上，后腿的胫节以及跗节的第一节都会变宽，形成板状结构，不过这两块板的表面特征有所不同：一侧覆盖着厚厚的毛发，而跗节上的毛发则呈刷子状，显然是用来清除花粉的；这种特殊结构在雄蜂或蜂后的后腿上并不存在。

图397。
1. 蜜蜂的舌头；2. 工蜂的腿。（小圆圈表示这些物体的实际大小。）

图398。

1. 蛇形蝇的足与腿；2. 肉蝇的足与腿；3. 雄蜂的足与腿，带有垫状或吸盘状附肢。

用于构建蜂房的蜡是一种由蜜蜂体内某些部位分泌出来的物质，这些蜡存在于蜜蜂身体下部的小囊中，但并非以可直接使用的状态存在。当蜂房建造完成后，其壁会通过一种已经提及过的物质——从杨树和椴树芽中采集的蜂胶——来得到强化，而这种蜂胶正是通过图中所示的那对奇妙的宽铲状结构涂抹在蜂房壁上的。

在苍蝇以及其他昆虫类群（如鳞翅目昆虫）的足部结构中，可以发现许多有趣的差异。图VI以及图398展示了其中一两种典型的结构。

苍蝇的跗节，即足部（见图398），是由一个深度分裂的膜状结构构成的，称为距节。在它与第五个跗节关节或上表面相连的位置前方，有两个爪子，即“跗节爪”；这些爪子可以在各个方向上自由移动。这些爪子在形状、大小、与跗节及昆虫身体的相对比例以及表面覆盖物方面存在很大差异，大多数情况下它们的表面是裸露的。

整个表面均为如此，不过在基部存在六边形结构，这表明此处有微小的鳞片状毛发，这类结构在所有昆虫的体表某些部位都很常见。屈肌和伸肌分别附着在爪子与褶片上；这些褶片要么呈波浪状，要么呈棱脊状或沟槽状，有些情况下其自由表面则十分光滑，还有些则覆盖着微小的鳞片状毛发。该分隔膜的厚度在边缘处不超过1/2000英寸，而靠近附着点处则稍厚一些。从褶片中伸出的一些结构被称为“毛发”、“类毛附肢”或“喇叭形毛发”。毫无疑问，这些结构正是让苍蝇能够附着在玻璃等光滑表面的关键，因此也被称为“固着毛”，这一名称正是根据它们的功能而来的。图399展示了水甲虫腿上的固着毛。（圆圈中的点代表自然状态下的物体大小。）Musca vomitoria左前足的背面带有固着毛（见图版VI，编号140）；a和b为放大后的毛发，a是从下方拍摄的，b是从侧面拍摄的。编号142为Amara communis的左前足，显示了其背面以及固着附肢的形态，其中一处已在a处以放大视图呈现。编号143为Ephydra riparia的左前足背面。这种苍蝇大量存在于盐沼的水面之上。它不具备攀爬玻璃的能力，其原因就在于其固着毛的结构；它的中央触觉器官也非常特殊，每只脚上都有一个这样的结构，从而使得苍蝇能够停在水面上。a为Cassida viridis左前足背面的外部毛发，编号135，该图像展示了分叉状的固着附肢，其中一处已在a处以放大视图呈现。在地甲虫中，这类结构仅存在于雄性个体身上，用于交配用途。苍蝇身上这些毛发的精细结构以及足部的弹性膜结构实在令人惊叹。当苍蝇……

在爬行时，会有一微量粘性液体渗出，因此这些支撑毛的管状结构特征便不容置疑了。

“在足垫的根部或其下表面，有一个突起，在某些情况下该突起较短且粗壮，而在其他情况下则较长且呈弯曲状，末端逐渐变细（如Scatophaga属）；有的则带有刚毛（如Empis属），有的则呈羽状（如Hippoboscidæ属）。还有一个特殊的例子——Ephydra属，其上的突起外观与它所附着的那些极为原始的足垫极为相似。在Eristalis属昆虫的第五跗节基部下表面，有一对短而略带弯曲的毛发，几乎垂直向下生长。”

支撑毛通常以某种形式存在。实际上，很难找到一种甲虫没有这类结构；据我所知，唯一似乎完全没有这类结构的，是一种生活在沙质荒地上的Helops属昆虫。我认为，跗节上密集的毛发作用仅仅是保护与之相连的关节而已。我在Ephydra属昆虫的跗节上，以及蜂类雄蜂的第一个基部跗节上也观察到了这类结构。在一些叶甲科昆虫的跗节下表面，也存在非常原始形式的支撑毛，此外，它们的跗节末端还有一种大型、深度裂开的器官，那显然是一种真正的吸盘。

当在粗糙表面上行走时，这类昆虫的足部看起来就像是没有支撑附属结构的鞘翅目昆虫的足部。爪子始终附着在昆虫跗节的最后一个节上。双翅目昆虫的爪子并不附着在第五跗节上，膜翅目昆虫的爪子则不附着在第五跗节上，而是附着在末端的吸盘上——对于这一大类昆虫而言，这个吸盘实际上相当于第六个跗节，它是膜质的、具有高度柔韧性和弹性，可以几乎完全缩回到第五跗节内部——这个跗节为了特殊功能而发生了极大的结构变化。

在Lucanus属昆虫的足部，那一对微小的爪子其实就是为特殊功能而演化的毛发，它们具有真正毛发的结构。Epeira属昆虫的支撑结构，Pholcus属昆虫最后一个跗节下表面的类似结构，Notonecta属昆虫后肢各部分的构造，无论是在成熟状态还是早期阶段，还有疥螨、痒螨以及其他一些蛛形纲动物，都可以作为这一点的证据。

事实上，不同目昆虫大多拥有各自独特的足部结构。例如甲虫目、膜翅目、双翅目、同翅目等，它们的足部特征极为明显，因此在需要判断昆虫所属目的时候，这些特征往往能起到关键作用。在所有双翅目昆虫中，我只发现了一个例外——蚊科昆虫的足部结构与通常情况不同，它们具有膜翅目的足部结构。因此，我认为所描述的足部结构在双翅目昆虫中是普遍存在的。

关于如何对昆虫的足部进行观察，或许有必要简单说明一下最佳方法。可以通过让昆虫处于氯仿作用下来研究其足部的功能。同时，应妥善保存被观察的器官，为此，迪恩培养液或甘油凝胶是非常合适的；不过，一些较为脆弱的标本则只能保存在氯化锌溶液中。将标本浸泡在苛性钾中、捣碎、清洗，再放入葡萄酒酒精中，接着放入松节油中，最后放入加拿大香脂中的方法其实毫无用处，除非是在需要了解昆虫表皮结构细节的极少数情况下。当然，为了准确了解足部的结构关系，应从上方、下方以及侧面对其进行观察。双筒显微镜大大降低了以往观察时遇到的困难，因为借助它，无需任何处理就能清晰地观察到许多细节。

图400。
1. 蚕蛾的触角；2. 蝴蝶的舌头；3. 舌头的高倍放大图，可见其肌肉纤维；4. 蚕的气管；5. 蚕的足。（小圆圈标出了各结构，大小接近其实际尺寸。）

蛾类与蝴蝶为显微镜观察者提供了许多极为精美的研究对象。还有什么比蛾类的触角更令人惊叹的呢？（见图400中的1号）它的触角末端细长如手指，几乎相当于一种完美的“手”，能够通过精巧构造的肌肉系统自由活动。蝴蝶的舌头（2号）显然是为了伸入花朵内部吸取花汁而存在的，这一动作由一系列精细的肌肉协助完成。3号图展示了舌头的一部分的放大图像；另可参见第VI版中的132号和133号图，即蒸气蛾的触角。

图401——呼吸孔或气门。图402——蚕的气管放大图。
蝴蝶的上下颌（实际上有两条）结构极为精细，它们像大象的鼻子一样可以卷曲，并且能够像大象的鼻子那样进行各种动作。纽波特先生对这些结构进行了仔细的研究与描述。每条上颌的外表面是凸起的，而内表面则是凹陷的；当两条上颌结合在一起时，就会形成一个管道，即吸管，通过这个管道可以将液体吸入口中。构成管道的内侧表面覆盖着一层非常光滑的膜，且这层膜贯穿整个器官的长度；而每条上颌的内部则是中空的，看起来似乎形成了一个独立的管道，但实际上并非如此——这种误解是由于触角内部存在较大的气管或呼吸管所导致的。在某些物种中，吸管的末端外部长有许多微小的乳突或边缘结构，比如在Vanessa atalanta中，这些结构呈细长的桶状，末端还有更小的乳突。当昆虫停落在花朵上时，它会用力呼气，使空气从内部的气管以及与它们相连的头部和身体中的气管中排出；而在将触角伸向食物时，它会吸气，从而使触角中的中央通道……

昆虫的呼吸系统各不相同，或者说会以适合其不同生存环境的形态存在。在幼虫阶段，腹部的两侧会间隔出现多个呼吸孔（如蚕的呼吸孔，见图401），从而确保整个身体内的循环液体能够持续获得空气供应。这些呼吸孔通常有九到十个，由椭圆形的膜状结构组成。气道则由两层薄膜构成，两层薄膜之间还有一根细小的弹性纤维或螺旋状纤维，这种结构使得气道保持圆柱形，进而防止气道在空气中移动时发生塌陷或受压，避免窒息。图402展示了水龟虫部分气道的双螺旋结构，这种结构既具有弹性又十分坚固。

在水甲虫类中还有其他一些有趣的特性，其中最引人注目的当属Dytiscus marginalis的前腿。该昆虫脚趾的前三节会扩展成宽阔的表面，并且表面布满弯曲的毛发。从这些表面上还长出许多短毛，其末端呈杯状，其中一根毛在图版VI的第142号中被放大了展示。由于这些结构呈杯状，因此过去被称作“吸盘”，但实际上它们只是用于促进昆虫腿部及足部毛发生长的特殊结构。另一个有趣的例子见于旋龟虫，它的前腿为普通类型，而后腿则带有可扩张的桨状结构。其转节、股骨和胫骨均为三角形扁平结构，外侧呈尖状。

顶点所在的角位置。不过，跗节则连接在胫骨最末端的内侧角上，其四个关节各自都扩展成扁平的桨状结构。在附图403中，可以看到一个桨状结构处于展开状态，另一个则处于闭合状态。

图403：
1. 转轮甲虫的腿，桨状结构处于展开状态。
2. 桨状结构处于闭合状态。

这些桨状结构经过精确的设计，从而能够最有效地发挥推进作用；当甲虫在水中游动时，这种膜状结构的展开使其能够快速移动；而当腿收回身体附近时，该膜状结构就会闭合，从而不会对水产生阻力。这只可爱的小甲虫最有趣的部分当属它的眼睛：上部的眼睛适合在空气中视物，位于头部的上方；而下部的眼睛则适合在水下视物，位于较低的位置，两者之间仅由一道细小的隔膜分隔开来。

图404——蝴蝶与蛾类翅膀上的鳞片，放大200倍。

1. Morpho menelaus的鳞片；2. Polyommatus argiolus的较大蓝色鳞片；3. Hipparchia janira argiolus的鳞片；4. Pontia brassica的鳞片；5. Podura plumbea的鳞片；6.较小的蓝色鳞片。

昆虫的翅膀——它们在形态、结构以及色彩美观度方面各具特色。早期，昆虫的分类主要就是依据这些有趣的附肢来进行的。直翅目昆虫的翅膀是直的；脉翅目昆虫的翅膀有脉络；毛翅目昆虫的翅膀表面有毛发；鞘翅目昆虫的翅膀有鞘状结构；双翅目昆虫有两对翅膀；膜翅目昆虫的翅膀则呈覆合状；而鳞翅目昆虫的翅膀则布满鳞片。有些翅膀较小且为膜质，可将其干燥后置于显微镜下观察；另一些则最好用苯酚香脂固定后再观察。金刚虫等甲虫的虹彩翅鞘，以及色彩更为鲜艳的蝴蝶翅膀，都非常适合在Lieberkühn灯或反射灯的照射下进行干燥观察。而其他甲虫种类较厚的角质翅鞘则需要长时间浸泡，具体方法已在前一章中介绍。

蛾类和蝴蝶的翅膀上覆盖着鳞片或羽毛，这些鳞片或羽毛彼此紧密重叠，就像用来覆盖房屋顶部的瓦片一样。昆虫翅膀上那些绚丽的色彩，正是由于鳞片独特的波浪状排列所形成的。图404和图405是其中一些鳞片的放大图。第1幅图展示的是来自Morpho menelaus蝴蝶翅膀侧面的鳞片，呈淡蓝色；其长度约为1/120英寸，上面有一系列纵向的条纹，条纹之间还有横向的线条或其他纹路，因此看起来很像砖砌结构（在图405的第1幅图中可以更清晰地看到）。

图405——鳞片的放大图，放大倍率为直径的500倍。
1. Morpho menelaus蝴蝶的鳞片片段；2. Podura plumbea蝴蝶的大鳞片片段；3. 蚊子翅膀上的鳞片，展示了它的两层结构；4. Lepisma Saccharina虫的大鳞片片段；5. 蚊子的体表鳞片，放大倍率为直径的650倍。

Polyommatus argiolus这种蓝色蝴蝶的翅膀下侧也有大小不一的鳞片（见图404的第2和第6幅图）；那些较小的鳞片上布满了一系列斑点。

纵向与横向的条纹应当清晰可见，且这些斑点之间应以四分之一英寸的距离分隔开。编号为3的Hipparchia janira是一种来自草地棕蝶的鳞片：在这些棕色斑点上可以看到具有纵向条纹的不规则形状。编号为4的Pontia brassica，即菜粉蝶，曾一度被视为衡量物镜分辨率与清晰度的绝佳标准。这种昆虫的末端带有类似刷子的附属结构；在相当高的放大倍率下，其纵向纹路会呈现为一排排小珠子状。Chevalier选择Pontia brassica的鳞片作为测试对象；而Mohl与Schacht则认为Hipparchia janira是用于检测中等角度孔径物镜分辨率的良好样本。Amici所使用的测试对象则是Navicula rhomboides，通过观察其上的线条来开展测试。

Tinea vestianella，即衣蛾，拥有独特的鳞片。尽管这种蛾子体型较小且具有破坏性，但它却常常受到寄生螨的侵害，且无法自行摆脱。

Podura鳞片（图405）拥有精致的透明膜，以及那些被称作“奇妙结构”的特殊构造，长期以来一直被认为是一种非常适合用于测试高倍率显微镜性能的理想样本——图406展示的是Podura villosa的雄性与雌性个体，经过高度放大后的样子。不过我认为它已不再被视作这样的测试对象了：事实上，对于熟练的显微镜操作者而言，大多数昆虫鳞片的价值与重要性都已下降。这部分是由于物镜技术的进步——高角度物镜能够更清晰地展现微小生物的结构特征，因此昆虫鳞片已不再是蔡司或鲍威尔品牌现代物镜难以分辨的测试对象。尽管如此，属于弹尾目的一种奇特小昆虫Podura的鳞片仍不会被完全忽视。弹尾目昆虫通常生活在较为隐蔽的地方，体型极小，不易被注意到，但它们的鳞片依然具有一定的研究价值。

第一腹节上有一个奇特的管状或吸盘结构，从该结构的腺体开口处会分泌出黏性物质。这类生物的另一个特点是：在大多数个体中尚未发现气管系统的痕迹。如果它们有眼睛的话，那也是以简单的单眼或成群分布的形式存在；触角共有六个节段，而腹部则仅有六个节段，有时甚至只有三个节段。它们的尾巴呈分叉状，向前弯曲并附着在某个柔软的腹节上，从而将身体固定住；一旦松开，尾巴就会弹回并跃至相当高的高度。图406展示的是Podura villosa。这一属下还有多个物种，其中一种（P. aquatica）会在阳光明媚的夏日里成群漂浮在水面上。

Lepisma saccharina与Podura属于同一属。这种微小的弹尾虫因最初是在旧糖桶中被发现的而得名。它的身体呈纺锤形，表面覆盖着银色的鳞片，长期以来被用作实验对象。腹部两侧有一系列附肢，这些附肢的末端长有类似刚毛的细丝。头部隐藏在前胸下方，触角很长，上颚须则有五节或七节，且非常明显，这有助于它们切割作为主要食物来源的干燥木材。这些鳞片需要放在薄玻璃片下观察；斜向照明可以更好地显示其部分结构，而来自消色差聚光镜和广角物镜的中央光线则能使鳞片上的纹路更加清晰。图405展示的是经过高倍放大的鳞片片段。

昆虫的卵（图版VI，编号124-139）——就形状、颜色以及图案多样性而言，昆虫的卵比鸟类的卵更为多样。但由于它们体积极小，很难被观察到，因此人们对它们结构的了解并不如预期那么深入。尽管不同鸟类的卵在外部特征上存在很大差异，但在仍处于卵巢中的阶段时，它们彼此之间却十分相似。在发育的某个阶段，所有的卵都由三个相似的部分组成：第一是带有核的细胞，即胚泡及其斑点；第二是卵黄物质；第三则是包裹着整个结构的卵黄膜。首先形成的是胚泡，随后是逐渐包裹住胚泡的卵黄物质，最后形成的卵黄膜则将整个结构包覆起来。从化学角度……

所有卵的成分都是一样的，即蛋白、脂肪物质，以及一定比例的可被水沉淀的物质。直到卵几乎长到完全大小时，才会形成卵壳膜，而这一过程的形成至少部分是由于输卵管壁分泌出的蛋白质液体在卵表层堆积而成的。

胚胎细胞与胚囊紧密相连，因此在某一阶段它会完全消失，被吸收进胚黄中，或者成为胚胎的细胞核。此时胚黄的密度会增大，而胚囊所剩下的则只是一些高折射率的脂肪球和类蛋白物质。在孵化期接近尾声时，幼虫的头部会位于卵盖上的那个小孔处，这个孔被称为“微孔”，因为它看起来就像一扇小门，幼虫就是通过这扇门孵化出来的。

当卵还处于卵囊中时，胚囊相对较大且轮廓清晰。通过采用哈利法克斯博士的方法制作切片后我们发现，蜜蜂卵中的胚囊并非位于所谓的微孔附近或下方，而是更偏向卵的侧面——这一位置恰好与成熟后胚胎头部的位置相同。

所有鳞翅目昆虫的卵膜由三层结构组成：最外层是略微隆起的、质地坚硬的外膜；中间层是由多个细胞构成的结构；最内层则是细腻透明的卵黄内膜，其结构均匀光滑，既为卵壳提供硬度，又使其表面呈现出美丽的虹彩光泽。胚囊的大小与卵的比例相当，其上的斑点起初是单个的，后来则变为多个。蚕卵的外膜则由无核细胞的网状内膜构成，外层细胞则呈不规则的圆形排列，同样没有细胞核，还有细小的间质毛向外突出。

桃蚜卵壳的外表面覆盖着许多微小的环状结构，这些环的末端彼此略有重叠。人们认为这些环与从卵壳中渗出的白色物质属于同一类物质。

昆虫身体背面的气孔；很有可能，层层叠叠的环状结构正是导致其在显微镜下作为不透明物体时呈现出美丽棱镜色泽的原因，而这种观察是在利伯库恩光源或侧向聚光器的照射下进行的。需要指出的是，这种白色物质是卵壳内部结构的一部分，不会受到甲基酒精或稀酸的任何影响。约翰·卢博克爵士指出，在Phryganea这种昆虫的绿色卵中，“颜色是由卵黄球本身决定的。而在Coccus中则并非如此；卵黄球呈淡黄色，卵的绿色则来自那些微小的绿色颗粒，即油滴。不过，当卵成熟后，上层的结构因吸收作用而被去除，这些绿色颗粒就会被大小均匀、直径约为1/8000英寸的深绿色球体所取代，而这些球体显然与Phryganea卵中的卵黄球截然不同。”还有一个与颜色问题相关的有趣现象：某些昆虫的卵内会滋生寄生虫。例如在Coccus中，就会出现绿色的寄生细胞，它们“形状像一串香肠，长度约为1/2000英寸，宽度约为1/7000英寸”。

蛾类和蝴蝶的卵呈现出多种不同的颜色；在谈论这一特性时，我并不仅仅指那些因光线照射而不断变化的棱镜效应，而是更侧重于那些自然的颜色过渡，其主流色调为黄色、白色、灰色以及浅棕色。在某些卵中，黄色、白色和灰色相互柔和地融合在一起，通过放大约50倍并借助侧向反射器观察，就能看到许多美丽的色彩组合。昆虫的卵上常会出现较为精致的蛋白石色或虹彩色，而鸟类昆虫的卵则没有类似的现象。Erannis defoliaria这种蛾类的卵极为漂亮：它呈卵形，表面有规则的六边形网格，每个角上都有一个小突起；六边形内部有细小的点状结构，色彩的层次变化极为精致。在这种卵上无法看到微孔。Ennomos erosaria这种蛾类的卵则呈长条状，外观类似砖块。

其形状为一端略微渐细，另一端则较为扁平，正是放置卵盖的一端；该端周围有漂亮的白色珠状边缘，中心处有一个略微凸起的网状微孔。空蛋壳会呈现出美丽的乳白色光泽，而含有幼虫的蛋则呈棕黄色。

草裙蛾（Aspillates gilvaria）的卵颜色柔和，形状较长且较窄，两侧略呈扁平或圆润状，并带有不规则的锯齿。卵的顶部凸起，底部则略有凹陷，凹陷处可见卵盖和微孔。不过，幼虫通常会从顶部凸出的部分钻出；图中的凹陷处即为幼虫出壳的位置。

常见的一种具有浓郁自然色彩的卵是红脉天蚕蛾（Cerura vinula）的卵——这种卵呈大型球形，用显微镜观察时看起来就像成熟的橙子；其微孔恰好对应于水果去掉果柄后留下的凹陷处。卵的表面有精细的网状结构，自然颜色为深橙色。

斑纹田蛾（Caradina morpheus）的卵呈近圆锥形，表面有一系列棱纹将卵均匀分割，这些棱纹的末端形成了轮廓分明的几何形状的卵盖。龟甲蝶（Vanessa urticæ）的卵呈卵圆形，被分成多个节段，棱纹朝向微孔方向延伸。普通尺蛾（Lithosia campanula）产下的卵则是完美的球形，表面覆盖着细腻的浅黄色网状结构。鲨鱼蛾（Cucullia umbratica）的卵也呈近圆锥形，有棱纹和横杠从扁平的基部一直延伸到顶端，然后翻转形成卵盖。第136号是蓝眼蝶（Polyommatus argus）的卵。小绿蛾（Jodis Vernaria）的卵则形态独特且十分美丽——呈椭圆形，两侧扁平，带有银色的虹彩，表面布满细小的网状结构和斑点。这种卵的透明度极高，因此可以清楚地看到其中蜷缩着的黄褐色幼虫。直到幼虫从卵壳中钻出后，才能看到卵盖或微孔。需要指出的是，第七版图中的那些卵的颜色被过度渲染了，因此失去了很多原有的色彩特征。

天然的透明度。苍蝇和寄生虫的卵在形状、颜色及结构上也存在极大差异。许多这类卵都带有类似盖子的结构，该盖子可通过铰链般的连接方式打开。图六中的144号就是一种食粪蝇的卵，其幼虫正要从中钻出；146号为食粪蝇的卵；147号为喜鹊的寄生虫所产的卵。更为奇特的是那些寄生于鸟类的寄生虫，其卵的形态极为精致美丽：图六中的145号为雉鸡的寄生虫所产的卵，147号为喜鹊的卵，而孔雀的卵则格外有趣。在图407中，可以看到犀鸟的幼虫即将从卵中孵化出来。

大多数膜翅目昆虫的幼虫都是无足的蛆虫，头部柔软，与双翅目昆虫的幼虫相比几乎没有任何进化特征（见图六，141号）。不过，锯蝇的幼虫并非如前所述的那种无足的蛆虫，而是与鳞翅目昆虫的幼虫极为相似——它有明显的头部，六条胸足，此外在腹部各节上还有12到16条伪足。

图407——犀鸟的幼虫正在从卵中孵化出来。图六中的128号则是枫树蚜虫，也被称为叶虫，其体长大约为1/50英寸。尽管人们早已知道并将其称为叶虫，但关于它的起源与历史却知之甚少，直到1852年J·桑顿牧师发表了相关研究，才使得人们重新发现它存在于枫树叶上。此后，荷兰博物学家范德霍文注意到了它，认为它是某种蚜虫的幼虫形态，并将其命名为Periphyllus。最近，巴尔比亚尼博士和西古雷特先生也对它进行了研究，他们的研究成果发表在1867年的《Comptes Rendus》杂志上。这些研究者给它……

无疑属于蚜虫。在一年中的大部分时间里，还有一种棕色蚜虫会出现，它们以枫树的幼芽为食。与所有蚜虫属的物种一样，雌性蚜虫也会产下两种后代：一种是正常的，另一种则是异常的；只有正常型的后代才能继续繁衍自己的物种，而异常型则保持其原始形态，终生都不会发生变化。它们的体型增长极为缓慢，甚至让人怀疑它们是否真的在进食，因为它们的口器十分退化；它们不会发生任何变化，也不会长出翅膀，其触角始终保持着所有蚜虫在第一次蜕皮之前的那种具有五个节段的特征。此外，它们的颜色也并非完全一致：有些呈鲜绿色，如插图VI所示，而另一些则呈深色或棕绿色。这些棕绿色的幼虫与成年雌虫的区别仅在于那些与其他物种相似的特征，尤其是那些细长且简单的毛状物。而在绿色幼虫身上，代替毛状物的则是呈长椭圆形的透明鳞片。这些鳞片不仅覆盖着身体，还覆盖着头部的前部、触角的第一节以及第一对腿的胫节外缘。这些昆虫的背面布满了六边形的小板块，看起来与龟壳上的板块极为相似。在这方面，我的绘图师犯了一个小错误。另一个特点是，这些昆虫的身体非常扁平，看起来就像叶子表面的鳞片，因此需要相当的经验和敏锐的视力才能发现它们。在c处可以看到放大的鳞片，而在b处则可以看到一根触须。触角向顶端逐渐变细，两侧有锯齿状结构，末端则是一个细长的尖刺（如a处所示），它们用这个尖刺来刺穿植物的叶片。在触角附着点的下方是一个复杂的吸吮口器，头部的两侧则有两只鲜红色的眼睛。

众所周知，蚜虫以植物的汁液为食，当它们大量出现时，会给园丁和农民带来极大的危害。许多植物都会遭到这些昆虫的侵袭，导致叶片卷曲、植株生长不良，产量要么大幅减少，要么彻底毁掉。一个典型的例子就是啤酒花蚜虫所造成的破坏。

双带蛙跳虫是一种常见的园林害虫。这种昆虫的触角位于眼睛之间，背板没有覆盖物；它的眼睛数量通常不超过两只，有时甚至没有眼睛。这类害虫拥有长长的后腿，因此能够完成极为惊人的跳跃动作。在英国最著名的种类就是泡沫蝇（图408）。“泡沫蝇”这一名称正是源于该昆虫在幼虫阶段会用一种类似唾液的泡沫状物质将自己包裹起来的特殊习性。

蛛形纲——这类昆虫包括蜘蛛、蝎子和螨虫，它们都属于节肢动物的一个亚纲，介于甲壳类与昆虫类之间。最高等的甲壳类动物有10对足，蛛形纲动物有8对足，而昆虫则有6对足。蛛形纲动物没有翅膀，也没有触角，依靠气管或肺囊来呼吸，这些结构起着肺的作用。它们通常有几只简单的眼睛，不会经历真正的变态过程，属于肉食性动物，雌性体型比雄性更大。大多数蛛形纲动物以昆虫为食，因此可以被视为花匠和园丁的好帮手。

冕蛛是这一类中最著名的物种；夏季时，每株灌木上都有许多蜘蛛，它们会在枝头间织出精美的网。

图409——雌性Epeira diadema身体的纵向切面图。

图注说明：ey. 眼睛；p.g. 毒腺；ht. 心脏；in. 肠道，即消化管；l. 肝脏；r. 直肠或泄殖腔；dt.与sp. 纺丝器的分泌物导管；o. 裂口，即气孔；ov. 卵产器；ph. 咽部；br. 大脑；thr. 喉部，内含有卵；un.l. 下唇；m. 口；f. 钳子或爪子；j. 颌部。鳃或呼吸器官位于气孔o处，而丝腺则位于其上方。（放大20倍。）

在图409的切面图中，其身体由两部分组成：最前端是头胸部，上面有四对眼睛（其中两对在切面图中可见）；胸部则连接有八条结构完善的节肢腿，这些腿的末端长有用于攀爬和抓握的爪子。另一部分则是腹部，以及负责分泌用于织网的液体的纺丝器和腺体。虽然这种液体在接触空气后会稍微硬化，但仍然保持着黏性，以便用来缠住猎物。纺丝器是Epeira类昆虫解剖结构中最有趣的特征（见图410和411）。

图410。
1. 蜘蛛的纺丝器；2. 上方一对纺丝器中的其中一个的末端；3. 下方一对纺丝器的末端；4. 蜘蛛的脚；5. 眼睛的侧视图；6. 四对眼睛的排列方式。

蜘蛛体内存在五种纺丝腺。梨形腺由实质层和上皮层构成，其在所有部位对染色剂的反应都相同。瓶状腺同样由实质层和上皮层组成，其下部（或靠近输出管的部位）的着色程度比上部更深。壶状腺与管状腺具有相似的结构，后者以一个较大的“卷轴”作为末端。聚集体腺则拥有宽阔且分枝状的腔体，其输出管上还有细胞及附属结构，这些结构会延伸至末端。所有这些腺体都具有分泌功能，可作为纺丝物质的聚集场所。这些“卷轴”由两节组成的基部结构以及一节组成的附属结构构成。除了上述五种腺体外，还有叶状腺与筛状腺；它们的分布各不相同，功能也有所差异——其中一部分负责从液态物质中生成所谓的湿丝，另一部分则用于编织卵囊，因为几乎所有的蜘蛛都会用丝线将卵包裹起来，然后将其储存在安全的地方，等待春季天气变暖后再让卵孵化。用来盛放卵的囊袋，正是蜘蛛精心设计的杰出产物。

蜘蛛会用自己的身体作为衡量工作进展的标准，就如同鸟儿用身体来判断巢穴的大小与形状一样。首先，蜘蛛会铺上一层薄薄的丝作为基础，同时通过转动身体来确保巢穴呈圆形。接着，它会在这个圆形结构周围织出凸起的边缘，最终使巢穴呈现出杯状。到了这个阶段，雌蜘蛛便开始在巢穴中产卵；它并不满足于只把巢穴填满，还会再堆上与巢穴深度相当的丝堆。这样，一个装满卵的“杯子”就形成了——下半部分被杯状的丝壁覆盖保护，而上半部分则仍暴露在空气和寒冷之中。于是蜘蛛又开始为上半部分加盖，其方式与之前类似：它在顶部织出一层厚厚的丝网。与鸟类所筑的杯状巢穴不同，这种巢穴的整体形状更像是一个比蜘蛛身体大得多的球体。

蜘蛛的八条腿结构十分奇特（图410中的编号4仅展示了其中一条）。将每条腿放大后可以看到，其脚上长有坚固的角质爪子，爪子表面还有锯齿状结构。这样的结构有助于蜘蛛控制从纺丝器中吐出的丝的量。此外，蜘蛛还拥有类似梳子的特殊爪子，用于分离构成精细蛛网的各根丝线，从而使一切都以最有序的方式排列。而蜘蛛的口器及两颗可活动的毒牙，则让它成为极其危险的天敌。蜘蛛的母性本能、某些蜘蛛喜欢结成球形巢穴的习性、那些生活在洞穴中视力较差的蜘蛛却拥有更为敏锐的触觉和听觉，以及面对强敌时假死以逃脱的本领，这些都是非常有趣的特征。

其中较为特别的一种是水栖跳蛛，它会为自己编织出一个类似小钟形的结构，然后带着它沉到水底，在那里捕食猎物。尽管这种蜘蛛生活在水中，但与同属的其他物种一样，它只能通过空气呼吸；因此它会将一小团空气带在身上，让空气缠绕在身体的毛发中。这一结构可被视为最早的“潜水钟”形态。

螨虫和蜱虫是一类在结构多样性、物种及个体数量以及体型微小程度方面都无与伦比的生物。属于蜱虫科的典型物种均为寄生性生物，其身体结构发生了显著变化，退化现象也很明显，以至于有些学者提议将它们单独列为一个纲。这类生物有一个明显的特征：它们的腹部几乎看不出分节的痕迹，而是与头胸部连在一起，两者融合得如此紧密，以至于像属于Palpatores类的蜘蛛那样，腹部的前胸板会向前突出，位于头胸部肢体的基部之间。与蛛形纲动物类似，蜱虫的口器适合吸食，不过其下颚通常部分愈合，与上颚以及称为上唇的板块一起构成一个喙状结构。下颚要么呈钳状，要么末端尖锐，可作为刺穿器官；触须的基部部分则愈合在一起，形成一个明显的板块，即下口板，构成了口腔的底部。这些器官通常通过膜质关节与头胸部的其他部分分开，从而形成一种类似头部的结构，即头节。在大多数情况下，无法找到特殊的呼吸器官。另一个用于区分蜱虫与蜘蛛的特征是：蜱虫的幼体在成长过程中会经历变态，最初以六足幼虫的形式孵化，之后才会长出第四对腿。

螨虫类包含多个科，这些科的区别在于呼吸孔的位置以及下颚和触须的形状。绒毛螨（Trombidiidæ）的体表柔软，覆盖着各种颜色的细毛，其腿部则适合行走、奔跑或游泳。这类螨虫生活在淡水池塘中，会在水生植物的叶子上爬行。淡水螨（Atax spinipes，图412）则能够游泳。

它们通过用腿部有力地划动来自由移动，这些腿部就如同桨一般。成年个体的身体大致呈球形，通常为鲜红色或绿褐色。某个物种的雄性在腹部后端长有奇特的钝状突起。它们在春季将卵产在水生植物的茎上，孵化后的六足幼虫则会利用头部前方生有的大型吸盘附着在水生昆虫（如Nepa属昆虫或Dytiscus属甲虫）身上。

图412：从下方观察到的Atax spinipes水螨；B.

图413：Ixodes ricinus或羊蜱（显示其内部结构）。小圆圈内为实际大小。

在所有的螨类中，最为人熟知且最令人头疼的当属硬蜱科的螨类；它们会寄生在各种动物身上。这类螨类拥有长而呈圆柱形的口器，其上端由两对上颚组成，下端则是一条细长的下唇，口器上还有弯曲的钩子。它们没有眼睛，似乎也没有视觉感知能力，但身体及附肢上分布着多种看似具有敏感功能的刚毛。由于这类螨类的发育过程较为缓慢，且其卵也不需要特别照料，因此非常适合用于研究发育过程。它们的卵在结构上有所不同：某些细胞中的细胞核较大，用苏木精染色后颜色较浅。在卵裂过程中并未观察到卵黄发生分裂，但之后卵黄会分解成许多微小的碎片。

图413展示了普通英国犬蜱和羊蜱——蓖麻硬蜱的身体背面以及口器，它有六条强壮的腿。图415则显示了其身体正面；图414的c、d、e、f、g部分展示了头部及口器结构，以及触须的四个节段；h部分为带有钩子的下唇突起，构成了口器的下侧；i部分则指代构成口器上侧的两对上颚，它们突出于下唇的顶端之外。通过将口器插入宿主皮肤中，这种蜱类能够牢牢附着在宿主体表。在移除蜱类时必须小心，避免让它的头部留在皮肤里。这种蜱类处于各个生长阶段都能被发现；雌性蜱类在吸饱血液后会膨胀到豌豆大小，如图413所示。

c. 章节；d、e、f、g. 触须的各部分；h. 但雄性则曾被视作唇突；i. 由下颌骨融合而成的带刺喙。——（Warne.）这是一种独立的物种，体型要小得多。在分布范围上，这些害虫几乎遍布全球，在热带国家中它们的体型会更大，雌性个体的大小有时可达大鹅莓的程度。

真螨类属于疥螨科；它们或是自由生活的，或是寄生的。它们没有呼吸器官；触须在基部与口器相连，下颌骨呈钳状，而跗节的末端通常带有吸盘。最为人所熟知的当属以腐烂物质为食的奶酪螨——Tyroglyphus。

图415：
1. 雌性羊蜱；2. 老鼠蜱；3. 猫蚤的头部；4. 跳蚤的幼虫。（尺寸以圆圈标出，为实际大小。）

这种常见的奶酪螨的体型大到足以用肉眼直接观察到，但刚从卵中孵化出来时（其不同发育阶段见图417），则需要一定的放大倍率才能看清。不过它的生长速度很快，一离开卵就会开始进食。它的身体表面覆盖着细毛，足端则长有小钩，这与成年螨的特征一致。它的上颚具有切割功能，但通常更喜欢柔软且已部分腐烂的食物。它还会以受损的面粉、糖类以及其他家庭用品为食。属于微小甲虫类的Dermestes lardarius在幼虫阶段会对昆虫及其他物品造成更大的破坏（见图418）。

图416

Tyroglyphus。1. 普通头虱，直径为50倍；2. 皮下存在的破坏性螨虫；3. 疥螨，放大350倍后的形态；4. 人类皮肤上的毛囊蠕形螨，从卵到不同生长阶段的形态，放大400倍。（小圆圈内为物体自然大小。）

图417——家尘螨，展示其不同发育阶段的形态。

鸟类会因寄生在身上的疥螨而遭受很大困扰；这类螨虫也会侵扰人类，引发一种名为疥疮的疾病（图416，编号3）。这种疾病以及由螨虫在皮肤下挖掘通道所引起的刺激感都是其危害表现。螨虫在皮肤下产卵并孵化，幼虫随后开始自行挖掘通道；这些通道在皮肤表面表现为白色线条。

图416，编号4，毛囊蠕形螨，是另一种存在于皮肤下的重要寄生虫；它通常来自有病变的皮肤部位。

额头、鼻子两侧以及鼻子与嘴唇的交界处，皮脂腺或脂肪腺十分丰富。如果用力挤压出现小黑点或脓包的部位，那里积聚的油脂就会以球状被挤出来。这种微小的螨虫长度还不到五十分之一英寸；将其放在玻璃载玻片上，再加入少量甘油使较硬的部分分离，这种寄生虫很可能会浮起来，然后可以用尖头铅笔或刷子将其转移到干净的载玻片上，并用加拿大香脂固定下来。在患有疥癣的狗的皮肤中也能发现与之相似的物种。

图419：
1. 火鸡的寄生虫；2. 家禽表皮下的螨虫；3. 鸡尾雉的寄生虫。（小圆圈内的图案为这些寄生虫的实际大小。）

针尾虫是一类极为特殊的寄生虫，它们寄生于黄蜂、蜜蜂及各种昆虫的体内，其结构与甲虫或蜱虫有显著不同。雄性针尾虫（Xenos peckii，图420）是一种有翅昆虫，拥有粗大的复眼、巨大的扇形翅膀，鞘翅则极小且不显眼；前两个胸节较短，而后胸则较长，可覆盖腹部的基部；后腿位于中腿之后较远的位置。雌性针尾虫则类似幼虫，没有腿、翅膀和眼睛，它从不离开宿主体内，其卵会孵化出活跃的幼虫，这些幼虫随后会被带到蜜蜂和黄蜂的巢穴中。

螨虫的数量非常多，形态各异，在显微镜下观察极具趣味。普通跳蚤的躯体被分为多个明显的节段，胸节周围的节段彼此分离。虽然没有翅膀，但跳蚤在胸节两侧仍具有以角质板形式存在的四对翅膀的雏形。跳蚤的口器由一对剑状、边缘带有细锯齿的下颚组成；这些下颚再加上一种尖锐、具有穿透力的针状器官，共同构成了它用来刺穿皮肤的有力武器。

跳蚤的颈部与躯干明显分开，躯体表面覆盖着鳞片，鳞片边缘长有短毛；头部上方有一对短触角，下方则是口器和矛状的切割器官。头部两侧各有一只大型复眼。跳蚤拥有六条多节且有力的腿，腿端长有双钩状的爪子；休息时，两条长后腿会折叠起来，而在跳跃时则会凭借强大的肌肉力量迅速伸直。雌性跳蚤会产下大量卵，并用黏性分泌物将它们粘在一起；寄生于狗或猫身上的跳蚤则将卵粘在毛根处。大约四天后，卵就会孵化，此时可以看到小型白色幼虫在四处爬动并积极进食。图版VI，编号141，展示的是一只表面覆盖着短毛的跳蚤的放大图像。

九到十天后，幼虫会变成蛹的形态；它会保持这种状态四天，再过九天便会长成成熟的跳蚤。在猫身上发现的跳蚤的头部（图415，编号3）与寄生于人类身上的那种跳蚤的头部在形状上有些不同；它的颚部拥有更为可怕的触须，而在头部后方第一节与第二节之间还有短而坚硬的刺突突出。

图421。
1. 雌性跳蚤；2. 雄性跳蚤。（小圆圈内为大小与实际相当的跳蚤。）

图422。

1. 鹰的寄生虫；2. 秃鹫的寄生虫；3. 鸽子的寄生虫，即鸽疥螨。（圆圈内为各寄生虫的实际大小。）

还有两类体型较小、鲜为人知的螨类与蜱类存在关联，原因仅仅是人们尚不清楚它们之间的亲缘关系。第一类是缓步动物，这类微生物生活在潮湿、多沙或长满苔藓的地方；其身体呈长椭圆形，有四对芽状、无关节的附肢，每只附肢的末端都长有爪子；最后一对腿则从身体后部伸出。它们的口器非常退化，仅有作为口针的一对微小结构；似乎没有呼吸或循环器官，而且与所有真正的蛛形纲动物不同……

在每个个体体内，雄性与雌性是结合在一起的。这些奇特的微小生物是我在牛粪堆中发现的。

有害昆虫——在介绍与昆虫生活相关的一些有趣内容时，我只是顺便提到了大多数昆虫的破坏性习性，以及那些小型寄生昆虫每年对我们各种农作物造成的严重危害。

对于显微镜学家来说，这里有着广阔的研究空间，他们必须每天系统地进行研究，而具备一定的放大能力便足以满足研究需求。

约有十到十二种有害昆虫会侵害啤酒花植株。作为例子，我选择其中最不为人所知的一种——啤酒花蚤甲虫（Haltica concinna）。这种昆虫体型极小，必须借助显微镜才能观察，它与芜菁蚤甲虫H. nemorum极为相似。但在显微镜下可以看出两者的显著差异：啤酒花蚤甲虫的颜色为铜色，而其同类则呈暗色或黑色，且其翅鞘上有条纹。这两种昆虫都具有出色的跳跃能力。啤酒花蚤甲虫的胫节上带有特殊的齿状结构以及一排刺，而芜菁蚤甲虫的胫节则没有弯曲结构。此外，它们还有其他差异。实际上，啤酒花蚤甲虫是一种有翅甲虫，它在啤酒花种植园外的土块、草丛或杂草中以完整形态度过冬季，并在那里产卵。早春时节，幼虫孵化成白色的小蛆，随即钻入啤酒花植株的嫩叶中，以叶片组织为食。这只不过是从数千种极具破坏性的昆虫中随机选取的一种而已，而这些昆虫每年都在破坏着对国家而言价值巨大的农作物。

《图芬西部》，埃德蒙·埃文斯著。
第七版。

第五章　脊椎动物

物质存在的最复杂形态，是在生命的作用下形成由管状结构和腔体构成的有机体，其中的液体不断流动，从而引发持续的变化。由于这类有机体含有多种器官，因此被恰当地称为“有组织体”。有组织体可进一步分为两大类：植物界和动物界。比沙特提出，动物的生命是双重的，而有机体的生命则是单一的；在有机体中，一旦停止活动就会死亡；而我们与植物共有的那种生命则永远不会停止，如果动物体内的液体循环停止几秒钟，那么生命就会永远终结。然而，在脊椎动物体内，各器官的结合达到了最高程度，这与我们之前所讨论的无脊椎动物形成了鲜明对比。动物界因此被划分为脊椎动物和无脊椎动物两类。

脊椎动物与其他动物的区别在于：其身体的横截面和纵截面都显示出两个彼此被隔膜完全分隔开的腔体。还有一个更具特征性的区别，那就是中枢神经系统的专业化以及它们与身体其他系统之间的特殊关系。

身体的背侧腔内包含脑脊髓神经系统，腹侧腔内则有消化道、心脏，通常还有成对的神经节——这些统称为交感神经系统。很有可能，这种交感神经系统在某种程度上或全部代表了环节动物和软体动物的主要神经系统。无论如何，脑脊髓神经系统的核心部分——也就是大脑……

在无脊椎动物中，似乎不存在脊髓这一结构。同样，在脑脊管与内脏管之间的分隔结构中，也包含了一些无脊椎动物所没有的结构。在所有脊椎动物的胚胎阶段，该分隔结构的中心处有一个细长的圆柱形细胞团，即脊索或背索。在某些脊椎动物中，这种结构会终生存在，但在大多数脊椎动物中，它会被由软骨和骨骼构成的垂直柱状结构所取代。所有脊椎动物都具有完整的血管系统。在胸部和腹部，与其说存在一个与血管系统相连、起血液储存作用的单一内脏腔，不如说存在一个或多个浆膜囊。这些囊包裹着主要的内脏器官，它们可能与外界相通，也可能不相通；在后一种情况下，它们就类似于软体动物的心房。除了文昌鱼之外，所有脊椎动物都拥有一个带瓣的心脏，而且都具备肝门静脉系统——消化道中的血液不会直接通过普通静脉回流到心脏，而是被汇集到一个主干血管（即门静脉）中，再由该血管分支并为肝脏供血。

另一个重要的方面是脊椎动物卵子的发育过程。脊椎动物卵子与其他动物卵子具有相同的初始结构，即由含有一个或多个生殖核的生殖囊组成，而这些生殖囊又处于卵黄之中。不过，由于这属于一般解剖学的内容，而我的研究目的仅仅是探讨动物有机体的基本微观结构，因此我不会再进一步探讨这一主题的形态学方面了。尤其是对于那些希望获得准确信息的学生来说，已有许多优秀的教科书可供参考。

尽管脊椎动物与无脊椎动物的结构以及动植物所构成的各种组织之间存在明显差异，但显微镜研究已经充分证明，所有的结构都源自细胞。实际上，当形成过程完成后，动物细胞与植物细胞的组成部分几乎相同，化学成分也大致一致——也就是说，都有包裹着细胞内物质的细胞壁，细胞内物质的性质可能有所不同，但细胞核则完全相同。

所有生命活动实际发生的场所与起源。细胞和细胞核通过同化作用或嵌合作用来生长，也就是说，营养物质在各个部分之间流动，新的部分取代旧的部分，同时仍保持原有的结构和成分。曾经被认为仅存在于动物体内的特征，现在被发现植物与动物也都有：它们在内部结构以及繁殖与营养这些神秘过程的运作方式上本质上是相似的，尽管后者常被用作区分动植物二界的依据。植物的生命可以无限延续；剪下枝条并不会影响其活力与寿命。一些低等无脊椎动物也是如此；例如水螅、海葵以及其他一些常见的动物，只要将它们切成几部分，每部分只要含有细胞核，就能形成新的个体。不过，变形虫和水螅的组织结构对于各自的功能而言已经十分完善，就像人类的组织结构对于人类的功能而言一样完善。连续性的证据使得我们无法像过去那样在动物界与植物界之间划出明确的界限。不同动物在组织结构上的相似程度各不相同。实际上，动物之间的差异仅体现在细微之处，而这些差异需要借助显微镜才能发现。处于最原始、最简单形态的生物，在肉眼下看起来是均匀的结构，但在高倍显微镜下则并非如此。

或许这个时代最显著的特点，就是人们越来越重视对低等生物的研究，利用它们更为简单的结构及更为直观的现象来阐明生物物质的普遍特性。要理解生命，就必须先理解原生质。这一点毋庸置疑，正如我们在前一章中所看到的，整个“原核生物门”都是由这种简单的、微小的、类似果冻状的生物物质构成的，它还尚未像变形虫那样开始分化，变形虫还没有专门的器官，它的每一个小点都可以充当口或胃的功能，而且它还能将身体翻转过来，伸出果冻状的“触须”来移动和感知周围环境。“繁殖是生命最具特征的功能，也是区分有机物与无机物的关键。”因此，对于生理学家来说，那些被称为细胞的原生质颗粒才具有如此重要的意义。这些细胞，就像细胞体一样，能够形成独立的生物体，这样的生物体便被称为

单细胞生物。同样，细胞会形成新的细胞，进而构成多细胞生物，其数量会以几何级数不断增长。在脊椎动物中，细胞仍保持其特有的球形结构，如图423所示，且通过其活的质体进行分裂。

图423。

1. 新形成的细胞结构；2. 细胞核分裂；3. 细胞在细胞内的位置发生变化；4. 细胞继续分裂并最终解体；5. 细胞壁变厚；6. 分支形成星形细胞；7. 两个细胞融合在一起；8和9. 形成多细胞结构。

上皮细胞——人体内部与外部的所有裸露表面，都有大量上皮细胞覆盖。这些细胞的形态和排列方式虽有所不同，但本质上是相同的。上皮细胞具有细胞核，其表面或边缘始终相互连接，而在外部表面则没有结缔组织的介入。

上皮细胞主要有四种类型：1. 鳞状上皮；2. 立方上皮；3. 球形上皮；4. 纤毛上皮。在这四种类型中，细胞核的形态都极为一致，呈圆形或椭圆形且较为扁平，直径约为1/6000至1/4000英寸。它们不溶于醋酸，无色或因所处环境的颜色而略带色彩，通常含有一个或多个核仁以及一些微小的不规则颗粒，如图424所示。

最简单且分布最广的上皮细胞类型是鳞状上皮，也被称为鳞片状上皮、扁平上皮。它总是以单层形式存在，覆盖在浆膜腔、黏膜的许多部位以及导管和血管的内部。在人体的外部表面，它则以多层形式存在。

“分层表皮。”要获取层状上皮的标本，只需采集少量唾液，或将玻璃载片放在脸颊的黏膜上，再覆盖一层薄薄的盖玻片，最后用直径为1/4英寸的物镜进行观察即可。铺路上皮则是毛发、指甲和角的基本结构。

图十九：动物组织。

柱状上皮存在于胃的黏膜上、肠道的绒毛上以及各种管道中。它既可以呈垂直排列，也可以呈水平排列，如图十九中的2号所示，该图像是从兔子的肠道中切取的切片。将这种结构进一步放大后，如图424所示，便可发现它是由……构成的。

呈棒状的核细胞，较粗的一端朝向表面。细胞的原生质为颗粒状，大量的微小液泡和脂肪球占据了大部分空间。细胞核中可见精细的网状结构。有时，细胞的外端会膨胀，如图3所示。这种柱状上皮细胞（被称为“杯状细胞”）在其扩展后的“酒杯状”形态下，与具有纤毛的“领状”单细胞生物极为相似。

图424：
1. 表皮细胞，取自内脏膜；2. 柱状上皮细胞，来自兔子的肠道，可见中央的脂肪球以及细小的纤毛边缘；3. 所谓的“杯状细胞”。

球形上皮细胞仅存在于身体的封闭腔体以及分泌腺体的管道内部结构中。这些细胞大多呈圆形，不过有些细胞在与其他细胞相接的部位会变平（见第XIX幅图，编号1a）。可以用手术刀从低等动物的内脏表面获取这类细胞的样本，然后将样本置于一滴蒸馏水中，用高倍显微镜进行观察。

纤毛上皮细胞的特征在于其细胞自由表面上附着有细小的毛发状丝状物——纤毛。在生物存活期间以及死亡后的一段时间里，这些纤毛仍会持续地摆动。所有的纤毛都朝着同一个方向有节奏地运动。

会形成一连串的波动状结构。纤毛上皮存在于气道和鼻道的黏膜表面，凡是需要通过机械方式推动分泌物排出的地方，都能找到纤毛上皮的存在。从牡蛎中可以很容易地获取用于观察的样本，只要小心处理，就能观察到其特有的运动方式。将软体动物的一部分鳃取出后，若将其置于少量天然分泌物中，仍能存活相当长的时间。草履虫、轮虫以及所有的纤毛虫都依靠纤毛来移动和获取食物。从蚌的鳃上剪下一小块组织——这部分组织对显微镜操作者来说始终容易获取——然后用薄玻璃片覆盖住，以防止动物体液蒸发，这样它的纤毛仍可持续工作数小时。

淋巴与血液，图425 B，a a。——在动物体内还有其他一些细胞，它们与那些存在于较表层结构中的细胞有某种相似之处，即淋巴、乳糜和血液。这些液体在成分上具有物理上的一致性，其特征性细胞的大小也较为相似。乳糜除了含有淋巴细胞外，还包含大量微小的颗粒，这些颗粒使得乳糜呈现白色。其中还混有油滴、游离的细胞核，有时还有少量红细胞。要用于显微镜观察的乳糜，可以通过挤压刚宰杀的羊的淋巴腺来获得。

图425——人类血液中的红细胞与晶体。

A. a a. 平铺在载玻片上的红细胞；b b. 侧面视图；c c. 排成层状的红细胞；d. 具有锯齿状的红细胞；e. 经水处理后呈球形的红细胞；I. 白细胞及白色变形细胞；B. 鸟类的血细胞，有红色和白色的，其结构可见且带有细胞核。血液中的晶体——C. 来自人类血液的血红素；D. 血红素类似物；E. 血红素；F. 四面体形晶体；G. 五边形晶体；H. 八面体形晶体，均来自小鼠的血液。

在哺乳动物、鸟类、爬行动物和鱼类中，血液中的细胞形态差异很大。图102（第143页）是一张经过3,500倍放大的血液滴的显微照片；而图425的A部分则按比例展示了红色和白色的血细胞，放大倍率为直径的1,200倍。人类血液中的红细胞具有清晰的轮廓以及深色的细胞中心。每个血细胞均为双凹形状，因此其整个表面无法同时被聚焦。当血细胞的边缘被充分照亮时，中心部分则处于黑暗状态，但若将物镜靠近样本，情况会有所变化。

血盘的凹面会被清晰地呈现出来。通常情况下，刚被抽取出来的血细胞会聚集在一起，呈现出类似硬币卷的状态；或者它们也会分散在视野中。不同动物的血盘形状存在很大差异：除了骆驼、单峰驼和羊驼之外，所有哺乳动物的血盘都是圆形的，而后三者则是椭圆形的。从侧面看，血细胞呈双凹状，其包膜均匀且具有弹性，能够轻松沿着最细小的毛细血管移动。成年哺乳动物的血盘中不存在细胞核的痕迹，而且它们的大小与所在动物体型的比例并不相符。一般来说，哺乳动物的血细胞在形态和大小上与人类的相似，只是稍大或稍小一些。最明显的例外是麝鹿的血液，其血细胞极为微小，直径约为1/12000英寸；而大象的血液中的血细胞则较大，直径约为1/2700英寸。在常见动物中，山羊的血细胞也很小，但仍然比麝鹿的血细胞大两倍。在侧扁鱼中，血细胞的尺寸远远超过其他任何动物，其直径为1/350英寸；在海鞘中，最长直径为1/400英寸；在蝾螈或水螈中为1/600英寸；在青蛙中为1/900英寸；在蜥蜴中为1/1400英寸；在鸟类中为1/1700英寸；而在人类身上则为1/3200英寸。在鱼类中，软骨鱼的血细胞最大；在金鱼中，其最长直径约为1/1700英寸。

爬行动物，尤其是两栖类动物，其血盘的巨大尺寸为生理学家提供了极大帮助，使他们能够确定许多原本无法准确判断的结构特征。关于光谱仪在血液化学分析中的作用，前文已有提及，详见第252页。

白细胞或白血球（图425，I）与红细胞有显著不同。它们呈较大的球形，表面有细小的颗粒，直径约为1/2800英寸。在1立方毫米的人体血液中，大约含有10,000个白细胞。它们的比重低于红细胞，没有细胞壁，其成分主要由原生质构成。目前认为，其内部的颗粒状结构是由于细胞间存在着精细的网络，网络交叉点处有小点存在，而这些网络的间隙中则散布着透明物质。白细胞有一个或多个……

细胞核；在滴上几滴醋酸后就能看到它们。在完全新鲜的状态下观察时，尤其是将玻璃载片放在显微镜的加热台上时，这些细胞核会表现出类似变形虫的形态变化，这类运动因此被称为变形虫样运动。这种运动表现为原生质突起后又缩回，而其他部分则再次突起，如图425 I所示。在人类血液以及蝾螈的血液中，都存在一些无色的细胞，其内部的颗粒比其他细胞更为粗大，这类细胞被称为颗粒细胞。有些颗粒细胞位于变形虫样结构附近。白细胞则容易在身体的各种组织中被发现，比如淋巴腺中。在炎症性疾病中，这些白细胞会穿过毛细血管壁进入组织，并形成病理性物质——脓细胞。

制作血涂片的方法是：用细针蘸取从手指刺破后流出的血液，在玻璃载片上画出细线，待其干燥后，再用剃刀从各个方向切割这些线条。随后需用驼毛刷清除松动的部分。

在鸟类中，血涂片呈椭圆形，且含有细胞核，如图425 B所示；滴上几滴醋酸后这一特征更为明显。鱼类的血液也是椭圆形且含有细胞核，不过其形状比鸟类的更尖。在爬行动物中，红血球通常是较大的椭圆形有核结构，而白细胞则仍保持其固定的圆形及颗粒状外观。在蝾螈和 Proteus 中，红血球的尺寸最大——前者为1/700英寸，后者为1/400英寸。

血液中的晶体——除了上述成分外，血液中还含有多种晶体结构，如图425的C至H所示。借助显微光谱仪（第253页），可以观察到某些血液晶体的光谱；虽然不同动物的晶体光谱存在差异，但总体仍具有足够的规律性，因而可作为识别特征。当在载片上将少量血液与水混合并让其短暂结晶后，就会形成这些晶体。在盖玻片边缘，即晶体开始形成的地方，晶体更为清晰，但需要高倍放大镜才能观察到它们。

在人类血液中，这些晶体呈棱柱形；在豚鼠的血液中则为四面体形；而在小鼠的血液中则是八面体形。通过化学试剂的处理，还可以得到其他形态的晶体。

在人类血液中至少存在三种不同形态的晶体：正常血液中会形成血红素晶体，只要向血液中加入少量水，或用乙醚搅拌以溶解血细胞的细胞壁、让其中的物质释放出来，就能看到这些晶体。一滴血液就能产生足够大的晶体，可用中等倍率的显微镜观察到。血红素样晶体则是异常产物，出现在某些疾病状态下；这类晶体的形态如D所示。而血红素晶体则属于人工化学产物，是血液经冰醋酸处理后产生的；E处所示的针状晶体呈红棕色，也是人工合成的。

图426：
1. 白色纤维状或无弹性组织；2. 黄色纤维状弹性组织。

基底膜——结缔组织系统。结缔组织或疏松组织几乎存在于人体的各个部位，它的作用是将各种器官相互连接起来，同时也将身体的不同部分结合在一起。肌肉也被结缔组织鞘所包裹。

它渗透到这些组织的内部，将各种束状结构与纤维连接在一起。皮肤和黏膜中也存在这种组织；它还会为动脉、静脉和神经形成保护层。该组织有丰富的血管供应，神经也会穿过其内部。在显微镜下，可以清晰地看到四种不同的成分：1. 结缔组织细胞或细胞团；2. 白色纤维组织；3. 黄色纤维组织；4. 基质。

观察幼动物的结缔组织细胞时，可以看到各种含有细小颗粒的细胞，它们的细胞核位于基质中的空隙里，有些细胞呈分支状，有些则呈扁平或圆形。即便那些看似结构均匀的组织，在染色后也能发现其中存在结缔组织细胞，例如眼睛角膜的切片中所显示的那样（见第31页）。在这种情况下，这些结缔组织细胞被称为角膜细胞团；显然，那些呈分支状的细胞是通过分支相互连接的。

肌腱中的纤维组织细胞呈方形或长圆形，它们排列成连续的行。白色纤维组织遍布整个动物体内，但形态各异；它存在于皮肤及其他膜结构中，以及所有需要强度和柔韧性的部位。白色纤维组织与黄色纤维组织的结构分别如图426和图427所示。

图427.

1. 遍布蛋壳内部的白色纤维组织，通过将其浸入盐酸中可去除其中的碳酸钙；2. 来自眼睛巩膜层的白色纤维组织。

这种白色纤维组织由具有银色光泽的纤维束构成，这些纤维束大多以平行方向穿过肌肉和肌腱。若要在显微镜下观察，可取一块新鲜肉体并沿纵向切开，将其放入水中，然后按照前文所述的方法用针将其分离出来。哪怕是最小的碎片也足以在四分之一或六分之一英寸焦距的显微镜下进行观察。这些纤维的直径仅为1/3000到1/2500英寸，虽然偶尔会相互交叉，但并不会交织在一起。若要获得横截面，可将一段肌腱晾干至足够坚硬、可用剃刀或切片机切割的程度，再将其制成永久性标本。在纤维的切端处可以看到一些小的暗点，尤其是在肌腱结构较为密集的区域；这些点被称为“结缔组织小体”。

与白色纤维组织相比，黄色弹性纤维组织因其弹性和伸展能力而显得与众不同。它存在于血管壁、椎骨之间，而在四足动物体内则形成一条强韧的弹性带，从枕部延伸至整个脊柱，使动物无需动用肌肉即可将头部保持下垂状态。这类纤维很难被分开，其弹性体现在它们有卷曲的趋势。黄色纤维比白色纤维稍粗，且不会被普通浓度的醋酸所影响。弹性组织是皮肤、黏膜、浆膜以及网状或细胞组织的组成部分。

若要通过显微镜观察这种结构，可取一小块牛颈部的强韧韧带，像之前那样将其放入水中，然后用针将其分离出来；将得到的碎片放在玻璃载片上，盖上薄盖玻片，再用高倍显微镜观察。按照处理白色纤维组织的方法制成的横截面呈六边形。

脂肪组织——脂肪存在于动物体的许多部位，观察可知它完全由囊泡构成，这些囊泡被一层细腻的结缔组织膜分隔开来，详见图XIX中的4和5号。受到压力时，这些细胞的圆形或椭圆形结构会变成多面体形状；有时囊泡内的脂肪酸会结晶，从而形成类似星形的结构。要观察脂肪组织，可以取任何小型动物——如老鼠或大鼠的肠系膜样本。

网状组织——腺样组织或网状组织是由一系列细腻的结缔组织细胞构成的网络，这些细胞的各分支相互连接，共同构成了淋巴组织的基质或框架。它存在于所有的淋巴腺、脾脏等器官中。图XIX中的3号a、b部分展示了淋巴组织的小切片以及毛细血管。

肌纤维——人体内存在两种类型的肌纤维，即横纹肌纤维和无横纹肌纤维。横纹肌纤维存在于与骨骼相连的肌肉中，比如手臂和腿部的肌肉，也存在于一些软组织中，如舌头、上颚、食道等，简而言之，就是所有受意志控制的肌肉。横纹肌呈暗红色，表面有独特的纵向沟纹。横纹肌由以下结构组成：1. 结缔组织鞘；2. 肌束；3. 肌纤维及肌膜；4. 肌盘、肌丝及肌原纤维。这些结构与其他组织一起展示在图XIX的11和12号图中，同时也出现在图428中（1、2、3）。

图428：
1. 横切后的肌纤维，其碎片通过结缔组织膜相连，放大倍数为100倍；2. 分解为不规则条带的肌纤维，其中还有少量血液。

分布的肌纤维数量约为×200；3. 来自猪腿的肌纤维束，数量为×600。

在图XIX的图11中，从羔羊舌部取出的肌纤维显示出其上部与结缔组织膜之间的连续性。在图12中，从大鼠上唇取出的分支状肌纤维束末端可见星形结缔细胞。将这些肌纤维捆绑在一起的细薄均匀的鞘被称为肌膜，这在青蛙和水甲虫的肌肉标本中可以清晰看到，而在人类肌肉中则不太明显。每块肌肉都有一层结缔组织鞘，它环绕着肌肉、将各肌纤维束连接在一起，并为血管提供支撑，这种结构被称为肌外膜；它还会向肌纤维之间延伸出细小的结构，称为肌内膜。在高倍放大下，可在深色条纹之间看到所谓的克鲁斯膜。当将肌纤维的结构拆解后，可进一步观察到纤丝，乃至更小的盘状结构。

图429：
1. 表皮的垂直切面；2. 来自皮肤深层的色素细胞。

在哺乳动物中，猪是展示肌纤维的最佳样本；在昆虫中，则是水甲虫以及家蝇的胸部。要分辨出肌纤维，需要600或800倍的放大倍数。血管周围有大量的横纹肌，但它们的细小分支则没有横纹肌。

它们能够穿透肌膜。这种非自主的、无横纹的肌肉纤维存在于身体中所有需要无需意志控制即可进行运动的部位，比如睫状肌和眼睛的虹膜，以及动脉的中层结构中。无横纹肌纤维颜色较浅，呈棱柱形，且容易在压力作用下被压平。其直径大小介于1/7000英寸到1/3500英寸之间，每隔一定距离就会有长圆形的细胞出现。

皮肤由表皮或角质层、真皮、汗腺、指甲、毛发、皮脂腺以及众多的神经和血管组成。表皮作为保护层覆盖在身体的整个表面，与下面的真皮紧密相连，覆盖着各种凸起、凹陷和乳突结构。表皮由三层主要结构构成：最表层的角质层，由没有细胞核的扁平细胞组成；透明层，由含有细胞核的细胞层构成，从截面上看这些细胞结构较为模糊；还有黏膜网层或马尔皮基层，其上部由“棘状细胞”构成，下部则由单层柱状细胞组成。色素主要存在于最底层，见图429。

皮肤颜色的差异是由于色素细胞内的颗粒物质所导致的。将黑人皮肤的切片放入氯水中后，就可以观察到这一现象——色素会从中释放出来。在图XIX的第13幅图中，展示了眼睛脉络膜层的色素细胞。这里的色素颜色更深，其功能是吸收光线，避免因光散射而产生的干扰效应。

图430——皮肤与皮下组织的垂直切面图，显示了汗腺、脂肪球以及通向表皮或外层角质层的导管。图像放大了250倍。

真皮，即真正的皮肤，由相互交织的结缔组织、黄色弹性组织颗粒、血管和神经构成。在毛囊附近还有少量肌肉纤维，而皮下组织中则含有大量的脂肪组织。在皮肤表面，尤其是手掌和脚底，可以看到许多凸起，这些凸起实际上是真皮层的微小隆起，被称为乳头。它们呈锥形，内部包含毛细血管环、神经以及触觉感受器，这些结构有助于提高该部位的敏感度，使触觉感受器处于能够接收触觉信号的最佳位置，见图430。

汗腺位于皮下组织中，由细小的管子组成，这些管子构成了导管（如图430所示）；这些导管以封闭端的形式存在，盘绕成直径为1/60英寸的球状，周围有毛细血管网环绕着。

腺体（图431，编号2）。在柱状细胞层与边界膜之间有一层非横纹肌；在黏膜下方则有数层多面体细胞，以及外层和内层的边界膜。导管上皮在其开口处与表皮上皮相连。

图431：
1. 为皮肤提供血液的乳头血管；2. 通过头皮的垂直切面，显示两个毛囊；a. 表皮；b. 皮肤；c. 毛囊肌肉。

指甲由甲根和甲体组成，甲体靠近甲根的部分呈白色，该处的皮肤血管分布比手指的其他部位要少。指甲的结构与表皮类似，表面由坚硬且薄的细胞层构成，下方则是圆形、湿润的细胞。指甲的后部嵌入一个凹槽中，甲根就位于该凹槽内。指甲附着的部位称为甲床。由于细胞相互叠加而形成的分层结构可见于插图VII，编号149，即小鼠的脚趾；而特殊的组织结构在偏光显微镜下观察更为清晰（插图VIII，编号174）。

毛发由毛干和毛根组成。毛干呈圆柱形，表面覆盖着一层边缘朝上的鳞片。毛发的实质是由纤维或细长的梭形细胞构成的，这些细胞内含有细胞核。某些毛发中还存在小的气腔或空隙（见图432）。在身体上较粗的毛发中还有髓质，其中包含小的角状细胞和脂肪颗粒。

图432。

1. 单根毛发的根部与毛干；2. 垂直切面，显示了毛发的纤维结构以及色素，其外缘呈锯齿状；3. 人类头发的横切面，包括髓质及中央髓芯。

毛发的根部会变粗，以便更牢固地嵌入皮肤中的毛囊中。毛囊由两层结构组成：外层和内层，它们与表皮相连，这一结构被称为毛根鞘。外层由结缔组织、血管和神经构成，共三层。当毛发被拔出时，内层即表皮层会脱落，因此也被称为毛根鞘。毛根鞘同样由两层组成，其外层相当于角质层，由扁平细胞构成。毛发的球形根部与毛囊乳头相连。在猫身上，触觉用鼻毛的体积非常大。一些小的不随意肌纤维将真皮层与毛根连接起来，这些肌肉收缩时就能使毛发竖立或舒展。

图433。
1. 印度蝙蝠的毛发；2. 飞狐的毛发，可见层叠的鳞片；3. 老鼠的毛发，可见色素层；4. 一种小型甲虫（Dermestes）的毛发。×250倍。

低等动物的毛发在结构上存在很大差异，尤其是其表面以及鳞片的排列方式。例如，印度蝙蝠的毛发由带有可竖立鳞片的毛干构成，这些鳞片以规律的间隔排列在毛干上，如图433中的1所示。不同种类的蝙蝠中，这种鳞片的形态差异很大，而靠近毛根处的毛发则几乎没有鳞片。许多这类鳞片与某些昆虫的鳞片相似，如图3中的Dermestes所示；而老鼠的毛发则因色素积累而形成类似房屋瓦片般的横向层叠鳞片。正如前文所述，从各种动物身上获取的毛发都是显微镜研究的有趣对象。其他毛发则展示在图434中。图1为食蚁兽毛发的横截面。

中央部分由气室构成，外部则为颗粒状的髓质。图2是食猪鼠毛发的横截面，其皮质层呈多样化排列，向外延伸出一系列放射状结构及气室；这种结构也存在于豪猪的刺上。图3是大象毛发的横截面，可见多个管状结构相互连接，其排列方式与某些反刍动物的蹄角以及犀牛鼻部的密集角质生长物相似。其他动物的角中也存在类似这种角质结构的奇特变化，它们看起来就像一束束毛发。如图434所示，若对这类结构进行横截面观察并置于偏振光下，随着分析器的旋转，原本呈现的暗色中心点会变成亮色点，由于光的干涉作用还会出现色彩变化（见第八版第178号图）。鱼类的鳞片也很有趣（见图435），它们在鱼类分类以及研究其化石遗骸时能提供可靠的依据。作为显微镜下的观察对象，它们既奇特又美丽。第八版第176号图展示的是在偏振光下观察到的灰鱼鳞片。

图434：
1. 食蚁兽的毛发；2. 食猪鼠的毛发；3. 大象的毛发；4. 犀牛的角。

在皮肤结构中那些较为坚硬的突起物中，牙齿可视为动物界的典型代表。人类牙齿的解剖结构包括：从牙龈中伸出的牙冠；固定在颌骨窝中的牙根或牙尖；以及连接两者之间的短颈部。每颗牙齿都有相应的动脉和神经，其内部还有一个充满柔软、有血管且敏感物质的中央腔室，即牙髓。通过对牙齿进行纵向切割，我们可以按牙髓、牙本质、牙石、牙釉质的顺序看到其中的各种结构。图436展示的是人类磨牙的切面图（放大50倍），有助于了解上述那些较致密结构的排列情况。

图435——鱼鳞（鳎鱼）。

图436——人类磨牙的切面图（放大50倍）。1. 纵向切面；2. 横向切面。

布兰丁是第一个证明牙齿是在类似毛发和指甲形成的那种黏膜中发育而来的人。牙齿是在某些凹槽中形成的。

黏膜，随后通过内陷过程形成封闭的囊状结构，而牙齿最终与颌骨的结合则是后续发生的现象。人们普遍认为，牙齿属于黏液皮样组织，而非骨膜组织；它们并非与内骨骼紧密相关，而是属于皮肤或外骨骼的一部分；其真正的类似物是毛发以及其他一些表皮附属物。赫胥黎证明，尽管牙齿有两种发育方式，但它们其实都是动物界中常见发育模式的变体。在第一种发育方式中，以鲭鱼和青蛙为例，牙髓从来都不是游离状态，而是被包裹在囊袋中，且似乎会随着生长而不断向下沉降。而在另一种发育方式中，牙髓会在某一阶段自由地突出于黏膜表面，之后则会被由黏膜内陷形成的囊袋所包裹——这种情况就发生在人类身上。鳐鱼则呈现出一种介于两者之间的结构。

图437：
1. 儿童后磨牙牙尖的切面图。内部轮廓为加入醋酸之前的结构，外部轮廓为加入醋酸之后的结构，此时可以看见纳斯迈斯膜呈褶皱状隆起；f为釉质器官；c为牙本质；中央部分则充满牙髓。2. 磨牙牙尖牙髓的边缘，显示出牙本质的最初雏形，它位于牙髓细胞核与预成形膜之间的完全透明层中。3. 经过醋酸处理后从下方釉质上分离出来的纳斯迈斯膜。4. 釉质器官中的星形细胞。5. 蛙鱼的牙齿，在稀盐酸的作用下，釉质被溶解，从而暴露出纳斯迈斯膜。牙齿的结构。

牙本质E的形态并不清晰。在基部，纳斯米斯膜延续至z处的骨组织上，该处可见牙小管的细胞核。（引自赫胥黎。）6.去钙化的牙齿结构：a.牙本质；b.釉质形成器；c.釉质；d.纳斯米斯膜。

釉质形成一层连续的薄膜，包裹着牙齿的冠部；其在咀嚼面上最厚，向牙颈方向逐渐变薄，最终在牙颈处终止。釉质的外表面看似光滑，但实际上存在许多细微的凸起与横向纹路，其表面还覆盖着一层含有钙质的薄膜——纳斯米斯膜。用盐酸处理后，这层薄膜可以被分离出来，此时它看起来就像一张网状结构，如图438中的6所示；这就是赫胥黎所说的“钙化膜”，它从牙髓腔开始，一直延伸到釉质处。

图438——牙齿结构。

1. 上犬齿的纵向切面，显示了牙齿的整体结构及轮廓，图像略有放大；2和3为同一切面的高倍放大图，显示出骨细胞、2处的牙骨质、3处的牙本质纤维以及釉质的起始部分；4为去钙化的牙本质纤维；5为经过处理后分离出的纳斯米斯膜，其中的钙质已被稀酸溶解；6为位于该膜与牙釉质之间的牙髓细胞；7为釉质的横向切面，显示出纤维鞘的结构，内部物质已被去除，图像放大了300倍。

切尔马克发现，牙本质中出现的那些球形聚集体，其实是由其钙化方式所决定的。

此外，还有土质物质的存在；他将这些等高线也归因于同一原因。等高线的强度和数量各不相同：在牙根处最为密集，而在牙冠处则最为明显。垂直切面最能展现这些特征，如图440编号1所示。在制备标本时，首先需准确切割出切面，然后将其浸入稀盐酸中以去除钙质；之后将其晾干并浸泡在加拿大香脂中；最后将标本放入高温室中，让其在树脂冷却之前充分浸透。等高线末端的白色不透明部分使得牙尖呈现出环状外观。

“牙质的内表面并非呈对称的整体结构，”切尔马克说道，“而是由各种直径的球状物组成，这些球状物以不同的程度相互融合在一起，与牙髓腔相接的牙本质管也终止于这些球状物之中。通过反射光或暗背景照明，可以清晰地观察到牙质内表面的这种钟乳石状结构——因为那些球状突起有着不同的亮度，同时还会投下阴影。”若要更清楚地看到这一结构，应选用尚未完全发育成熟的牙根作为样本。通过这样的样本，可以看到最表层牙质的基质至少部分是以球状团块的形式存在的，且这些球状团块与次表层的球状团块相互融合。

牙骨质是骨组织的皮质层，它作为牙尖的外层覆盖物，有时还会将牙尖的各个部分粘合在一起。其内表面与牙本质紧密相连，在许多牙齿中，似乎牙本质纤维的最初排列是从牙骨质中的小管开始延伸的，而这些小管则是从牙骨质中的陷窝中辐射出来的。陷窝之间的层往往呈条纹状，具有层状结构；有时看起来好像哈弗斯管是垂直于牙髓腔方向延伸的。这些小管常常分出许多分支，彼此相连，并与牙本质纤维的末端相连接。在老年牙齿中，较厚的牙骨质层中含有大量形状不规则、呈长条状的聚集性陷窝。

致密的结缔组织、软骨与骨骼——软骨是一种呈蓝色或黄白色的半透明弹性物质，没有血管和神经，其周围有一层致密的纤维质膜，称为软骨膜。而被称为关节软骨的那种软骨则具有一层显示髓腔开口的结构，还有类似上皮组织的放射状纤维束，这些结构存在于真正的骨头的哈弗斯管中；不过由于在肢体活动时这些部位会受到摩擦，因此这种结构仅存在于边缘区域。软骨覆盖着所有形成关节的骨头末端，从而减轻冲击力带来的影响。除了普通的临时性及永久性软骨之外，还有两种特殊类型的软骨，它们仅存在于身体的某些部位：细胞软骨由紧密排列的细胞组成，这些细胞处于由细纤维构成的网状结构中；纤维软骨则是由细胞分布在纤维组织基质中的结构。用低倍镜观察时，软骨的结构似乎是均匀的，上面分布着许多圆形、椭圆形、长圆形、半月形以及不规则形状的颗粒，如插图XIX中的编号8所示，那是动物软骨的纵向切面，这些颗粒呈柱状排列，在其转化为骨骼之前，下表面会变得更为致密。这一区域之所以更加不透明，是因为骨纤维增多，脂肪球数量增加，而且细胞间隙也被血管填满。编号9展示的是同一结构的较小横向切面，可以看到软骨细胞进一步转变为骨细胞，同时出现了典型的骨小管和骨陷窝。编号7则展示了固定在脚后跟背面、靠近跟腱与软骨连接处的粗大肌腱的切面。要观察这些变化，就需要使用高倍镜，而为了进行观察，可以从肉店轻易获得牛的样本，然后用剃刀沿着表面切割出精细的切片。

图440。
1. 来自小鼠耳朵的软骨，其结构与植物组织极为相似，放大倍数为200倍；2. 来自兔子耳朵的软骨，其中含有嵌入在基质中的有核细胞；3. 来自人类肋骨末端的软骨，放大倍数为300倍。

最适合用于显微镜观察的标本是来自那些骨骼发育尚不完全的幼小动物的标本。若要观察细胞软骨，应取小鼠的耳朵，并将其适当干燥，以便能够用切片机切出薄片（见图440）。

某些鱼类，如鳐鱼、七鳃鳗、魟鱼、鲨鱼等，其整个骨骼都是由软骨构成的。这些鱼的细胞嵌入在由颗粒状物质构成的基质中，这种基质可被称为细胞间质。在鱼类中，最接近软骨骨化过程的当属乌贼；在乌贼体内，星形细胞呈自由分布状态，如图441中的3所示。

图441：
1. 鳐鱼头部的软骨，细胞内含有细胞核；2. 青蛙的软骨，为带有细胞核的椭圆形细胞；3. 墨鱼的软骨，由星形细胞构成，放大倍率为200倍。

白色纤维软骨存在于脊椎骨之间，起到连接作用。这类软骨中的细胞分布更为广泛，可从任何动物的关节盘中央部分获取样本。这些椭圆形或圆形的细胞被大量的纤维组织所包围。

了解我们所讨论的那些组织的退化现象，对学习者来说很有帮助，因为在检查过程中他们可能会遇到与上述描述完全不同的异常情况。通常情况下，退化过程是缓慢的，但脂肪浸润除外——斯特拉斯堡鹅的肝脏脂肪变性就是一例。肌肉组织极易发生脂肪变性，因此心脏脂肪变性的情况也较为常见。肌肉、韧带和软骨的钙化性变性以及病理性沉积物在这些结构中也很常见。在图XIX的第9幅图中，展示了一小块软骨瘤的切片，可以看到其中的圆形或卵圆形软骨细胞已发生退化，变成了钙质颗粒状物质。图442则是从人体中取出的钙化性或病理性增生组织的更高倍率切片。

在該標本中，可观察到某种病理性生长物正在逐渐破坏骨细胞和软骨细胞。

骨骼——骨骼是一种坚硬且不可变形的结构，在脊椎动物体内构成了成体的骨架。它为身体内的软组织提供支撑，同时形成各种腔体以容纳大脑、脊髓、眼睛、心脏和肺等重要器官，还充当肌肉和关节活动的杠杆。骨骼具有一定的弹性，这一点可从肋骨以及将颅骨扔到地面时所产生的反弹现象中看出来。骨骼由无机物质和有机物质紧密结合而成；在这种状态下，软骨和骨骼都处于退化状态。不过，只要小心地进行分离操作，去除其中任意一种物质都不会破坏骨骼的形态。无机成分可以通过盐酸完全溶解，但骨骼的微观结构仍能得以保留，此时便可对骨骼进行切片以便在显微镜下观察。如果让骨骼变干，它会收缩并变得像角一样坚硬。骨骼的内部呈海绵状或蜂窝状结构，尤其是在两端。骨骼的外层比内层更致密。研究骨骼时应从软化后的骨骼切片开始。关于如何制作骨骼切片的说明可见于“实用显微镜技术”一章。

图442——取自患病手指的软骨，此时软骨和骨骼都处于退化状态。不过，只要小心分离，去除其中任意一种物质都不会破坏骨骼的形态。无机成分可以用盐酸完全溶解，而骨骼的微观结构则依然保持完整，此时便可对骨骼进行切片以供显微镜观察。若让骨骼变干，它会收缩并变得像角一样坚硬。骨骼的内部呈海绵状或蜂窝状结构，尤其是两端。骨骼的外层比内层更致密。研究骨骼时应从软化后的骨骼切片开始。关于如何制作骨骼切片的说明可见于“实用显微镜技术”一章。

第XX页

脊椎动物，骨骼结构。

关于骨骼的精细结构，将在第XX页中详细阐述。将骨骼置于酸液中浸泡后，可以观察到两层板状结构：一层位于髓腔周围，另一层则位于哈弗斯管周围，这两层结构在图1和图2中均有显示。在经酸液处理的骨骼中，这些同心圆状的板层可以被逐层剥开；这些板层上存在着由微小管道构成的细小孔隙。在某些部位，还存在较大的孔隙，纤维束穿过这些孔隙，从而将各层结构固定在一起，这些纤维被称为穿通纤维。最外层的板层靠近覆盖在骨骼表面的骨膜，因此被称为骨膜层；最内层的板层则靠近髓腔，被称为髓质层。图1展示的是锁骨这一扁平骨的横截面，其中可以看到哈弗斯管。

这些管道的直径在1/2000英寸到1/200英寸之间，其中最大的位于髓管附近。根据截面形状的不同，它们呈圆形、椭圆形或长圆形。每条管道都被一些环状结构所包围，但这些环状结构并非完整无缺，且在不同位置相互连通。在更高倍率的显微镜下，那些形状不规则的结构实际上就是更小的管道——即小导管。

由于哈弗斯系统的管道分布极为复杂且密集，营养物质能够顺利输送到骨组织中最致密的部分。长骨的纵向切片中，这些管道呈现出连续分支的形态。

在许多低等动物中，其骨骼结构与人类不同，详见图版XX。图3显示的是鸵鸟股骨的横截面，经过95倍放大后可以看到，其中的哈弗斯管道更为细小且数量更多，而且有许多管道呈横向延伸。图4则是海龟肱骨的横截面，可以看到哈弗斯管道的痕迹，骨细胞围绕这些管道呈同心圆状排列，这些骨细胞体积较大且数量众多，大多呈平行排列。图5是电鳗下颌骨的横截面，仅有一层骨细胞呈平行排列，没有哈弗斯管道；与图4相比，这种鱼类的每个骨细胞所分出的小导管数量要少得多。图6是海牛颅骨的一部分的截面，其骨细胞及小导管的尺寸都远远大于此前研究过的任何动物；同样，这里也没有哈弗斯管道。图7是从翼龙肱骨外部取出的骨组织切片，可见典型的爬行类动物特征——即细长的骨细胞。图8则是黄貂鱼皮肤上的鳞片或扁平棘片的横截面，其中存在较大的哈弗斯管道，还有许多类似牙本质的波浪形平行管与这些管道相连。除了这些波浪形管道外，该样本中还有大量骨细胞，其小导管也与这些管道相连，与牙本质的情况类似。

关于所描述的各类骨骼，可注意以下几点。例如，鸟类的骨骼与哺乳动物的骨骼相比具有以下特点：哈弗斯管更为丰富，但尺寸要小得多，且常常以与骨轴垂直的方向延伸，因此有时会出现同心层状结构；这些管道的走向会随骨骼的曲线而变化；骨细胞则更小且数量更多；而从骨细胞中分出的细管数量则少于哺乳动物。图3显示的是鸵鸟骨细胞的平均长度，为1/2000英寸，宽度则为1/6000英寸。

在爬行动物中，骨骼可以是中空的、海绵状的或实心的；其比重低于鸟类或哺乳动物。大多数龟鳖类爬行动物的短骨是实心的，而长骨则可能是中空的或海绵状的；蛇类的肋骨是中空的，其髓腔起着哈弗斯管的作用；骨细胞则围绕这些髓腔呈同心圆状排列。这类动物的脊椎是实心的；其骨骼与某些鸟类的骨骼一样，以高密度和白色著称。如果将某块长骨的横截面与哺乳动物或鸟类的横截面进行比较，就会发现差异——哈弗斯管极少，甚至没有，而且那些存在的哈弗斯管尺寸很大；在图7所示的横截面中，这些管道和骨细胞同时呈垂直和纵向排列。骨细胞的体积非常大：在龟类中，其长度为1/375英寸，细管的数量极多，且尺寸与骨细胞相当。

在鱼类中，骨骼的微观结构比前三个类别中的任何一类都要复杂多样。剑鱼就拥有一种独特的结构：它具有哈弗斯管以及骨组织的同心层状结构，但却没有骨细胞。即便存在哈弗斯管，其尺寸也很大且数量众多，而骨细胞通常要么不存在，要么数量极少，它们的位置则被尺寸较大的管道或细管所取代。骨细胞的形状十分特殊，而从它们衍生出来的细管数量相对较少。在硬骨鱼鳞片的薄切片中，可以观察到这些细胞。

几乎所有骨细胞都位于同一平面上，且骨小管的结构更为清晰可见。在许多鱼类如鳞鲤和鲶鱼的硬鳞中，以及泥盆纪鱼类的棘上，骨细胞的分化程度很高。而在构成软骨鱼类外骨骼的真正骨鳞中，则存在大量骨细胞。

现在，如果我们立即运用这些已了解的事实，以某种已灭绝动物的骨碎片作为研究对象，就会发现哺乳动物中的骨细胞大小相当均匀；如果以1/2000英寸作为标准，鸟类的骨细胞大小则低于这一标准；而爬行动物的骨细胞大小则远高于前两者。至于鱼类的骨细胞，无论在大小还是形状上都与前述两类有显著差异，因此不会被误认为是其他类型的骨细胞。这样一来，鉴定一块微小但具有特征的鱼类骨碎片就变得十分容易。如果某块骨头没有骨细胞，但呈现出上述某种特征，那么区分它也同样容易。我们现在需要研究的对象就是哺乳动物、鸟类和爬行动物。由于爬行动物骨细胞及其骨小管的尺寸非常大，因此这类动物的骨碎片很容易与鸟类或哺乳动物的骨碎片区分开来。唯一的难点在于鸟类与哺乳动物之间；不过，尽管乍看之下鸟类的骨头与哺乳动物的很相似，但在其微观结构上仍存在一些差异，其中之一就是骨细胞大小的差异。因此，若要准确区分二者，当切片为横截面时，还必须注意哈弗斯管的相对大小以及其走向的弯曲程度；因为骨小管的直径与骨细胞的大小之间存在一定的比例关系，经过仔细观察，就能轻易发现其中的差异。

图443。

1. 青蛙足蹼的一部分，经过展开并稍作放大，以显示血管的分布情况；2. 另一部分经过250倍放大，以显示血管中血盘的卵形结构，其下方可见六边形的核状上皮细胞。

动脉与静脉——动物体内的血液循环依靠动脉、静脉和毛细血管来维持。动脉是具有弹性且能收缩的管状结构，负责将血液从心脏输送到毛细血管。较大的动脉弹性极强，但由于其壁中含有肌肉组织，收缩能力较弱。静脉则遍布全身，数量多于动脉，且容积更大。它们通常与动脉伴行，在结构上也与动脉相似；较大的静脉具有半月形瓣膜，这些瓣膜突出于静脉内部，从而防止血液倒流。静脉由四层结构组成：网状组织、黄色纤维与肌肉纤维的结合体、白色纤维组织、两层纵向排列的黄色纤维，以及一层上皮细胞。介于动脉与静脉之间的是极为细小的管子，即毛细血管，动脉在此处终止，而静脉则从毛细血管开始。毛细血管由精细的……构成。

均匀的膜结构，其间散布着一些细胞核。在蝾螈的尾部以及青蛙的脚部，可以清晰地观察到血液的毛细血管循环，见图443。

图444展示了将血液输送到肺部的毛细血管网络，以及这些毛细血管在各个组织中的分支情况；第XIX幅图的编号6则显示了人体脂肪细胞中血管毛细端的形态。第VII幅图则说明了动脉和静脉在动物身体各部位的分布情况。不过，这张彩色图旨在展示通过注射特殊物质来描绘动物结构时的优势——通过人工方式让血液流动并使组织膨胀，就能更清楚地了解各部位的相对状态、乳头状突起的形态等等。在鼠脚的切面图（编号149）中，可以看到骨头被动脉和静脉构成的血管网络所环绕；在编号150的图中，舌头的乳头状突起处于膨胀状态且呈直立姿态；编号152的图为猫舌头上的蘑菇状乳头状突起的垂直切面，可见毛细血管环贯穿其中；编号151的图为大鼠大脑的垂直切面，展示了其血管供应情况；编号153的图显示了马尔皮基小体以及在其周围分支的动脉；编号154的图为大鼠肠道的垂直切面，可见绒毛上分布着动脉和静脉，这些绒毛由上皮组织覆盖，并由黏膜层支撑；编号155的图展示了流向鼠鼻须根部的血管供应情况；编号157的图为猫眼睛的切面图，尽管放大倍数不高，但仍能清晰地看到巩膜层和视网膜的结构；编号156的图则生动地展示了蝌蚪内鳃的复杂血管结构，很难用其他方式达到如此清晰的呈现效果；而编号158的图则展示了完全发育的蝌蚪全身的血管系统，以及血液的流动路径。

从尾部最远端到心脏，再输送到鳃、大脑等部位的过程，实在无需赘述。这些结构在低倍显微镜下即可观察到，但若要研究基底膜以及伴随动脉和静脉分布的神经之间的紧密连接与终止情况，就绝对有必要采用染色处理，并用切片机制作出精细的切片。可以用细剪刀剪下少量神经组织，再用针将其挑出，再加入一滴醋酸以使神经鞘更加透明；几秒钟后就能看到结缔组织细胞了。若要对神经纤维进行显微镜观察，可从青蛙的腿上取一小块组织，将其置于血清或蛋清中并加以分离。即使在同一条神经中，这些纤维的直径也有所不同，范围从1/12000英寸到1/1500英寸不等。

图445。

为了观察青蛙脚部的血液循环，同时又不给青蛙带来痛苦或过多不便，最好将它的脚放入黑色丝质袋中，然后如图445中的a a a所示将脚抽出。该袋子的长度应为3到4英寸，宽度为2.5英寸，如b b所示；在袋子靠近口部与底部的中间位置，各缝上一条胶带，如c c所示；而袋口则可以通过一根绳子d d来封闭。将青蛙放入袋中，只有即将被观察的那只脚露在外面；此时必须用绳子d d将那只脚紧紧绑住。

有一根绳子可用于防止脚被拉进袋中，但无法阻止血液循环；现在，将三段短线绕在三个主要脚趾上；然后用胶带将装有青蛙的袋子固定在板上。完成后，可将这些线穿过板上的一些孔洞——图中标出了三个这样的孔洞——以此保持网状结构张开；或者，更好的方法是使用图中所示的那种带缝隙的插销，将线绕在这些插销上两到三圈，再将线头插入缝隙中固定。此时，该装置就可以安装到显微镜的载物台上去了：用于固定脚部的方形开口应对准载物台上的光圈，因为光线正是从那里透过镜子照射进来的。

只要将蝌蚪翻过身来，就能很容易地观察到它的血液循环情况——我们会立刻看到跳动的心脏，以及由细腻透明的组织构成的、呈球状的腔体，血液会通过这个腔体中的一个开口进入，再从另一个较远的出口流出。需要注意的是，心脏被心包包裹着，而心包正是蝌蚪体内最为精细的组织结构。观察血液循环时应使用双筒显微镜。沿着心脏左右两侧的大血管望去，会看到一个结构更为复杂的大型椭圆形器官，那就是内鳃，它也是由细腻透明的组织构成，里面有动脉以及复杂的血管网络。显然，蝌蚪的呼吸系统和循环系统与鱼类相似。

在几乎所有的鱼类中，心脏只有两个腔室：心房和心室；血液通过静脉返回心房，再流入心室，随后被输送到鳃部，在那里，血液与水中的空气接触，从而去除二氧化碳、获得氧气，进而能够用于呼吸。在爬行动物中，心脏的结构有所变化：它有三个腔室，两个心房和一个心室。这样一来，已经流经全身的含碳杂质较多的血液会持续在心脏中混合，从右心房流入心室；而从肺部流回的较为纯净、已含氧的血液则从左心房同时流入心室。

为了便于后续观察，应选择那些皮肤完全透明的蝌蚪——否则就无法清晰地看到心脏以及从左右两侧延伸出的三条大动脉的形态与位置。这些血管的解剖结构与相应的鳃有着密切的联系：上方的鳃动脉沿着鳃的上缘延伸，在行进过程中会分出一条分支，这条分支会连同其对应的静脉一起向上延伸至口腔，这就是所谓的唇动脉和唇静脉。鳃动脉继续沿着鳃的边缘延伸，随后突然向上并向后弯曲，到达头部的上表面，然后再向下延伸至眼睛与大脑之间。

需要注意的是，在普通的蝌蚪身上是难以观察到这些结构的，因为其肠道通常会膨胀起来，里面充满深色的食物残渣，这成为了观察的障碍。因此，需要让蝌蚪在纯水中生活数天，以减少肠道内的食物堆积。图版VII中的编号158展示了在低营养条件下所观察到的血管结构，通过这些结构我们可以追踪到那三条大动脉的走向。第三条动脉穿过肺部后，从肺的下缘伸出，然后向下延伸至腹部，形成腹主动脉。处于半饥饿状态的蝌蚪的心脏仍在跳动，血液也在流动，但血液毫无颜色，到处都看不到红色的血细胞。心脏是一个无色的球体，鳃则是两个透明的椭圆形结构，而肠道则是一圈无色且透明的结构。透过这圈肠道，可以看到从鳃中出来的动脉，它们向脊柱方向汇聚，最终形成腹主动脉——图中显示为红色的那条大血管。在腹主动脉为腹部器官输送血液之后，还会有一条动脉延伸至尾巴，而尾巴正是蝌蚪用于运动的器官。这条动脉进入尾巴的根部后，会深入肌肉组织中，之后再继续延伸，同时有静脉相伴，一直延伸到靠近尾巴末端的部位。在那里，动脉和静脉的末端会结合在一起，形成毛细血管环。在行进过程中，动脉会不断分出分支，为周围的组织供血。在尾巴中的血液流动往往比较缓慢，这种情况与心脏的跳动无关，因为心脏仍会正常跳动；出现这种状况的原因是尾巴中的血液循环较为缓慢。

血液的流动在很大程度上取决于器官的运动。当这种运动被限制时（比如在显微镜下的被困蝌蚪体内），血液的流动就会变得迟缓，甚至停止，直到尾巴重新获得活动能力，血液流动才会恢复。

在了解了将血液从心脏输送到四肢的动脉系统之后，现在我们来看看血液是如何通过静脉返回心脏的。

在大部分路径上，尾静脉都与动脉并行，其血液也流向心脏。由于有许多血管不断向它输送血液，因此这条血管的流量很大。当静脉接近尾巴根部时，它会偏向动脉的方向；而在进入腹部时则与动脉分开。在这里，静脉会靠近肾脏，并分出一些分支，而主干则继续向前延伸；它还会绕过一圈肠道向上行进，最终接近肝脏，并沿着该器官的边缘呈弯曲状流动。此时可以看到，血液通过多条通道进入腔静脉，这些通道在靠近肝脏处汇合在一起。离开肝脏后，腔静脉继续向上、向内延伸，最终流入心脏的静脉窦或原始心房。这个部位有至少六条不同的静脉干道在此交汇，它们不断地将血液注入心脏。在具有边缘结构的鳃中，存在着极为复杂的血管网络，从中会有一条与之前所描述的动脉相对应的静脉流出。这条静脉直接向下延伸，最终与头部的主静脉相连，而这条主静脉则相当于哺乳动物中的颈静脉。

由此可见，血液是由心脏通过三条大的血管输送到每个内部鳃中的，这些血管直接源自动脉干，可被称为鳃的输入血管。在图版VII的第156号图中，展示的是放大的鳃结构。

仔细观察可以发现，每个内部鳃或整个鳃器官都由软骨弓构成，此外还有三角形结构的支撑框架，这些框架由半透明、类似胶质的物质组成，延伸在软骨弓之外。它们构成了鳃器官的骨架，其上表面则支撑着三排鳃脊。

它们的血管网络，以及平行于这些血管并位于其间的主要动脉和静脉干。从动脉干分出的三条体循环动脉，分别从右侧和左侧进入每片鳃的心脏侧，随后沿着鳃脊的走向行进，始终与鳃脊保持近距离接触。其中较上方的那条鳃动脉独自沿着上方鳃脊的外侧行进；另一条分支则从动脉干分出后进入鳃脊的血管网络，之后会有回流血管将血液送回与这条鳃动脉位置相近、走向相同的血管中。沿着这条血管继续前行，会在距离第一条鳃脊分支不远处发现第二条分支，它同样从主动脉干分出并进入鳃脊，相应的回流血管则将血液从动脉干输送到与其相邻的血管中，情形与前者类似。许多这样的分支可以在不同的鳃脊之间相互连接。不过现在可以发现，这些动脉分支所源自的动脉干在延伸过程中会逐渐变细（就像鱼类的鳃动脉一样），而与之平行、负责接收从鳃脊流回的血液的血管则会有所扩大。因此，将血液输送到鳃部的动脉或输入血管在入口处较大，但会逐渐变细，直至到达鳃脊的另一端时变得极细；而静脉或输出血管则起初只是很细的小血管，但会逐渐变粗，最终成为将血液从鳃部输送到最终目的地的血管。只要这条血管仍与鳃部相连，它就被称为上鳃静脉；一旦离开鳃部并向上延伸以向头部输送血液，它就会改名为头动脉。中部的鳃动脉和静脉以类似的方式与中部鳃脊相连，下部的鳃动脉和静脉则与下部鳃脊相连。当中部和下部的静脉干到达鳃脊的末端时，会向下并向内弯曲，从而离开鳃部。前者的血管会向脊柱方向汇聚，与另一条血管共同形成腹主动脉；后者则形成肺动脉，同时为颈部的皮肤提供血液供应。在变态发育的最后阶段，正在萎缩的蝌蚪与初具形态的青蛙共存，实际上可以在同一个个体身上看到它们。那些逐渐缩小的鳃和尾巴——作为蝌蚪最后残留的部分——仍然存在，与此同时还有带有色斑的皮肤以及新形成的细长身体。

“那条几乎完美的爬行动物，有着细长的腿、扁平的头部、宽大且无齿的嘴巴，以及蹲伏的姿态。”87

为了观察血液循环在鳃中的流动情况，必须小心地掀开其外层覆盖物，甚至将其完全剥去。为此，可以将蝌蚪置于可卡因或氯仿的作用下——只需一滴这种液体即可达到目的。

青蛙胚胎的变态过程其实并不特殊。海鞘的生命始于具有肌肉尾巴的蝌蚪形态；随后它会用头部固定在岩石上，尾巴则逐渐消失。青蛙蝌蚪所经历的种种变化，除了一两个细微差别之外，与那些终生生活在水中的两栖类动物的变化极为相似。刚孵化的比目鱼是对称的，头部两侧各有一只眼睛，这一点与其他鱼类成体相同。胎儿鲸类拥有发育良好的后肢，这些后肢在发展到与身体其他部分比例几乎完美的状态之后，又会逐渐退化成最原始的结构。在所有这些案例以及许多类似的例子中，都可以看到：现存动物的早期形态与其远古时期的成年祖先的形态是一致的。与这一问题相关的大量事实，为“遗传特性存在于生殖细胞中，且生物会经历与亲代相同的生命阶段”这一理论奠定了基础。

第六章 矿物界与地质界

岩石的结构以及晶体的形成过程，为显微镜研究提供了源源不断的宝贵资料。在那些依赖纯粹观察的学科中，比如矿物学和地质学，需要观察的事实种类繁多；而且由于全世界的众多研究者都在不断进行研究，因此这些学科必然会持续进步，同时也需要根据观察方法的改进对现有成果进行不断修正。要简要概述过去几年里在这两个领域所取得的成就几乎是不可能的。矿物学与地质学的研究因为有了专业化的教学支持而取得了巨大进展。不过，正如邦尼教授所指出的，尤其是在地质学领域，其进步直接得益于显微镜的发现。这促使人们发明了专为该目的设计的仪器——岩相显微镜（图79），这种显微镜配备了尼科尔棱镜以及其他许多用于重要研究的必要装置。

“显微镜为两大类岩石的历史研究带来了诸多启示。对于火成岩而言，它简化了它们的分类方式，并明确了它们之间的相互关系；而对于原始岩类，它则揭示了其组成成分的真实性质，指出了它们的来源。不过，显微镜在帮助阐明变质岩的相关问题方面发挥了最为重要的作用，因为人们对变质岩的了解原本相当有限。它同样极大地有助于确定这类岩石的形成历史及其相互关系。过去几年中最重要的研究成果之一就是：所有这些结晶片岩都属于非常古老的岩石，其年龄很可能超过那些已发现生命痕迹的最早期岩石。由此得出的结论是：‘……’”

将普通沉积岩转变为结晶片岩所需的条件，通常只存在于地球历史的最早期；自古生代开始以来，即便存在，也极为罕见且仅限于局部地区。因此，那些结晶片岩实际上就是地球早期历史的遗迹——那时地表附近的温度仍然很高。从那以后，发生显著矿物变化的地带不断向深处移动，直到今天已到达几乎无法到达的深度。“那个地下‘实验室’依然存在，但在地球历史上的相对早期，通往它的道路就已经被封闭了。”自从显微镜被用于地质学研究之后，我们取得了更大的进展，这让我们有望能进一步了解生命起源的那个遥远时代。

“可以说，地质科学最显著的成果之一就是：对于地质学家而言，了解有机生物与了解矿物同样重要；而且，正确认识有机遗骸（即植物和动物的化石碎片），比广泛了解无机物质更能帮助我们揭示各地域的地质结构。其原因其实很显然：在漫长的地质年代中，某一时期形成的矿物与另一时期在类似条件下形成的矿物之间并无本质差异，而生活在地球不同历史时期的动植物则存在巨大差别。地球上各种生物物种始终以某种有规律、可确定的顺序依次更替，一旦确定了这种顺序，我们就能立刻判断出任何含有这些曾经存在过的生物的碎片或遗骸属于哪个地质时期，从而确定其在岩石序列中的位置。”

关于如何制备矿物和岩石切片以便进行显微镜观察的方法，可参见第241页以及307-309页。显然，这些切片必须足够薄，这样才能同时使用透射光和偏振光进行观察。

其尺寸应在约1/100英寸到1/1000英寸之间。几乎任何宝石切割师都能对任意选定的标本进行切片处理。关于晶体的形成以及如何将其制备出来以便观察的内容，在关于偏振光的章节中已有详细说明，见第219页及以后内容，相关图示见插图VIII。在微量化学领域，人们早已知道：“几乎所有能够以固态存在的物质，无论简单还是复合，在适宜的条件下都会呈现出特定的几何形状，这种形状通常由平面表面构成，且各角度均为恒定值。”

关于微晶学以及与显微镜技术相关的各种信息，都可以在《皇家显微镜学会杂志》上找到。在1898年6月刊中，T.查特斯·怀特先生发表了一篇关于晶体的文章，他提醒我们：水分含量的多少会像温度变化一样，改变晶体的形态。同时，他还提出了一些有助于获得更好实验结果的建议，他建议单独使用马尿酸、对苯二酚和苦酸，或者将它们与马尿酸结合使用，再辅以钾重铬酸盐的水溶液，该溶液需在浓度适中的阿拉伯胶乳液中结晶。这是唯一的水溶液；其他溶剂则包括甲醇、丙酮和无水酒精，这三种溶剂因为挥发速度极快而被视为最理想的溶剂，因为在某些晶体的形成过程中，溶剂需要迅速蒸发，否则晶体就会恢复原来的形态。此外，最好将这三种化学物质制成饱和溶液甚至过饱和溶液，因为用这类溶液在偏振光下观察时，所呈现的颜色会比用稀溶液得到的颜色更为深沉浓郁。在这三种化学物质中，他更倾向于使用马尿酸，因为它最容易操作，也有更多时间来调控晶体的形成过程。另外，在滴加液体之前稍微加热玻璃载片也是个好办法。总体而言，当苦酸与钾重铬酸盐及阿拉伯胶溶液一起使用时，似乎能生成更多种类的晶体。

对显微镜操作者有用的附录与表格

附录A：显微镜的照明方式

近来，实际操作显微镜的人士对灯具与显微镜的照明方式是否能够有效提升单细胞生物及其他微小微生物的鞭毛结构清晰度存在疑问。有人认为，将反射镜转向一侧，使显微镜和灯具处于水平状态，这样来自灯焰边缘的中央光线就能穿过消色差聚光器的光轴；通过调焦螺丝和摇杆装置精确地将聚光器的焦点对准视野中心，如此一来，使用1英寸物镜时，灯焰的清晰图像就会以侧视角度呈现在视野中央，与被观察的样本一同显示出来。如果再用1/12或1/16英寸的浸射式物镜替换原来的物镜，并再次调整焦距，再稍作对焦调整，就会发现视野被充分照亮，那些极其微小的微生物结构也能以前所未有的清晰度呈现出来。同时，还需要使用渐变光圈或虹膜光圈。

美国显微镜学会会长克利福德·默瑟博士最近重新研究了照明问题，他彻底反对使用窄锥形照明方式以及斜向照明方式，认为3/4轴锥形照明才是最适合显微镜照明的方法，而他也是根据这一原理来确定显微镜的分辨极限的。

因此，默瑟博士提出了一些重要的实验，这些实验同时证明了瑞利关于圆形光圈的分辨率极限的正确性（该极限在上一章第44页已有提及），这一结论也与已故的乔治·艾里爵士所计算的数值相符。

关于阿贝理论，默瑟博士指出：“在阿贝理论中，分辨率可以无限提高。只要在物镜后方只能看到光源的中央图像，就不存在分辨率；此时即使增大光圈，衍射图的收缩程度以及相应的分辨率也不会发生变化，因为仍然只有中央图像可见。但一旦光圈增大到足以显现出旁边的光谱图像时，分辨率就会出现。而进一步增大光圈，除非又有新的光谱图像出现，否则衍射图的收缩程度不会有所改善。”默瑟博士还解释了为何他认为，在一流物镜的情况下，物体与物镜之间的光锥缩小幅度不应超过光锥直径的四分之一到三分之一（绝不能超过一半）。另一方面，当采用全光锥照明时，分辨率会持续提升，而非呈跳跃式或周期性增长。至于使用斜射光的问题，他称自己的照片2、3和489再次警示人们：不要将斜射光作为提升显微镜分辨率的手段。同时，显然每个载物台都应配备能够精确调整聚光器位置的装置，而且所有使用显微镜的学生都应掌握调整载物台聚光器位置的方法。

默瑟博士对其实验结果总结如下：

1. “从物体发出的衍射光线，可以与那些因物体而改变方向的其它光线归为同一类。”

2. “在投影图像中观察到的衍射现象，本质上是物镜上方光线因光圈大小变化而产生的效应。”

并且由于物体平面内的光衍射现象，不会发生低于该目标值的改变。

3. “在某些情况下，物体平面内的衍射现象确实能为那些没有初级光线的孔径区域提供光线，从而使孔径能够更准确地确定投影图像的特征，进而得到更为真实的图像；反之，也可能会产生虚假的图像。这便是阿贝显微视觉现象的实质所在。”

4. “不过，尽管阿贝教授持相反观点，但这些现象并非显微视觉所特有。”

5. “使用相应的初级光线束，而非孤立的衍射光线束，通过任何正透镜都可以获得类似且更为出色的效果。”

6. “如果使用初级光线本身，就能得到更加可靠的结果。”

7. “使用窄锥形照明方式配合大光圈物镜（这是阿贝理论中唯一允许的照明方式）的一个优点是：在适当条件下，它能够在多个直径方向上同时实现近乎最高的分辨率。这样一来，圆形孔径在多个直径方向上的分辨率就大致相当于正方形或矩形。”

8. “需要特别注意的是，阿贝理论适用于复杂的物体；因为只有这类物体才能被分辨出来。单个粒子以及均匀的区域则不在其研究范围之内。不过，这些均匀区域其实也是微观物体，而所有物体本质上都是由点构成的不同形状的集合体。只要与周围的微观背景有足够的对比度，无论多小的孤立点状粒子都能被观察到。圆盘状图像的大小至少受到孔径的限制，而这一大小限制与孔径成反比，它决定了分辨率的上限。这就是与我们对孔径的实验研究相一致的显微视觉理论的核心内容。”

附录B：显微摄影

由于多年实践积累了对这一领域的更深入了解，加之显微摄影在细菌观察中的重要作用，再加上更为完善的干板技术的出现，摄影技术正与显微镜一起迅速发展。在1898年这一年里，至少有六种新的显微摄影设备问世；其中两种较为简单，一种适用于日光照明，一种适用于灯光照明，还有一种适用于电光源照明，另一种则适用于石灰光照明。至于那些较为简单的设备，由于篇幅有限无法详细介绍，这里要介绍的是E. B. Stringer先生设计的新型设备——它不仅结构新颖，而且完全适合用于显微摄影工作。实际上，这是一种设计精良的相机，配备了强大的聚光装置，该装置的各个部分都可以独立调整焦距。该设备的最有趣之处在于能够精确控制气体流量，以及那个直径约为四分之一英寸、能提供均匀照明的锆石照明盘。

图446：E. B. Stringer先生改进型的显微摄影设备。
B. 带有锆石圆筒的氢氧喷射装置，工作时会被盖子A覆盖。
C. 带有调焦螺丝的双重平行聚光装置。
D. 光圈调节装置。
E. 用于放置槽状物及光过滤介质的支架。
F. 直径为4又1/4英寸的平凸透镜，配有调焦螺丝G和H。
G. 带有光圈调节装置T的平凹透镜。
K. 连接相机调焦杆与显微镜微调装置的滑轮。
L. 用于放置显微镜脚架的三角框架。
M. 拍照快门。

N. 用于在卡片屏幕上观察图像的窗口。
O. 用于固定和支撑相机机身的红木块。
P. 深色滑轨。

这种高效的显微摄影装置（图446）是由W. Watson & Sons公司根据E. B. Stringer先生的设计制造的。照明与聚光系统安装在一根方形黄铜棒上，照明光源为在锆元素上燃烧的氧氢灯。在其正前方是一个直径为4.5英寸的聚光器c，而光圈D则位于其正前方。支架E用于放置光滤镜，光线通过这些光滤镜后进入聚光器F。随后，光线会穿过位于F至H之间的水槽，最终通过一个平面凹透镜h形成强度极高的平行光束，该透镜的直径恰好能与下级聚光器的后透镜完全匹配。此外还有一个光圈T，用于阻挡杂散光线。

整个装置配有定位螺丝和夹具，一旦调整好，即可随时使用而无需再次调整。借助这一装置，可以拍摄到活体轮虫的即时图像，因为其照明效果极为出色；而对于细菌鞭毛这类极其微小的物体，据我所知，没有任何其他显微摄影装置能够以同样的精确度拍摄出这样的照片。

附录C：公式与方法——黏合、透明处理、硬化及装裱。90

透明处理剂：
使用透明处理剂的目的是用一种折射率与待保存的香脂相近且能与其轻易混合的液体，来替代脱水切片中的酒精。

佛手柑油在90%的酒精中能迅速溶解。丁香油则溶解得更快，但它会大量使苯胺类染料溶解。二甲苯对苯胺类染料没有影响。选择这种浓度的酒精，是因为它与伦敦市场上销售的甲基化酒精浓度相同，而且由于其价格低廉，常被用于清洗和脱水处理。

雪松木油虽然属于精油，但性质类似二甲苯，蒸发速度较慢。它对苯胺类染料的溶解作用很小。它在无水酒精中能迅速溶解，但在90%的酒精中则无法很好地溶解。标本可将其浸泡数天。这是一种在永久固定之前用来观察组织的理想介质。它能溶解赛洛伊丁而不使其分解；作为标本与物镜之间的粘合剂，目前还没有比它更好的替代品。

还有其他一些溶解剂曾被尝试过，但由于它们会溶解苯胺类染料，因此已不再使用。

**粘合剂**

格罗夫乳香铋粘合剂——将乳香溶解在氯仿中，再加入硝酸铋使其变稠。乳香的溶液应接近饱和状态。

格罗夫氧化锌、达玛树脂及干性油粘合剂——将2盎司的细磨氧化锌与干性油混合，搅拌至呈浓涂料状。然后加入等量的事先用苯烃溶解过的达玛树脂，使其浓度达到糖浆状。用密目纱布过滤后，将其储存在密封良好的瓶子中，必要时可用苯烃稀释。

鱼胶粘合剂——将鱼胶放入带盖的容器中，用水浴加热并加入少量冰醋酸，直到鱼胶完全软化并形成坚硬的块状物。之后逐渐加入更多醋酸，直至得到浓度均匀、加热时呈流动状态的浓溶液。最后将溶液倒入广口瓶中，并用优质软木塞封好。

基顿胶：将白铅、红铅粉末以及朱砂粉按等量混合。加入少量松节油一起研磨，直至完全均匀混合，然后再与金粉混合。该混合物的浓度应足够低，以便用刷子涂抹；使用时，每涂一层需等待其干燥后再涂下一层。混合到金粉中的胶量应以即时使用量为限，因为这种胶会很快固化，从而无法继续使用。

克罗尼格胶：将2份熔化的蜂蜡逐渐加入7至9份普通树脂中，然后进行蒸煮并冷却。

虫胶胶：将虫胶溶解在等重量的甲基酒精中，倒出透明液体后，再加入几滴香脂和蓖麻油。

海洋胶：将印度橡胶溶解在矿物石脑油中，再加入两倍量的虫胶粉；或者使用氯仿作为溶剂，用乳香代替虫胶。用于制作电池托盘时，可使用4份树脂与1份古塔波胶的混合物，再加入少许煮沸后的油。

塞利尔（用于清洁玻璃载片）：新的玻璃载片或盖玻片必须放入由1份重铬酸钾、1份硫酸和25份水组成的溶液中数小时。之后用清水冲洗，待多余水分蒸发后用亚麻布擦干。已使用过的盖玻片则应先放入由等量酒精和盐酸组成的溶液中浸泡数天。在将旧载片放入重铬酸钾溶液之前，需先清除其上的固定介质。

埃尔辛格的赛洛伊丁溶液：将赛洛伊丁碎片在所需量的无水酒精中浸泡24小时，然后再加入适量乙醚。

科赫的柯巴树脂胶：先将小块材料浸染，再用酒精使其脱水，随后将其放入含在氯仿中的稀释柯巴树脂溶液中。用温和的热量蒸发溶液，直到其浓度高到冷却后会形成易碎的细丝。之后将物品取出，放在瓷砖上晾干数天，即可用精细的锯子切割。如果物品在未经过浸染的情况下就被嵌入其中，则需用氯仿将柯巴树脂从物品中溶解出来，必要时去除其中的钙质，然后再进行浸染。

欧伦斯坦水泥——将等量的布伦瑞克黑色水泥与金色水泥混合，再加入少量加拿大香脂。

脱钙与漂白处理：对于那些含有大量钙盐的骨骼结构或组织，需使用能够溶解矿物质成分的酸来进行脱钙处理。盐酸与酒精的组合最为常用。骨骼越陈旧，所需的酸浓度就越高，此时可选用硝酸与酒精或铬酸。对于胎儿骨骼而言，苦味酸是更好的选择。

安德尔发现，间苯二酚的水溶液可作为有效的脱钙剂，可用于动物骨骼的处理，但对最脆弱的有机组织则无效。如果同时使用盐酸进行处理，那么剩余的骨胶原中将不再含有任何磷酸钙或碳酸钙成分。

埃布纳溶液——(1) 将100毫升冷的饱和氯化钠水溶液、100毫升水以及4毫升盐酸混合在一起。将待处理的物品放入该溶液中，然后每天再加入1至2毫升盐酸，直至物品变软为止。(2) 将2.5份盐酸（比重为1.16）与500毫升90%的酒精、100毫升水以及2.5份氯化钠混合。

福尔液体——将70体积的1%铬酸、3体积的硝酸以及200体积的水混合在一起。

迈耶去硅处理法——将待处理的物品放入内壁涂有石蜡的玻璃容器中的酒精中，然后逐滴加入氢氟酸，直到去硅处理完成，同时要注意避免吸入有害气体。

马什氯气法——通过用强盐酸处理氯酸钾晶体，在一个小瓶子中生成氯气，再将这种气体通过一段经过两次直角弯曲的玻璃管，引入装有浸在水中的人体组织的瓶子底部。

兰维尔液——使用50%的盐酸，并加入氯化钠以抵消其膨胀作用。

斯奎尔液——（1）将95份甘油与5份盐酸混合，用于软化牙齿。（2）使用浓度为4%的砷酸水溶液，在30°至40°C的温度下处理组织，使其软化后将其置于酒精中保存。

瓦尔德耶尔液——在0.1%的氯化钯溶液中，加入与其体积相等的盐酸。

硬化、冷冻与包埋处理

阿尔特曼固定液——由等量的5%重铬酸钾溶液与2%奥斯米酸混合而成。

酒精——根据斯奎尔的记载，不同浓度的酒精溶液具有实用价值。大多数情况下以密度为0.797的绝对酒精作为基础，该酒精中含有约98%的乙醇。90%的酒精（密度为0.823）可通过将14体积的绝对酒精与1体积的蒸馏水混合制得；84%的酒精则是通过精馏得到的；70%的酒精则可通过在3体积的绝对酒精、3体积的精馏酒或4体积的甲基化酒精中加入1体积的蒸馏水来制备；50%的酒精则可通过在5体积的绝对酒精中加入4体积的蒸馏水、在5体积的精馏酒中加入3体积的水，或在5体积的甲基化酒精中加入3.5体积的水来制备。75毫升的绝对酒精与25毫升的醋酸混合后，可作为一种出色的细胞核固定剂。将组织浸泡在其中6至12小时，之后再转移到90%的酒精中直至硬化，最后在70%的酒精中保存直至需要使用。

贝茨硬化液——由等量的硫酸醚与酒精混合而成，用于在切片前硬化昆虫的大脑组织。

科尔氏冷冻法：将4盎司的阿拉伯胶溶解在6盎司的蒸馏水中，然后在所得黏液中加入3份糖浆——该糖浆是由1磅的白砂糖溶解在1品脱的蒸馏水中制成的。在每盎司的混合液中再加入5粒纯石炭酸，将组织浸泡在该溶液中后再进行冷冻处理。对于容易碎裂的组织，则需将4份糖浆与5份黏液混合使用。

弗莱明氏固定液：1%的奥斯米酸，80毫升；10%的铬酸，15毫升；冰醋酸，10毫升；蒸馏水，95毫升。

福尔氏固定液：1%的奥斯米酸，4毫升；10%的铬酸，5毫升；冰醋酸，10毫升；蒸馏水，181毫升。

费舍尔氏包埋剂：将15份透明肥皂溶解在17.5份96%的酒精中。

克莱因氏硬化剂：将1毫升10%的铬酸溶液与60毫升水混合，再加入30毫升90%的酒精。

穆勒氏液体配方，详见第288页：该溶液有时会与体积为其三分之一的90%酒精混合使用，这样其硬化效果会更快。

拉布尔氏硬化液：10%的铬酸溶液，7毫升；水，200毫升；甲酸（比重1.2），5滴。

罗莱特氏冷冻法：将少量组织浸入蛋清中，然后放在切片机的载台上进行冷冻，最后用极冷的刀具将其切割。

赖德氏双重包埋法：在经过赛洛伊丁处理后，将样本浸泡在氯仿中，然后再放入温度不超过40摄氏度的氯仿与石蜡的混合物中，最后放入纯石蜡浴中。

斯特里克氏包埋剂：先将样本在酒精中处理，然后将其包埋在阿拉伯胶的浓溶液中，装入纸制容器中，之后再将整个容器……

将其置于酒精中，2到3天后进行切割。

韦伯法（无糊精冷冻法）：使用浓度为1:40的糊精溶液与石炭酸水溶液的混合液作为包埋剂，随后进行冷冻处理。

切片固定介质：通常使用香脂、达玛树脂、甘油等作为切片固定介质，不过并不一定非得将盖玻片固定或粘牢。当使用甘油或法兰特氏水基介质时，应选用某些粘合剂（以橡胶为佳）。

阿莱格尔的明胶固定法：在每克0.5%至1%的明胶溶液中加入几滴福尔马林。将切片放入该溶液中固定后，对载玻片加热直至石蜡软化，然后让多余的明胶从载玻片边缘流走。

阿帕蒂的固定介质：阿拉伯树胶50克；蔗糖50克；蒸馏水50克。将这些材料在温水中溶解，再加入0.05克的百里酚。这种介质的固化程度很高，与纸制载玻片一起使用时可用于制作甘油固定切片。

科尔的缓慢固定法：将3盎司的加拿大香脂溶解在3液盎司的苯中，然后过滤。在用呼吸湿润过的载玻片上放置一块干净的盖玻片，再在盖玻片上滴几滴该香脂溶液。接着将切片从松节油中取出，放入香脂溶液中。静置12小时，让苯蒸发掉。之后加热载玻片，并在盖玻片上的香脂溶液上再滴一滴新鲜溶液，使液态香脂与加热后的载玻片接触。小心按压盖玻片以避免产生气泡，待多余的香脂被挤出后，将载玻片放置一旁冷却，之后可用驼毛刷或浸过甲醇的软布将其清洁。

法兰特氏溶液：取阿拉伯树胶5份，水5份；待树胶完全溶解后，再加入10份5%的石炭酸溶液。

弗莱明甘油防腐剂——将酒精、甘油和水按等量混合。李建议加入0.5%至0.75%的醋酸。

李的松节油松香装裱介质——这种介质非常适合用于一般装裱工作，制作方法是将少量松香加入精炼松节油中，然后在炉中加热；待溶液变得足够浓稠后，在炉中过滤两次。

西曼（甘油凝胶）——将鱼胶溶解在水中，制成在室温下仍保持硬度的凝胶，再加入十分之一的甘油，以及少量硼砂溶液、石炭酸溶液或樟脑水。趁热用细布过滤，最后加入少量酒精。

塞勒（酒精香脂）——将加拿大香脂加热至冷却后会变脆，然后将其溶解在温热的无水酒精中，再通过吸水性棉绒过滤。这种介质主要用于装裱经过胭脂红染色的物品。

斯奎尔（法兰特介质）——在200毫升蒸馏水中溶解1克砷酸和130克阿拉伯树胶，然后再加入100毫升甘油。使用铺有薄层滑石粉的优质瑞典滤纸进行过滤。

斯奎尔（甘油与树胶混合物）——在200毫升氯仿水中溶解130克阿拉伯树胶，然后加入100毫升甘油并过滤。

斯奎尔（甘油凝胶）——将100克法国明胶浸泡在氯仿水中，待其变软后沥干，再加热溶解在750克甘油中。接着加入400毫升氯仿水，其中还含有约50克新鲜蛋清，充分混合后加热至沸点约5分钟。最后用氯仿水将总重量调至1550克，然后在温暖的环境中过滤。

斯奎尔（加拿大香脂）——将香脂在水浴中烘干，使其冷却后变脆，然后每200克香脂中加入100毫升苯酚，或者用量稍少的二甲苯。

斯奎尔溶液（达玛树脂溶液）：——(1) 将100克达玛树脂溶解在100毫升苯中。(2) 将100克达玛树脂溶解在200毫升松节油中，再加入50克溶于200毫升氯仿中的乳香。

斯奎尔溶液（醋酸钾溶液）：在温和加热的情况下，将250克醋酸钾溶解在100毫升水中，然后过滤。该溶液可用作包埋介质。

斯奎尔切片处理法：根据室温及材料的性质，将需要切割的组织置于45°至50°C的熔化石蜡中。染色和包埋之前，需将这些切片置于50%的酒精中，或等体积的甘油与百里酚水混合液（浓度为1/1500）中保存。切片也可以放在宽口小瓶中依次进行酒精清洗、脱水及透明处理。

托平溶液：将1份无水酒精与5份水混合，或者用4份水与1份醋酸铝混合。使用前可加入等体积的甘油。

染色剂及染色方法：

阿帕蒂氏苏木精染色法：先用1%的苏木精溶液在70%或80%的酒精中对组织进行染色，随后用相同浓度的酒精中的1%重铬酸钾溶液冲洗。重铬酸钾溶液需现配，方法是将1份5%的水溶液与约4份80%至90%的酒精混合。

阿尔费罗夫银染法：通过向800毫升溶液中加入10至15滴所选酸或盐的浓缩溶液，来制备银盐的酸性溶液。

贝特氏几丁质染色法：将一系列已包埋的切片置于新鲜配制的10%盐酸苯胺溶液中，每10毫升溶液加入1滴盐酸，浸泡3到4分钟，之后用水冲洗，再将载玻片倒置放入10%的重铬酸钾溶液中。如果染色效果不佳，可重复此步骤。

浓度要足够高，但每次浸渍后都必须用清水彻底冲洗切片。

比尔的氨性胭脂红染色法：胭脂红10克；浓氨水30分钟；蒸馏水2盎司；酒精0.5盎司；甘油2盎司。在加热条件下将胭脂红溶解于氨水中，煮几秒钟后让溶液冷却。然后让多余的氨气蒸发，再加入其他成分并过滤。如果存放过程中有胭脂红沉淀，可滴入一两滴氨水使其重新溶解。

本达的铜苏木精染色法：先用铬酸或弗莱明溶液使组织硬化，然后将切片置于5%的中性醋酸铜溶液中，在约40℃下放置24小时。之后用蒸馏水彻底冲洗，再在饱和的苏木精水溶液中将其染成深灰色或黑色。接着用0.2%的盐酸将切片褪色至浅黄色，再放回铜溶液中直至其变为蓝灰色，随后进行洗涤、脱水、透明处理，最后用香脂封片。

俾斯麦棕染色剂：维苏维安石0.5克，纯酒精2份，蒸馏水80毫升；也可准备浓缩酒精溶液以便稀释使用。

博赫默的苏木精染色法：将(a)1克的结晶苏木精溶解在10毫升的无水酒精中，再将(b)10克的明矾氨合物溶解在200毫升的蒸馏水中。将两种溶液混合，放置数天后再使用。一周后过滤。可用0.5%的明矾水溶液或酸液进行冲洗。

卡尔贝拉的印杜林染色剂：将浓缩的水溶液用6倍量的水稀释，然后将切片浸泡5到20分钟。之后用清水或酒精冲洗，最后在甘油或丁香油中观察。

卡尔贝拉的浸渍混合物（用于胚胎的神经和肌肉组织）：将0.4克的氯化钾、0.3克的氯化钠、0.2克的磷酸钠以及0.2克的氯化钙溶解在100毫升的水中，使用前用二氧化碳饱和该溶液。将1体积的此溶液与半体积的穆勒溶液及1体积的水混合。穆勒溶液也可替换为2.5%的某种溶液。

铬酸铵。将组织浸泡在该溶液中后，通过轻轻摇晃将其分离出来，再将标本置于浓醋酸钾溶液中固定。

卡诺伊盐溶液——在0.75%的氯化钠水溶液中加入微量奥斯米酸。

钱津斯基的亚甲蓝与伊红混合液——将40份饱和亚甲蓝水溶液与20份0.5%的伊红酒精溶液（溶于70%的酒精中）以及40份蒸馏水或甘油混合在一起。

科恩海姆的金染法——将组织切片放入0.5%的氯化金溶液中，直至其变为黄色，然后将其置于用醋酸酸化的水中曝光，直到金元素完全被还原。之后将标本固定在酸化的甘油中。

克鲁克尚克的鞭毛染色法——将盖玻片标本用一滴浓度的龙胆紫酒精溶液进行染色，随后用水冲洗、晾干，最后将其固定在香脂中。

乔克尔的明矾胭脂红混合物——将1克明矾溶解在100毫升蒸馏水中，再加入1克胭脂红粉末，加热煮沸；待溶液体积减少到原来的一半后过滤，再加入0.5毫升液态石炭酸。

德拉菲尔德的苏木精——将4克苏木精溶解在25毫升无水酒精中，然后将此溶液加入400毫升的氨明矾饱和水溶液中。将该混合物置于光照和空气中3到4天，之后过滤，再加入100毫升甘油和100毫升甲醇。继续将溶液置于光照下，直至其变成深色，之后再次过滤并储存在带塞的瓶子中。

埃利希的酸性苏木精——将2克苏木精溶解在100毫升无水酒精中，再加入100毫升甘油、100毫升蒸馏水、2克氨明矾以及10毫升冰醋酸。使用前需将其置于日光下至少一个月，期间要定期打开瓶盖。

埃利希的氨化苏木精——将0.4克碳酸铵和2克苏木精溶解在40毫升高度酒中，然后将其置于光照下。

将样品置于浅盘中，静置24小时。之后用乙醇将体积补足至40立方厘米（如需重新溶解其中的晶体，则可加热处理）。接着加入2克溶于80立方厘米蒸馏水中的氨明矾，以及100立方厘米甘油、80立方厘米纯酒精和10立方厘米冰醋酸。

埃利希-比翁迪混合液（或埃利希-比翁迪-海登海姆混合液）：将0.5克甲基绿溶于100立方厘米蒸馏水中；将0.5克酸性品红溶于40立方厘米蒸馏水中；将2克橙色染料溶于200立方厘米蒸馏水中。将这三种溶液混合后过滤，使用前再进行染色处理。将切片染色12小时后，进行洗涤、脱水、透明处理，最后装片。

埃利希-魏格特-科赫龙胆紫-苯胺水：100立方厘米苯胺水，11立方厘米龙胆紫的浓酒精溶液，10立方厘米无水酒精。

埃弗拉德、德穆尔和马萨尔的苏木精-伊红染液：将20克明矾在200克水中加热溶解，然后过滤。24小时后，加入1克溶于10克酒精中的苏木精溶液。让该溶液静置8天后再过滤，随后与等体积的以下溶液混合：1克伊红、25克酒精、75克水、50克甘油。

弗莱明的龙胆紫染色法：使用浓度较高的龙胆紫酒精溶液，再加入约一半体积的水进行稀释。将染色后的样本置于含约0.5%盐酸的酒精中处理，之后再用纯酒精及丁香油处理。

弗莱明的橙色染色法：将样本在用等量饱和苯胺水稀释过的强龙胆紫酒精溶液中染色数天或数周，然后用蒸馏水冲洗。接着将其置于含0.1%盐酸的无水酒精中处理，再在强龙胆紫水溶液中染色1至3小时，再次用蒸馏水冲洗，最后用浓橙色水溶液处理。几分钟后将切片放入无水酒精中，再用丁香油或佛手柑油使其透明，最后用达玛树脂或香脂装片。

Fol的氯化铁固定与染色法：将标本用稀释了5至10倍的70%酒精制成的氯化铁溶液处理，之后将其放入含有微量没食子酸的酒精中放置24小时。

Frey的品红溶液：由0.01克结晶品红、20至25滴无水酒精以及15立方厘米水混合而成。

Friedlaender的染色法：将盖玻片上的标本用1%的醋酸溶液处理3分钟，再用滤纸吸去多余的液体后让其干燥。接着将标本放入龙胆紫苯胺水溶液（苯胺水100立方厘米、龙胆紫的浓酒精溶液11立方厘米、无水酒精10立方厘米）中浸泡半分钟，随后用水冲洗，再放入香脂中干燥。将标本在以下溶液中放置24小时：龙胆紫的浓酒精溶液50立方厘米、蒸馏水100立方厘米、冰醋酸10立方厘米。之后再用0.1%的醋酸溶液处理1至2分钟，进行脱水处理，最后放入香脂中固定。

Gaffky的染色法：将在酒精中硬化的标本放入由蒸馏水与饱和的亚甲蓝酒精溶液混合而成的深蓝色不透明溶液中，浸泡20至24小时。之后用蒸馏水冲洗，再用无水酒精脱水，最后用松节油处理并放入香脂中固定。

Giacomi的染色法：将盖玻片上的标本在热的品红溶液中浸泡几分钟，然后放入含有几滴氯化铁溶液的水中，之后再用浓氯化铁溶液进行脱色处理。如果与铁溶液产生了沉淀物，则需在酒精中继续完成脱色过程。最后用维苏威素进行复染。

Gibbes的双重染色法：先将2克洋红与1克亚甲蓝充分混合，然后慢慢加入3立方厘米的苯胺油，再加入15立方厘米的精制酒精使其溶解。随后加入15立方厘米的蒸馏水，将该染色剂保存在带盖的瓶子中。将盖玻片上的标本在该稍加热的染色剂中浸泡4分钟，而切片则在其常温下的染色剂中浸泡数小时。之后用甲基化酒精冲洗。

直到不再有颜色析出后，再进行脱水处理，用雪松油透明处理，最后用香脂固定。

吉布斯品红染剂——将15克品红、3克苯胺油、20毫升精馏酒以及20毫升蒸馏水混合在一起。

戈尔基升华法——将组织小块置于穆勒液中硬化15至30天，期间需频繁更换溶液。之后将其移至浓度为0.25%至1%的氯化汞水溶液中继续处理8至10天，该溶液也会因变色而需要更换。如需，可再用弱硫化钠溶液处理，以使染色更深、更清晰。从如此处理过的材料中切取切片后，必须用清水彻底冲洗。

革兰氏细菌染色剂——将15滴苯胺油与15克水混合并振荡，过滤后向滤液中加入4至5滴龙胆紫的饱和酒精溶液。或者将3.3毫升苯胺与100毫升蒸馏水混合并振荡，过滤后加入11毫升龙胆紫的浓酒精溶液以及10毫升无水酒精。将样品在上述任一溶液中染色1至3分钟后，立即用无水酒精冲洗，然后放入含有碘和碘化钾的革兰氏溶液中（碘1克，碘化钾2克，水300毫升），直至样品呈现棕色。这一过程大约需要1至3分钟，之后再用90%的酒精冲洗，直至样品变为淡黄色，随后进行脱水、透明处理，并用香脂固定。如需，可用伊红或维苏威红作为复染剂。

革兰氏溶液——碘1克，碘化钾2克，蒸馏水300毫升。

格雷纳赫明矾胭脂红——将5克铵明矾溶解在100毫升蒸馏水中，再加入1克胭脂红，煮沸20分钟，冷却后过滤，最后加蒸馏水使体积恢复到100毫升。

格雷纳赫酒精硼砂胭脂红——将4克硼砂溶解在100毫升蒸馏水中，然后加入3克胭脂红，轻轻加热。最后加入100毫升70%的酒精，如有必要可对溶液进行过滤。

使用此方法时，将组织切片置于其中染色1至3天，之后再转移到含有0.5%至1%盐酸的70%酒精中。

海登海因苏木精染色法：将1克苏木精溶解在300毫升蒸馏水中；再将1克铬酸钾溶解在200毫升蒸馏水中。将经酒精或苦味酸处理变硬的组织小块放入上述含苏木精的溶液中浸泡12至24小时，之后再放入含铬酸钾的溶液中同样时间进行浸泡。随后用清水彻底冲洗，再用酒精脱水，最后嵌入石蜡中。

亨勒染色法（用于神经组织）：将切片置于浓度为1:300至1:600的氯化钯溶液中，直至其呈现稻草色，然后用水冲洗，再用强氨性胭脂红进行染色。

埃内吉明矾胭脂红染色法：将过量的胭脂红在饱和明矾钾溶液中煮沸，冷却后加入10%的冰醋酸。静置数天后过滤。

埃内吉高锰酸钾染色法：将切片在1%的高锰酸钾溶液中处理5分钟，然后用清水冲洗，接着用番红、鲁宾红、龙胆紫等染料进行染色，其中以用苯胺水配制的番红溶液为最佳选择。

赫尔曼铂-醋酸锇混合液：将15份1%的氯化铂溶液、1份冰醋酸以及2或4份2%的锇酸混合在一起。

赫特维格浸渍液：将0.05%的锇酸与0.2%的醋酸按等比例混合。用该混合液处理水母2至3分钟，然后用0.1%的醋酸冲洗，直至去除所有锇酸。再将水母在稀醋酸中放置24小时，之后用水冲洗，用比尔胭脂红进行染色，最后封存在甘油中。对于海葵，则使用0.04%的锇酸，且两种溶液均需用海水配制。用0.2%的醋酸冲洗后，再用苦味酸胭脂红进行染色。

赫塞特鞭毛染色法：先将载玻片上的样本用饱和的氯化汞酒精溶液固定，然后冲洗，最后在10%的富克辛酒精水溶液中加热染色30至40分钟。

霍夫曼蓝染剂——将1克霍夫曼蓝溶解在20毫升纯酒精和80毫升蒸馏水中，然后加入0.5毫升冰醋酸。作为核染色剂时，将切片浸入该溶液中10分钟或更长时间，之后用水冲洗，再用90%的酒精清洗，进行脱水处理，最后用香脂封片。若是对筛状区域进行染色，则所需时间较短，为5至10分钟，用蒸馏水冲洗后用甘油封片；或者同样经过脱水、透明处理后用香脂封片。

霍耶尔虫胶注射剂——将虫胶溶解在80%的酒精中，使其变成稀糖浆状，再通过中等厚度的纱布过滤。可用苯胺类染料在酒精溶液中着色，或者使用悬浮在酒精中的朱砂或其他颜料来着色。

霍耶尔硝酸银明胶剂——将浓明的胶溶液与等体积的4%硝酸银溶液混合并加热，然后加入极少量的水杨酸溶液以还原银盐，再像制备胭脂红明胶剂时那样加入氯醛和甘油。

霍耶尔银染剂——向已知浓度的硝酸银溶液中加入氨水，直到生成的沉淀刚好重新溶解，随后将溶液稀释至含有0.75%至0.50%的该盐浓度。

凯泽的俾斯麦棕染剂——将切片置于含俾斯麦棕的60%酒精饱和溶液中，在60摄氏度下染色48小时，之后用含有2%盐酸或3%醋酸的60%酒精冲洗。

凯泽的神经染色剂——这是魏格特染色法的改进版本。首先将样本在穆勒溶液中硬化2到3天，然后切成2到4毫米厚的切片，再在该溶液中处理5到6天。之后将切片放入马尔基溶液中浸泡8天，然后冲洗，用酒精处理，最后嵌入赛洛伊丁中。接着将切片在以下混合液中浸渍5分钟：氯化铁溶液1份，蒸馏水1份，纯酒精8份。之后用魏格特的苏木精溶液冲洗，再在新鲜配制的相同溶液中加热几分钟，用水冲洗，然后在帕尔溶液中进行显色处理，最后用含有少量氨水的溶液冲洗以中和草酸。

用于脊髓染色的凯泽染色法——将切片在由1份纳夫蒂胺棕、200份水以及100份酒精组成的溶液中染色数小时，之后用酒精清洗，并用牛至油漂洗干净。

卡林的神经学染色法——将5克对苯二酚、40克亚硫酸钠以及75克碳酸钾溶解在25克蒸馏水中。使用时，将该溶液用等量至一半体积的无水酒精稀释；将经过银处理的切片浸入该溶液中数分钟，直至还原反应完成。随后将其放入70%的酒精中浸泡10至15分钟，再置于1:5比例的亚硫酸氢钠水溶液中放置24小时或更长时间。最后进行脱水处理并装片。也可使用胭脂红作为后续染色剂。

克莱宁贝格改良配方——2.5克苏木精、20克结晶氯化钙，加入10毫升蒸馏水中；3克明矾，加入16毫升蒸馏水中；240毫升纯酒精。通过加热使氯化钙和明矾分别溶解在相应量的水中，然后将这两种溶液混合，立即用纯酒精稀释；一小时后过滤，再加入苏木精。这样得到的染色液稳定性良好，效果优异。实际上，该溶液中含有的氧化铝并非以明矾的形式存在，而是以氯化铝的形式存在。如果在特殊情况下颜色过深，可在染色时使用未添加苏木精的稀释液进行稀释。

科赫的鞭毛染色法——将盖玻片上的样本浸入1%的苏木精水溶液中，然后再转移到5%的铬酸溶液或穆勒液中；之后将其干燥并装片于香脂中。

科赫-埃利希菌体染色法——将切片或盖玻片上的样本在龙胆紫或苯胺品红水溶液中放置至少12小时（苯胺水100毫升，龙胆紫或苯胺品红的浓酒精溶液11毫升，无水酒精10毫升），之后将其浸入10毫升浓度为1.42的纯硝酸与30毫升蒸馏水的混合液中几秒钟。然后用60%的酒精冲洗几分钟，接着在龙胆紫染色后用维苏维尼染料进行复染（维苏维尼染料0.5克，纯酒精20毫升，蒸馏水80毫升），或在苯胺品红染色后用亚甲蓝进行复染（亚甲蓝0.25克，纯酒精20毫升，蒸馏水80毫升）。最后用清水冲洗。

将其脱水、透明处理后，再浸入香脂中固定。据斯奎尔指出，硝酸容易损伤精细的组织结构，因此沃森·切恩建议将切片从品红苯胺水中转移到蒸馏水中，然后用酒精冲洗，接着放入以下染色液中浸泡1到2小时：甲烯蓝的饱和酒精溶液20毫升；蒸馏水100毫升；甲酸（比重1.2），1毫升。

库内的石炭酸甲烯蓝染色液——将1.5克甲烯蓝与10毫升无水酒精混合，再加入100毫升5%的石炭酸水溶液。

库内的甲基紫染色液——将1克甲基紫溶解在90毫升蒸馏水和100毫升酒精中。

库内的苯胺油染色液——将尽可能多的甲烯蓝、甲基绿或沙黄与10毫升苯胺混合，静置让其沉淀。

库内的石炭酸品红或黑棕色染色液——将1克品红或黑棕色溶解在10毫升无水酒精中，再加入100毫升5%的石炭酸水溶液。

库尼对革兰氏染色法的改良方法——首先用胭脂红给细胞核上色，然后将切片在稀释了六分的1%碳酸铵水溶液或维多利亚蓝染色液中浸泡5分钟；维多利亚蓝染色液的配方为：0.25克维多利亚蓝溶于20毫升纯酒精和80毫升蒸馏水中。之后用清水彻底冲洗切片，再将其放入格兰氏染色液中浸泡2到3分钟；再次用水冲洗，然后用1克黄色荧光素溶解在50毫升无水酒精中的溶液去除多余的染色剂。最后，将切片依次通过纯酒精、苯胺、萜烯和二甲苯处理，最后浸入香脂中固定。

洛夫勒的染色液——甲烯蓝的浓缩酒精溶液30毫升；氢氧化钾溶液（浓度1:10,000），100毫升。使用前将两者混合并过滤。切片需染色几分钟（结核病切片则需染色数小时），多余的染色剂可通过将其浸泡在0.5%的醋酸中几秒钟来去除。之后用无水酒精使切片脱水，再用雪松油使其透明，最后浸入香脂中固定。洛夫勒发现

大多数细菌在这种溶液中比在科赫用于染色结核杆菌的较弱浓度溶液中染色效果更好。

拉夫多夫斯基的越橘汁染色法：先将新鲜的越橘彻底清洗，然后挤出汁液，再将其与两倍体积的蒸馏水混合，并加入少量90%的酒精。将混合液加热片刻，趁热过滤。使用前需用2到3倍体积的蒸馏水稀释该染色剂。

李氏甲醛溶液：(1) 将1份40%的甲醛溶液与2份1%的铬酸溶液混合，再加入4%的醋酸。(2) 将1份40%的甲醛溶液与4份1%的氯铂酸溶液混合，再加入2%的醋酸。

李氏邻苯二酚和间苯二酚染色法：将组织在赫尔曼试剂或弗莱明试剂中固定半小时，然后放入弱浓度的间苯二酚溶液中；在某些情况下也可使用酒精来配制该溶液。可另用番红作为第二种染色剂。

马丁诺蒂的苦味黑素染色法：将病理标本置于饱和的苦味黑素与饱和的酒精苦味酸溶液的混合液中染色2到3小时或数天。之后用1份甲酸与2份酒精的混合液冲洗，直到肉眼能够清晰区分灰质与白质。

迈耶的氯化铝胭脂红染色法：将1克胭脂酸和3克氯化铝溶解在200毫升水中。

迈耶的柏林蓝注射液：将10毫升的三氯化铁酊剂加入500毫升水中，再将其倒入20克氰化亚铁钾溶解在500毫升水中的溶液中，静置12小时后过滤。用蒸馏水冲洗沉淀物1到2天，直至冲洗液呈现深蓝色，最后将该蓝色物质溶解在约1升水中。

迈耶的卡玛卢姆染色法：将1克胭脂酸和10克明矾溶解在200毫升蒸馏水中，过滤后加入少量百里酚、0.1%的水杨酸或0.5%的钠盐。

水杨酸。浓度较低的溶液中，明矾的含量为较高浓度溶液的3到5倍，而水的含量则为5倍。

梅尔贝尔的胭脂红与靛蓝染液（可产生蓝色和红色染色效果，且具有很高的选择性）。——要制备红色染液，需取胭脂红2滴、硼砂2滴、蒸馏水4盎司；要制备蓝色染液，则需取靛蓝胭脂红2滴、硼砂2滴、蒸馏水4盎司。将这两种成分分别放入研钵中混合，静置后倒出上层的液体。如果切片已用铬酸、苦味酸或重铬酸盐处理过，必须用水冲洗直至不再有颜色残留。然后将切片放入酒精中浸泡15到20分钟，接着放入等比例混合的两种染液中，之后再放入饱和草酸水溶液中浸泡，浸泡时间应比在染液中的时间短一些。当染色剂被充分去除后，再用清水冲洗以去掉酸性物质，最后将其置于丁香精和油中，再嵌入香脂或达玛树脂中。

米特罗法诺夫用于刺细胞及细胞间通道的黄金染色法。——用蒸馏水清洗蝾螈幼体的尾部，然后将其放入含有0.25%氯化金溶液的观察玻璃杯中浸泡1小时，该溶液中还含有1滴盐酸；之后再次清洗，最后在1份甲酸与6份水混合的溶液中进行还原处理。

米特罗法诺夫用于上皮组织的浸渍法。——先将胚胎在3%的硝酸中固定15分钟，然后再将其放入体积比为1份酒精与2份水的混合液中浸泡1小时，最后用浓度更高的酒精处理24小时，以便分离表皮层。

穆勒的柏林蓝用于注射染色。——用90%的酒精使柏林蓝的浓溶液发生沉淀。所得沉淀物颗粒极为细小，而且该溶液呈完全中性，其制备难度也远低于比尔所用的染液。

尼尔森的甲基紫溶液。——将1份福克辛溶解在10份酒精中，再加入100份5%的石炭酸水溶液。

奈瑟尔用于孢子杆菌的双重染色法。——将载玻片标本在福克辛苯胺水中浸泡20分钟。

（富克辛的浓缩酒精溶液，11毫升；无水酒精，10毫升；苯胺水，100毫升；然后将样品加热至80℃或90℃；接着根据细菌的特性，用水、酒精或弱酸冲洗，再用亚甲蓝水溶液进行复染，之后再次用水冲洗，干燥后封存在香脂中）。孢子会被染成红色，而其他细菌则呈蓝色。

尼斯尔富克辛染色法用于神经细胞——将1毫升大小的新鲜组织样本置于70%酒精中的铬溶液中硬化2天，随后转移到无水酒精中处理5天，之后再将其切碎。将切片单独放入富克辛的饱和溶液中，在深玻璃杯中加热直至有蒸汽产生。接着将切片浸入无水酒精中1到2分钟，然后放在载玻片上，倒入丁香油，待颜色不再渗出后，倒掉液体并将切片封存在香脂中。

奥尔马赫甲醛染色法——使用2%至4%的甲醛溶液作为媒染剂。可将组织分别处理1分钟或更长时间以进行媒染，或者直接将甲醛加入染色液中。将1克富克辛溶解在10毫升无水酒精中，再加入100毫升4%的甲醛溶液中。或者，按1:10的比例将龙胆紫或甲基紫的饱和酒精溶液加入甲醛溶液中。对于亚甲蓝，则需将其1克溶解在100毫升甲醛溶液中。切片在半分钟内即可被染色，且与未使用甲醛的情况相比，这类切片更能抵抗酒精的作用。

奥皮茨银染色法——将标本置于0.25%至0.5%的锡氯化物溶液中2到3分钟，即可实现快速还原。

帕尔苏木精染色法——将0.75克苏木精溶解在90毫升蒸馏水和10毫升无水酒精中。使用前，按每10毫升苏木精溶液加入3滴碳酸锂饱和溶液的比例进行混合。（参见魏格特的方法。）

帕尔苏木精染色法——首先按照魏格特的方法处理神经纤维，但不需要经过铜浴处理，然后将切片放入帕尔苏木精溶液中染色5到6小时。之后用蒸馏水冲洗切片。

水（如果切片颜色不是深蓝色，则其中含有微量碳酸锂），随后用0.25%的高锰酸钾溶液处理15至30秒，再用清水冲洗，最后用帕尔漂白液去除颜色。（如果出现黑色斑点，需再次使用高锰酸钾溶液处理，然后继续漂白，并在水中清洗15分钟。）切片中的灰色物质会在部分切片中褪色，此时应彻底清洗这些切片，之后可用苦味品红或醋酸品红、马格达拉红或伊红进行双重染色（参见施奈德的方法）。细胞核则可用明矾品红进行染色。最后进行脱水、透明处理并装片。

帕尔-埃克斯纳的渗透酸法——将脊髓或脑组织切成0.25英寸见方的小块，放入0.5%的渗透酸溶液中浸泡2天，每天更换一次溶液；之后用清水冲洗，再转移到无水酒精中，最后嵌入赛洛伊丁或石蜡中。将切片置于甘油中，然后用水冲洗，接着像帕尔苏木精法那样用高锰酸钾和帕尔溶液处理，再用品红进行复染，最后进行脱水、透明处理并装入香脂中。

普兰特的无菌性脓肿染色法——将切片置于45°C下的吉布斯洋红溶液或石炭酸复红溶液中10分钟，之后用清水冲洗，再放入由等体积的苦味酸与无水酒精混合而成的饱和水溶液中，浸泡5到10分钟；随后再次冲洗，再通过50%的酒精过渡到无水酒精中，用雪松油进行透明处理，最后装入香脂中。

兰维尔的柠檬汁法——将新鲜组织块浸泡在新鲜柠檬汁中直至变得透明（5到10分钟），然后用蒸馏水快速冲洗，接着用1%的氯化金溶液处理10到60分钟，再次冲洗后将其放入装有50毫升蒸馏水和2滴醋酸的瓶子中置于光照下。还原反应在24到48小时内完成。如果不想保留表层上皮细胞，可在黑暗环境中使用浓度为1.2的甲酸（用三倍体积的水稀释）来进一步加速还原反应。上述步骤中的柠檬汁也可用柠檬酸水溶液替代（每盎司含40粒柠檬酸）。

兰维尔的苦味品红法——取1份品红，10份蒸馏水，3份氨水，将它们混合后，再加入冷的饱和溶液。

苦味酸，200份。

雷诺的苏木精——将30毫升浓度的苏木精水溶液、40毫升饱和的苏木精酒精溶液（该溶液已放置一段时间并出现沉淀），以及130毫升浓度为1.26的甘油中的明矾钾饱和溶液混合在一起。将混合液置于半封闭的容器中，避免灰尘侵入，静置5到6周，直至酒精蒸发，之后过滤。如需，可将滤液用甘油稀释。可将标本浸入这种经1到2体积甘油稀释后的染液中，或者先单独染色数天或数周，然后在用含有足够量苏木精的酒精清洗后，再将标本浸入香脂中固定。

兰维尔和维尼亚尔的锇混合物——将组织固定在由等体积的1%锇酸与90%酒精混合而成的溶液中，然后用80%的酒精冲洗，再用水冲洗，最后用苦味红或苏木精染色48小时。该方法已被用于昆虫的组织学研究。

雷诺的甘油苏木精——在甘油中的明矾钾饱和溶液中，逐滴加入90%酒精中的苏木精饱和溶液，从而得到颜色较深的溶液。将该溶液置于阳光下一周，然后过滤。与雷诺的苏木精类似，这种溶液也可用于未经过染色的切片，这些切片经过一段时间后会从溶液中吸收颜色而变得有色。

番红花素——番红花素0.5克；纯酒精20毫升；蒸馏水80毫升。

谢弗的没药酸溶液特别适用于处理肌腱、细胞等特定结构。其制备方法为：在1%的醋酸溶液中加入相当于其体积1.3倍的没药酸溶液，即可使其着色。

谢弗的苯胺类染料，无论是水溶液还是酒精溶液，都能取得良好的染色效果，其制备方法如下：玫瑰苯胺或品红（1克兑1盎司酒精），用于染色红色；紫罗兰酸醋酸盐（4克，酒精1盎司，硝酸2滴），用于染色蓝色；苯胺黑（2克，水1盎司），用于染色灰黑色；尼科尔森可溶性蓝染料（1-6克，酒精1盎司，硝酸2毫升），用于染色蓝色。这些均为染色剂。

应使用弱浓度；染色完成后，应尽快将切片浸入酒精和丁香油中；否则在将其封存在香脂中之前，颜色就会溶解掉。

舒尔茨法（用于细菌染色）：将切片及盖玻片标本在亚甲蓝水溶液中染色数小时，然后在0.5%的醋酸中处理以区分不同结构，接着用酒精脱水，再用雪松油使其透明，最后封存在香脂中。

斯克拉沃氏鞭毛染色法：将标本在1克单宁溶于100毫升50%酒精的溶液中浸泡1分钟，然后用蒸馏水冲洗；再将其放入50%的磷钼酸溶液中浸泡1分钟，再次冲洗后，在苯胺水中的热饱和品红溶液中染色3至5分钟。之后用水冲洗，放在滤纸上晾干，最后封存在香脂中。

斯奎尔氏苦味品红染色法：(1) 在3毫升浓氨水与5毫升蒸馏水的混合液中，用微热将1克品红溶解，然后加入200毫升饱和苦味酸水溶液，加热至沸腾并过滤。(2) 将10克品红溶解在1克氢氧化钠溶于1000毫升蒸馏水的溶液中，煮沸后过滤，再用蒸馏水补足至1000毫升。将该溶液与等量的水混合，再加入1%的苦味酸水溶液，持续添加直至搅拌时不再出现浑浊。

斯奎尔氏切片蓝染法：用苏木精染色后，将切片在1:1000比例的碳酸氢钠蒸馏水溶液中处理几秒钟。

瓦伦丁法（使用品红染色）：将乙醚与含有品红的溶液混合后，加入碘化亚铁才会呈现紫色，加入之前则不会。

维多利亚蓝：维多利亚蓝0.25克，纯酒精20毫升，蒸馏水80毫升。

韦德尔氏奥塞伊尔或奥尔切拉染色法：将5毫升醋酸、20毫升无水酒精以及40毫升蒸馏水混合，然后加入足够的阿奇尔。

其中的过量氨气已被驱除，从而形成一种深红色液体。

魏格特苏木精——将1份苏木精溶解在10份无水酒精中，然后加入90份蒸馏水以及1份浓度为1:70的碳酸锂水溶液。

魏格特改良的革兰氏染色法——在这种改良方法中，用苯胺替代了酒精，以避免长时间使用酒精进行洗涤；该操作在载玻片上进行。将组织切片置于载玻片上，滴上几滴按革兰氏染色法制备的龙胆紫苯胺水溶液，去除多余的液体，再滴上几滴革兰氏染色液。随后用纸巾轻轻吸干液体，接着让苯胺在切片表面来回流动以进行洗涤；当颜色不再脱落时，再用二甲苯重复此操作约1分钟，最后将切片封存在香脂中。

魏格特用于放线菌病染色的方法——将组织切片在韦德尔的猩红色染料中浸泡1小时，然后迅速用酒精冲洗，再用龙胆紫进行复染。如果还需要对菌丝体进行染色，则需将切片采用魏格特改良的革兰氏染色法处理。详见第335页。

魏格特用于脑组织染色的方法——将脑组织和脊髓组织先在重铬酸盐溶液中硬化，然后再用酒精处理，最后将其嵌入赛洛伊丁或树胶中。如果选择用赛洛伊丁固定，那么需将这些组织从所浸泡的酒精中取出，放入由等量水稀释后的醋酸铜饱和水溶液中，保持温度在40℃左右，放置1到2天。之后再将这些组织转移到80%的酒精中，直至需要切片时为止。或者也可以先切片，然后再用醋酸铜处理。为了给切片上色，需先将它们在90%的酒精中充分清洗，然后放入魏格特苏木精溶液中，根据所需的染色程度，放置几小时到两天不等。当切片变得不透明且呈深蓝黑色时，需在蒸馏水中清洗两到三天。接着在含有2克硼砂和2.5克亚铁氰化钾的200毫升水溶液中进行0.5到2小时的脱色处理。一旦灰色和白色的物质轮廓变得清晰，再次将切片在水中清洗半小时，之后进行脱水、透明处理，最后封存在香脂中。

伍德黑德的结核杆菌染色法：取少量富含结核杆菌的痰液，将其压在两片盖玻片之间，使每片盖玻片上均形成一层薄薄的膜。然后小心地将一片盖玻片覆盖在另一片之上，直到两者分离。将盖玻片彻底晾干，再快速将其在酒精灯的火焰中加热三次，注意不要烧坏薄膜。随后将盖玻片面朝下放入事先准备好并过滤后的染色液中。该染色液由以下成分组成：饱和的碱性品红酒精溶液1份、无水酒精或精制酒精10份、5%的石炭酸溶液10份。除非时间紧迫，否则应将样本在染色液中放置12至24小时。若时间有限，则可将液体轻轻加热直至有蒸汽产生，再将盖玻片上的薄膜放入其中，仅放置3至5分钟。之后将盖玻片移至25%的硫酸水溶液中，待脱色完成——表现为将样本放入含有一滴氨水的自来水中后不再出现粉红色即可——再用微碱性的水彻底冲洗，最后用亚甲蓝水溶液进行复染。最后用水冲洗，小心晾干，再用加拿大香脂封片。这样，结核杆菌就会作为鲜红色的杆状物出现在蓝色的细胞背景上。

齐尔-尼elsen结核杆菌染色法：将组织切片从弱酒精中取出，放入尼elsen石炭酸品红染色液中，静置10至15分钟；接着在用3倍体积的水稀释后的硫酸（比重1.84）或硝酸（比重1.42）中脱色，然后用60%的酒精冲洗，最后用大量水冲洗以去除酸性物质。结核杆菌和麻风杆菌是唯一能在酸处理后仍保持染色的微生物。如果怀疑硝酸中存在微量亚硝酸，斯奎尔建议使用饱和的磺胺酸水溶液，再加入相当于其体积三分之一的硝酸。磺胺酸可以破坏任何游离的亚硝酸，否则亚硝酸会对经品红染色的结核杆菌产生漂白作用。切片可以用0.5克甲基绿（或0.25克亚甲蓝）溶解在20毫升精制酒精和80毫升蒸馏水中所配制的溶液进行复染。最后在无水酒精中脱水，用雪松油透明处理，再用香脂封片。

附录D：公制重量与度量单位

公制的最基本单位是米，即长度单位。1米相当于地球四分之一的千万分之一，或者相当于地球赤道周长的四千万分之一。所有其他单位的倍数和细分值都是通过小数来表示的，因此这一计量体系也被称为十进制体系。倍数则用希腊语前缀表示：deca=10；hecto=100；kilo=1000；myria=10,000。而细分值则用拉丁语前缀表示，分别为：deci=1/10；centi=1/100；milli=1/1000。因此，对于长度的度量，我们有以下表达式，其中列出了常用的缩写以及对应的普通英制度量单位数值：

1 百万米，Mm = 10,000.0米 = 6.2137英里
1 公里，Km = 1,000.0米 = 0.6213英里
1 百米，Hm = 100.0米 = 109.362码
1 十米，Dm = 10.0米 = 32.8086英尺
1 米，M = 1.0米 = 39.3704英寸
1 分米，dm = 0.1米 = 3.9370英寸
1 厘米，cm = 0.01米 = 0.3937英寸
1 毫米，mm = 0.001米 = 0.0393英寸

从米这个长度单位衍生出了容量单位——升。1升相当于1米的十分之一的立方，也就是1立方分米。其倍数和细分值以及对应的英制液体度量单位数值如下：

10,000.0升 = 2200.9667加仑
1,000.0升 = 220.0966英制加仑
100.0升 = 22.0096英制加仑
10.0升 = 2.2009英制加仑

液量盎司
1升 = 1.0液量盎司 = 35.2154英制液量盎司。
1分升 = 0.1液量盎司 = 3.5215英制液量盎司。
1厘升 = 0.01液量盎司 = 0.3521英制液量盎司。
1毫升 = 0.001液量盎司 = 0.0352英制液量盎司。

或者用立方液量盎司表示：
1立方厘米 = 0.001升 = 0.0352英制立方厘米。

公制中的重量单位是克。它同样以米为基准，表示1立方厘米水的重量，或是4摄氏度时密度最大的蒸馏水的重量——此时水能填满边长为0.1米的立方体。克及其倍数、分数与英制重量单位的相对值可参见下表：

克
1万克 = 10,000.0克 = 22.0461磅。
1千克 = 1,000.0克 = 2.2046磅。
1百克 = 100.0克 = 3.5273磅。
1十克 = 10.0克 = 154.3235格令。
1克 = 1.0克 = 15.4323格令。
1十分克 = 0.1克 = 1.5432格令。
1百分克 = 0.01克 = 0.1543格令。
1毫克 = 0.001克 = 0.0154格令。

“微毫米”这一术语用于微观测量，表示毫米的千分之一。在容量计量中，最常用的单位是升和立方厘米；因此，10升也可表示为1德升，1立方厘米则可表示为10立方厘米，以此类推。在公制重量单位中，最常用的是克及其各种分数单位。

带有相应前缀的这些单位在分析工作中被广泛使用。公斤则主要应用于商业交易中，通常简写为“kilo”。

为了便于比较公制与英制中一些常用单位的数值，以下数据可供参考：

1毫米 = 1英寸的1/25。
1厘米 = 1英寸的2/5。
1英寸 = 25毫米或2.5厘米。
1毫克 = 0.01543格令（约等于1/64格令）。
1克 = 15.4324格令。
1公斤 = 2磅3¼盎司。
1磅 = 453,592克。
1盎司 = 28,350克。
1格令 = 0.06479克或64.79毫克。
1立方厘米 = 16.9英制最小单位。
1升 = 35.21英制液体盎司，或33.815葡萄酒计量单位。
1英制液体盎司 = 28.350克。
1英制品脱 = 567.0克。
1英制加仑 = 4.536升，相当于在62华氏度、30英寸汞柱气压下10磅纯水的重量。

需要记住的是，在欧洲大陆，液体总是通过称重来确定其重量，而非直接测量体积。

附录E：摄氏温度计与华氏温度计的比较

212 100 86 30
200 93.3 84 28.9
150 65.6 82 27.8
112 44.4 80 26.7
110 43.3 78 25.6
108 42.2 76 24.4
106 41.1 74 23.3
105 40.5 72 22.2
104 40 70 21.1
103 39.4 68 20
102 38.9 66 18.9
101 38.3 64 17.8
100 37.8 62 16.7
99 37.2 60 15.6
98 36.7 58 14.4
96 35.6 56 13.3
94 34.4 54 12.2
92 33.3 52 11.1
90 32.2 32 0
88 31.1 25 -3.9

库尔佩珀博士的显微镜，1738年。

索引。
关于显微镜视觉的论述，37
阿贝的孔径计，59
——聚光器，176
——立体目镜，64
——测试板，164
色差，25
——眼睛的色差，33
——球面像差，23
Abraxas grossulariata，598
作为硬化剂的绝对酒精，287
Acaras domesticus，625
显微镜的附件，197
消色差聚光器：贝克型，180
——吉列特型，173
——使用方法，190
——鲍威尔型，178
——罗斯型，176
——史密斯与贝克型，173
——沃森型，177
消色差物镜，152
Acineta，495
海葵纲，527
Actinophrys-sol，489
亚当斯所著的显微镜相关书籍，8
脂肪组织，644
Ædogoniaceæ科，409
需氧孢子，399
用于制备培养基的琼脂，330
气泡，348
Alcyonella，534

藻类，399
——用于保存的介质，343
——红色藻类，413
阿尔瓦雷兹发现的芽孢杆菌，392
阿米奇棱镜，190
变形虫，480
两栖动物的变化，669
双口类动物，570
艾米奥特检测器，205
水生植物阿纳卡里斯，419
海葵，526
视野角度，72
小蛇形虫，567
动物结构的染色处理，292
环状虫，562
昆虫的触角，584
蚕蛾的触角，605
炭疽杆菌，369
人类动物，523
阿贝孔径计，59
孔径的定义，45
——孔径的测量，57
——数值表示，57
——表格形式，58
蚜虫，587
双带蚜虫，618
蜜蜂，598
海鞘科动物，549
——双毛海鞘，549
标本装片装置，352
附录，673
蛛形纲动物，618
文石，232
弧菌，483
沙生生物，577
水生银网蛛，621
小龙虾，581

动脉，622
动脉针，303
节肢动物，583
节孢子，366
海鞘，669
Astroides calyculcaris，529

巴贝细菌染色法，334
炭疽杆菌，369
——鼠疫杆菌，372
——大鼠血液中的杆菌，372
——脾热杆菌，369
——伤寒杆菌，370
细菌，317
——需氧菌，399
——细菌的分类，373
——科恩关于细菌繁殖的研究，367
——细菌的培养，327
——在试管中的细菌培养，331
——在培养皿中的细菌培养，331
——细菌的功能，373
——黄油中的细菌，393
——奶酪中的细菌，393
——牛奶中的细菌，393
——组织切片中的细菌，337
——马铃薯块茎被细菌侵染的情况，398
——细菌的显微镜观察，333
——发光细菌，373
——细菌的繁殖，365
——细菌的大小，365
——细菌的染色，334
——维诺格拉茨基对细菌的研究，398
细菌在皮革鞣制过程中的作用，393
——发酵作用，391
细菌学研究所需的仪器，318
——培养基，320

——所使用的试剂，320
——显微镜，135
乳品细菌学，393
贝克高级学生用显微镜，123
——采样棒，350
——组织学显微镜，125
——显微摄影装置，217
——显微镜灯，191
——各种显微镜，120
——纳尔逊聚光器，184
————型号显微镜，120
——物镜，168
——学生用聚光器，184
贝尔德博士关于水蚤的研究，581
藤壶，539
巴特利温育箱，281
蛙胚，409
贝克双目解剖显微镜，101
————国家牌显微镜，99
——完整型显微镜灯，202
——压缩机，275
——样品盘支架，198
——大型大陆型显微镜，98
——各种显微镜，95
——物镜，167
——病理学用显微镜，95
——斯塔尔显微镜，101
贝吉阿托藻，400
本杰明·马丁的显微镜，5
贝罗伊德类，519
双轴晶体，228
血吸虫，573
双目显微镜的优势，69
————卡彭特关于双目显微镜的研究，69
————纳谢特的双目显微镜，62
————皮利舍的双目显微镜，128
————里德尔的双目显微镜，62

—— —— 斯蒂芬森的装置，71
—— —— 温厄姆的装置，65
—— 视觉功能，60
用于染色原生质的比斯马克-布朗试剂，306
双壳类动物，538
漂白过程，315
血液作为检测工具，263
—— 青蛙足中的血液循环，665
—— —— —— 蝌蚪体内的血液循环，665
—— 血细胞，638
—— —— 双重染色法，295
—— —— 血细胞的大小，640
—— 血液中的晶体，641
—— 血液的光谱，252
孟买瘟疫，371
骨骼，658
—— 鱼类的骨骼，661
—— 爬行动物的骨骼，660
—— 骨骼的结构，659
硼砂，231
钻孔海绵，513
博特里尔的活体培养箱，276
腕足动物，538
枝角类动物，580
布鲁斯特显微镜，11
脆叶植物，427
布朗宁-哈金斯微型分光镜，245
布朗宁的口袋式透镜，76
苔藓植物，444
苔藓动物，531
布赫纳关于酵母的实验，389
靶心形聚光透镜，199
黄油中的细菌，393
蝴蝶的舌头，605
—— 蝴蝶的翅膀，610

方解石-滑石，231
剑桥式摇动切片机，290
透明显微镜，207
——阿贝型透明显微镜，208
——沃拉斯顿型透明显微镜，207
——斯威夫特型水平式透明显微镜，213
加拿大香脂，293
铅碳酸盐，232
胭脂红作为核染色剂，312
软骨，655
卡特哈特冷冻切片机，291
雪松油的用途，171
细胞的定义，358
沃尔姆斯利设计的细胞制备转盘，340
上皮细胞，636
——用于活体样本的细胞，276
——用于标本固定的细胞，340
——活细胞，277
纤维素，357
——纤维素的染色，314
水泥，347
——各类水泥的清单，676
蜈蚣，578
尾蚴，571
谷物寄生虫，381
轮藻科植物，409
轮藻的结实过程，417
——轮藻的标本固定方法，347
——普通轮藻，415
轮藻目，415
奶酪中的细菌，393
——奶酪中的螨虫，625
奇林科动物，551
石鳖科动物，545
金氯化物作为染色剂，297
钯氯化物作为染色剂，298
色差现象，25

—— 眼睛的，33
用作硬化剂的铬酸，288
纤毛虫，498
血液的循环，665
链状囊，558
枝角类，580
大量繁殖的Clavatella，521
清洁剂列表，676
Clepsinidæ科，576
Clionæ属，513
Closterium属，424
—— 半月形结构，425
刺胞动物，519
金龟子的眼睛，590
Coddington透镜，76
Codosiga属，497
腔肠动物，515
Cohn关于细菌繁殖的研究，367
Cole关于切片切割的方法，285
—— 用于切片切割的显微镜，289
Baker设计的采集棒，350
标本的收集，349
复合显微镜，78
Beck设计的压缩器，275
压缩室，274
—— Ross设计的压缩器，275
—— Rousselet设计的压缩器，275
凹面透镜，23
—— 凹面透镜的表面，17
Abbé设计的聚光器，176
—— Baker Nelson设计的聚光器，184
—— 学生用聚光器，184
—— Beck设计的消色差聚光器，180
—— Gillett设计的消色差聚光器，173
—— 聚光器的使用方法，190
—— Powell设计的消色差聚光器，178
—— Ross设计的消色差聚光器，176

——史密斯与贝克的消色差透镜，173
——其子阶段结构，193
斯威夫特型聚光透镜，183
——沃森型消色差透镜，177
——其副色差透镜类型，182
韦伯斯特-柯林斯型透镜，186
温厄姆浸没式透镜，189
——其抛物面型透镜，186
团藻门，408
共轭焦点，17
——实焦点与虚焦点，21
大陆式显微镜，130
对比染色法，313
凸透镜，18
桡足类，580
珊瑚，515、525
——真珊瑚，528
——典型珊瑚形态，533
利斯特校正环，155
棒状杆菌，534
棉纤维，474
蔡司盖玻片测量仪，165
海百合，542
临界角，14
克鲁克香克培养箱，324
——细菌染色方法，335
甲壳类动物，578
晶体的形成与偏振现象，239
栉水母门，518
库克鸟唾液，618
致倦库蚊，596
细菌培养，327
——微生物的培养，327
双裂刀菌，413
硬木的切片，316
乌贼，556
独眼虫，580

循环现象，359
环口动物，537
透明环虫，558
Cydippidæ科，518
Cymba olla，557
Cymothordæ科，580

乳制品的细菌学，393
水蚤的天敌，581
——水蚤的抱卵囊，580
Daphnia pulex，580
De Bary关于寄生的研究，395
脱钙剂与漂白剂清单，677
用作硬化剂的脱钙溶液，288
毛囊蠕形螨，627
牙齿结构，652
Dermestes lardarius，627
人体真皮层，647
裸藻纲，420
——其繁殖方式，423
Pritchard的钻石显微镜，9
膈肌，194
——虹膜，176
硅藻纲，420、427
——化石化的硅藻，437
——Max Schultze的相关研究，430
——硅藻的分布地点，428
硅藻的固定介质，343
——硅藻的运动方式，431
Didymoprium grevelli，420
Difflugia，482
昆虫的消化系统，587
浸管，279
Beck的标本盘，198
解剖刀，284
犬蜱，624

双凸透镜，19
Draparnaldia glomerata，409
斯威夫特吸管，116
—— 沃森吸管，104
家蝇，594
Dytiscus marginalis，607

包虫，565
棘皮动物门，539
昆虫卵，612
基础光学，12
用于包埋的液体清单，678
—— 石蜡中的包埋液，285
昆虫标本的固定，341
寄生虫，562
伊红染色法，315
Eozoon，492
Epeira diadema，619
植物的表皮，455
上皮细胞，636
上皮组织的固定，295
石松类植物，449
黑麦麦角，382
Eristalis tenax，594
Tucker氏叶锈菌，380
Eudorina，406
Euglypta，482
Eurotium repens，383
显微摄影曝光参数表，213
眼睛的色差现象，33
—— 天牛的眼睛，590
—— 苍蝇的眼睛，588
—— 旋龟甲的眼睛，608
—— 人类的眼睛，30
阿贝式立体显微镜目镜，64
—— 补偿型目镜，147

—— 蔡司型，147
—— 惠更斯型，139
—— 杰克逊式微米计，143
—— 拉姆斯登式微米计，142
—— 微米计，145
—— 罗斯型，68
—— 温厄姆双筒式微米计，63
—— 蔡司型，147

目镜，139
—— 抗色差目镜，149
—— 目镜的放大倍率，169
—— 目镜的投影功能，150
—— 目镜的清洁方法，259

昆虫的眼睛，584

法维利迪乌姆，415
昆虫的足部，观察方法，604
费利斯类生物，446
发酵实验，361
细菌发酵，391
蕨类植物，446
—— 蕨类植物的发育过程，446
纤维软骨，657
纤维组织，642
—— 纤维组织的固定方法，296
人血丝虫，568

寻星器，204
—— 阿米奥特型寻星器，205
—— 马尔特伍德型寻星器，204
—— 奥凯登型寻星器，205
—— 潘塔塞克型寻星器，205

裂变形成，365
固定溶液清单，678

扇形结构，528
鞭毛的染色方法，336
鞭毛虫，495

视野的平坦度，262
亚麻纤维，474
跳蚤，629
佛罗里达类植物，413
开花植物，451
吸虫，569
弗卢斯特拉，532
苍蝇的眼睛，588
——苍蝇的足部，602
镜头的焦距，22
确定焦点的方法，271
苍蝇的足部，602
有孔虫，483
镊子，283
——用于固定样本的镊子，294
——显微镜用镊子，198
晶体的形成与极化，239
化石植物，475
化石化的硅藻，438
冷冻剂清单，678
——卡思卡特型切片机，291
——使用说明，291
蛙咬虫，418
——相关模板，277
泡沫蝇，618
真菌的工业用途，391
真菌病，374
植物上的真菌，376
——真菌对树木的益处，396
——污水中的真菌，400
——真菌的分布地点，379
瘿蝇，596
裂头虫，572
用于制备营养剂的明胶，328
德国酵母，388

吉列特无色聚光镜，173
球石藻，486
甘油琼脂，330
—— 制作果冻的方法，297
蚊子，596
颌口动物，579
利森氏测角仪，150
戈尔戈尼乌斯科，530
戈斯关于夜光藻的研究，496
革兰氏细菌染色法，335、338
格兰特对海绵的研究，507
群集菌，482、563
格罗米亚，484
格罗夫关于标本制作的建议，299
水龟虫的复眼，608
—— 水龟虫的腿，608

苏木精染色剂，312
头发的结构，648
华丽鲍，559
—— 结核鲍，557
汉森对酵母的研究，387
硬质结构的标本制作，307
—— 木材的切片处理，316
硬化剂列表，677
—— 绝对酒精，287
—— 铬酸，288
—— 脱钙溶液，288
—— 甲基化酒精，288
—— 穆勒液，288
—— 重铬酸钾，288
硬化试剂，287
—— 组织用硬化剂，283
优雅哈特藻，535
日光虫，489
绝对螺旋虫，558

—— 波马蒂亚，558
肝形虫类，442
六放珊瑚，526
药用水蛭，576
水蛭科，575
希斯细菌染色法，334
荷兰式简易显微镜，75
霍尔曼生命载玻片，277
—— 湿室，277
—— 沉降载玻片，278
海参纲，543
蜜蜂，598
马尾藻，449
家蝇的眼睛，588
—— 家蝇的口器，591
—— 家蝇的舌头，592
人眼，30
—— 用毛发进行检测，269
惠更斯目镜，139
水螅，516
—— 簇生水螅，516
—— 刺痛行为，519
—— 绿色水螅，516
多刺水螅，523
水螅虫群体，537
水生动物门，515

伊安西尼科科，550
冰岛鳕鱼，221
显微镜的照明装置，673
—— 梅瑟关于照明装置的论述，673
孵化装置，322
—— 孵化测试，263
克鲁克尚克型孵化器，324
各种孵化器，324
靛蓝植物，392

纤毛虫，493
纤毛虫类生物，349
注射操作指南，304
—— 昆虫，306
—— 低等动物，305
—— 软体动物，305
—— 小型动物身体，302
—— —— —— —— 用于注射的注射器，302
—— 不同颜色的样本，304
注射液的制备，303
—— —— 注射的适用对象，303
有害昆虫，632
昆虫，578, 583
—— 昆虫的触角，584
—— 昆虫的消化系统，586
—— 昆虫的独特特征，583
—— 昆虫的卵，612
—— 昆虫的眼睛，584
—— 注射操作，306
—— 有害昆虫，632
—— 昆虫的口部，584
—— 昆虫的肌肉，585
—— 昆虫的繁殖方式，587
—— 昆虫的呼吸系统，607
—— 昆虫的胸腔，585
—— 昆虫的翅膀，609
解读错误，263
虹膜隔膜，176
Isthmia enervis，436
硬蜱科，622
蓖麻硬蜱，624
杰克逊微米目镜，143
水母，519, 523
地钱属植物，442

科赫的鞭毛染色法，336
灯源，贝克显微镜，191
——贝克全功能显微镜，202
——外壳，539
——显微镜本身，201
——沃森显微镜，203
猪油，用于标本包埋，285
海葵的幼虫，529
用于切割牙齿切片的车床，308
乳管组织，466
叶组织，466
利森测角仪，150
列文虎克显微镜，4
莱茨解剖显微镜，132
——各种显微镜，132
透镜，牛眼形聚光透镜，199
——施泰因海尔平面透镜，77
——科丁顿透镜，76
凹面透镜，23
——凸面透镜，18
——双凸面透镜，19
——透镜的焦距，22
——透镜的类型，18
——月牙形透镜，24
——透镜的光学中心，20
——平凸面透镜，19
莱帕斯，539
粉虱，612
——其鳞片作为检测材料，264
口腔链霉菌，400
地衣纲，439
地衣，439
——不规则地衣，441
利伯库恩显微镜，4
利伯库恩，198

光的偏振，219
大蜗牛，558
—— 红色大蜗牛，558
湖生动物の牙齿，554
湖生动物科，551
静水湖生动物，551
金字塔形舌形虫，538
舌形虫科，538
盐类列表，240
李斯特校正环，155
—— 烧瓶，322
—— 显微镜，81
—— 物镜，154
活体笼子，274
活细胞，277
博特里尔的活体培养箱，276
地钱，442
Lobosa，482
洛夫勒的鞭毛染色法，336
用没药进行染色，293
结晶状Lophopus，535
Lyda campestris，598
淋巴细胞，638

马多克斯生长阶段，280
目镜与物镜的放大倍数，169
麦芽木检测器，204
枫树蚜虫，617
光谱绘制，253
多形地钱，442
马丁显微镜，5
马尔佐尼物镜，152
梅奥尔的照明装置，184
—— 机械载物台，124
水母，515，521
—— 出芽形成的群体，537

Melicerta ringens，505
Melolontha vulgans，590
透镜的月牙形结构，24
关于照明的研究，673
Mesoglæa，525
Mesoglia vermicularis，410
用作硬化剂的甲基化酒精，288
度量衡的公制系统，687
拉姆斯登式微米计，145，206
——其工作原理，206
微米计，205
微生物，373
——微生物的培养，327
显微摄影，210，674
——贝克式显微摄影装置，217
——曝光参数表，213
——普林格尔式显微摄影装置，217
——显微摄影规则，214
——斯特林格-沃森式显微摄影装置，674
——斯威夫特式显微摄影装置，213
显微镜的附件，197
——贝克式高级学生用显微镜，123
——组织学用显微镜，125
——纳尔逊型号显微镜，120
——贝克式双目解剖显微镜，101
——国家型号显微镜，99
——大型大陆型号显微镜，98
——病理学用显微镜，95
——斯塔ー型号显微镜，101
——皮利舍尔式双目显微镜，128
——温厄姆式显微镜，65
——卡彭特关于双目显微镜的研究，69
——复合型显微镜，78
——显微镜的早期发展史，1
——霍兰德式简易显微镜，75
——胡克式水浸显微镜，2
——显微镜的照明装置，673

—— 发明时间，2
—— 灯具，201
—— —— Baker’s型号，191
—— —— Beck’s型号，202
—— —— Watson’s型号，203
—— Leitz解剖用显微镜，132
—— Leeuwenhoek的显微镜，4
—— Lieberkühn的显微镜，4
—— Lister的显微镜，81
—— 使用方法与操作方式，258
—— Martin的显微镜，5
—— Nachet的显微镜，133
—— —— 双筒显微镜，62
—— Pillischer双筒显微镜，128
—— —— International型号，126
—— Pillischer的“Kosmos”型号，128
—— Powell & Lealand的显微镜，85
—— —— 学生用型号，88
—— Pritchard钻石形显微镜，9
—— Riddell双筒显微镜，62
—— Ross的“Eclipse”型号，89
—— —— New Industrial型号，90
—— Ross-Jackson型号，82
—— Ross-Jackson-Zentmayer型号，83
—— Ross-Zentmayer型号，91
—— Rousselet的培养箱，126
—— 简单型显微镜，30、72、77
—— 简易口袋式显微镜，73
—— David Brewster爵士的显微镜，11
—— Stephenson的可竖立式双筒显微镜，71
—— Swift的高级学生用显微镜，118
—— —— 细菌学用显微镜，116
—— —— 四腿式显微镜，114
—— —— 组织学学生用显微镜，116
—— 细菌学用显微镜，135
—— Watson的细菌学用显微镜，108
—— —— 爱丁堡大学学生用型号，102

—— —— 组织学用显微镜，107
—— —— 岩石学用显微镜，111
—— —— 便携式显微镜，110
—— —— Van Heurck型显微镜，108
—— Wenham双筒显微镜，65
—— —— 径向结构显微镜，90
—— Wollaston简易显微镜，74
—— Zeiss显微镜，130
Baker显微镜，120
—— Beck显微镜，95
—— Continental显微镜，130
—— Leitz显微镜，132
—— Pillischer显微镜，126
—— Ross显微镜，88
—— Swift显微镜，113
—— Watson显微镜，102
显微生物，353
—— 视觉原理，45
—— —— 相关理论，37
微型分光镜，243
Sorby-Browning型微型分光镜目镜，247
—— 使用方法，250
—— Browning-Huggins型微型分光镜目镜，245
剑桥式切片机，290
—— Cathcart冷冻切片法，291
—— Cole切片法，289
—— 使用方法，289
牛奶中的细菌，393
马陆，578
矿物界与地质界，670
镜子的操作技巧，260
—— 镜子本身，195
奶酪中的螨虫，625
螨虫与蜱虫，622
潮湿状态，280
分子旋转，238
软体动物，545

—— 注入，305
—— 外壳，558
大鼠血液中的单核细胞，372
单宿主现象，523
苔藓动物，531
苔藓，443
霉菌，380、381
固定装置，352
—— 用于固定的细胞，340
—— 绿藻，347
—— 昆虫标本，341
—— 上皮组织，295
—— 纤维组织，296
—— 镊子，294
—— 硬质结构，307
—— 所需介质清单，678
—— 神经组织，296
—— 非横纹肌，296
—— 所需物品与材料，339
—— 岩石切片，309
—— 用于固定的弹簧夹，296、342
—— 牙齿切片，308
—— 植物组织，310
小鼠的毛发，650
Leptothrix属生物的口部，400
昆虫的口部，584
穆勒试剂，一种硬化剂，288
家蝇，588
苔藓类植物，443
双翅目昆虫，588
昆虫的肌肉，585
肌纤维，644
—— 固定肌纤维的方法，296
真菌瘤，378
真菌动物，482
菌根，396

纳谢特双筒显微镜，62
指甲的结构，648
舟形藻，427
抗热苔藓，445
用于分离组织的针，286
线虫，556
神经组织的固定方法，296
尼科尔棱镜，220
硝藻，418
硝酸银作为染色剂，297、298
夜光藻，496
非横纹肌的固定方法，296
鼻托，203
核染色剂，311
—— 红色染料，312
—— 苏木精，312
裸鳃亚纲动物，547
营养琼脂的制备，330
—— 明胶的制备，328
—— 用于接种细菌的凝胶，331

利斯特物镜，154
—— 物镜的清洁方法，260
消色差物镜，152
—— 物镜转换器，203
鲍威尔与利兰德油浸物镜，166
贝克物镜，168
贝克物镜，167
英式及德式物镜，159
高倍物镜，171
物镜的放大倍数，169
皮利舍尔物镜，169
罗斯物镜，166
斯威夫特物镜，168
沃森物镜，167
标本的收集，349

斜向照明，186
白粉菌，384
奥克登发现者，205
洋葱的刺状结构，472
后鳃亚纲，548
透镜的光学中心，20
光学基础，12
Oscillariaceæ科，407
作为染色剂的渗透酸，298

腹足类的上颚，556
Palmellaceæ科，407
Palmoglæa macrococca，401
Pandorina morum，406
抛物面反射镜，188
石蜡包埋法，285
谷物寄生虫，381
——海绵类寄生虫，512
——藤本植物寄生虫，380
植物的寄生病，372
——人类与动物的真菌寄生病，383
德巴里的寄生现象研究，395
Patella radiata，556
珍珠的结构，559
海鞘类，550
Pediastreæ类，422
Pedicellanæ类，543
Peltogaster curvatus，539
物镜的穿透作用，261
Pennatulidæ科，530
五射水母类，540
胡椒草属植物，451
葡萄霜霉病，381
叶柄，466
显花植物，451
显花植物的结构，453

植物的韧皮部，454
Pholadidæ科，545
Phomauvicola属，381
显微摄影技术，210
—— 用于显微摄影的装置，213
—— Baker显微摄影装置，217
—— 曝光时间表，213
—— 微观摄影规则，214
—— Swift显微摄影装置，213
Phylactolæmata结构，533
根瘤蚜，381
水母，521
Physidæ科，551
用作染料的苦味红，299
色素细胞，446
Pillischer双筒显微镜，128
—— 国际型显微镜，126
——“Kosmos”系列显微镜，128
—— 显微镜物镜，169
Pinna ingens，559
Pinnulariæ类群，434
移液管，319
—— 巴斯德式移液器，322
鼠疫杆菌，370
—— 孟买鼠疫杆菌，371
扁形虫，575
平凸透镜，19
植物的表皮，455
—— 植物的纤维维管系统，460
—— 开花现象，451
—— 植物化石，475
—— 植物的基本组织结构，458
—— 植物上的毛发，457、473
—— 植物的寄生病，374
—— 植物中的刺状结构，472
—— 植物的生殖器官，467
—— 寄生真菌在植物上的孢子，376

—— 结构，453
—— 组织系统，454
—— 血管系统，464
浆膜虫，482
橙色侧鳃虫，548
—— 胚芽，557
角状侧鳃虫，429
—— 作为检测工具，267
细长型角状侧鳃虫，429
胚芽虫属，521
布朗宁式口袋透镜，76
—— 科丁顿式口袋透镜，76
波杜拉鳞片检测法，268
—— 毛状种，611
偏振装置，223
—— 光的偏振，219
—— 棱镜，220
—— 使用方法，224
—— 偏振平面的旋转，231
奎尼丁的偏振晶体，235
沃森式偏振装置，224
花粉粒，467
—— 固定方法，467
多囊菌属，489
多形菌属，486
水母纲生物，519
波状毛蕨，445
多孔动物采集，350
池塘蜗牛，551
多孔动物门，506
沃森式便携式显微镜，110
重铬酸钾作为硬化剂，288
—— 硝酸盐晶体，232
鲍威尔与利兰德式显微镜，85
—— 油浸物镜，166
—— 学生用显微镜，88
—— 物镜参数公式，166

组织制备，283
原始细胞，357
主焦点，18
普林格尔显微摄影装置，217
棱镜，15
——尼科尔棱镜，220
普里查德钻石显微镜，9
家蝇的口器，591
蛋白酶，539
Protococcus invalis，380
——pluvialis，401
原生质，356
——活体染色，306
原生动物，478
禾谷类锈菌，375
Pyrocystis，496

石英，231
马丁显微镜上的奎克特装置，6
奎尼丁晶体，235

放射虫，490
拉姆斯登目镜，142
——微米目镜，145
植物中的刺状结构，472
瑞利关于光学图像形成的理论，44
反射，16
索比反射镜，199
折射，13
——通过棱镜的折射，15
植物的生殖器官，467
分辨力，262
网状组织，644
雷兹纳机械手指，343
根状茎，451
根足纲生物，482

里德尔双筒显微镜，62
罗谢尔盐，232
岩帽贝，556
—— 切片与装片，309
罗斯消色差聚光镜，176
—— 压缩器，275
—— 日食型显微镜，89
—— 目镜，68
—— 显微镜，88
—— 物镜玻璃，154
—— 物镜，166
罗斯-赫普沃思弧光灯，218
罗斯-杰克逊显微镜，82
罗斯-杰克逊-曾特迈尔显微镜，83
罗斯-曾特迈尔显微镜，91
旋转标本的装片方法，345
轮虫，502
鲁塞莱压缩器，275
—— 旋转标本的装片方法，345
—— 水箱式显微镜，126
黑麦麦角，382

酿酒酵母，384
—— 椭圆形酵母，385
—— 真菌，384
糖酵母的工业应用，391
盐类列表，240
凶猛腐霉，411
肉质体，357
锯蝇，598
鳞翅目昆虫，550
蝴蝶翅膀上的鳞片，610
木生斯卡潘德虫，557
谢弗温控培养箱，282
水母纲动物，523
海葵的幼虫，529

海葵，526
海参，540、543
海兔，549
海垫，532
海胆，540
海藻，409
切片技术，283
——科尔关于该技术的指导，285
科尔式切片显微镜，289
——切片用夹具，319
——切片用剪刀，283
硬木的切片方法，316
硒石，225
墨角藻，556
扇贝类，521
沙德博尔特旋转台，295
羊蜱，624
贝壳的结构，558
——湖泊中贝壳的形成过程，552
筛管，465
丝状物，474
蚕，605
蚕病，363
银面反射镜，198
简易显微镜，30、72、77
水螅纲生物，521
巨型西拉克斯虫，597
皮肤，646
史密斯与贝克式消色差聚光器，173
雪晶，237
索比-布朗宁显微光谱目镜，247
索比反射镜，199
用于光谱分析的细胞装置，251
——光谱仪本身，244
色团的谱线，255
环状球形藻，409
卷曲球形藻，406

泥炭藓科，446
球面像差，23
蜘蛛，619
螺旋菌，368
螺旋细菌，368
脾热杆菌，369
海绵，506
——钻孔型海绵，513
——巴雷蒂地星，510
——格兰特对海绵的研究，507
——玻璃海绵，512
——寄生在海绵上的生物，512
——海绵的繁殖方式，510
聚煤海绵，507
海绵纲，506
植物上寄生真菌的孢子，576
孢子，366
需氧孢子，399
——内生孢子，366
——孢子的染色，336
用于固定标本的弹簧夹，296，342
巴特利温育法，281
——镊子，198
——马多克斯培养法，280
——梅奥尔机械培养法，124
——湿润温暖环境下的培养，280
——谢弗培养法，282
——斯特里克培养法，282
——沃森半机械培养法，107
伊红染料，315
动物组织的染色，292
——细菌的染色，334，338
——用没药进行染色，293
——纤维素的染色，314
——双重染色法，293
——双重及三重染色法，300
——活原生质的染色，306

—— 鞭毛，336
—— 孢子，336
—— 组织，283
染色剂及染色方法列表，679
金氯化物染色剂，297
—— 钯氯化物染色剂，298
—— 对比染色法，313
—— 双重/三重染色法，300
—— 银硝酸盐染色剂，297、298
—— 冰醋酸，298
—— 酚红，299
—— 单一染色法，298
淀粉，238
—— 淀粉颗粒，469
—— 竹芋中的淀粉，470
—— 土豆中的淀粉，470
—— 小麦中的淀粉，470
海星，540
斯坦海尔平面透镜，77
巨口鱼，501
斯蒂芬诺塞罗斯，504
雨生斯蒂芬球藻，403
史蒂芬森式直立式双筒显微镜，71
立体镜，60
立体双目视觉，60
已灭菌的仪器，321
灭菌器，324
—— 希尔森式灭菌器，325
—— 蒸汽灭菌器，325
—— 科赫博士式灭菌器，325
蜜蜂的刺，596
—— 黄蜂的刺，596
储液瓶，279
鸢尾花的气孔，456
—— 水孔，457
石蒜属植物，542
水蕴草，415

斯特里克的温控舞台，282
斯特林格的显微摄影装置，674
Stylonychia mytilus，500
Stylopidæ，628
辅助聚光器，193
地下真菌，397
阳光微生物，489
斯威夫特的高级学生用显微镜，118
——细菌学显微镜，116
——抽气装置，116
——四腿式显微镜，114
——组织学学生用显微镜，116
——水平相机，213
——照明装置，183
——各种显微镜，113
——物镜，168

光圈相关表格，58
绦虫，564
鞣制皮革，393
缓步动物，631
用于切割标本的针具，286
——在聚光光源下的使用方法，287
牙齿，652
——用于切割牙齿标本的车床，308
——切割牙齿标本的方法，308
——标本的固定方式，308
纤毛，603
Terebella littoralis，577
Terebratulata rubicuna，559
Testacella maugei，556
照明测试，263
测试对象：血液，263
测试对象：人类头发，269
——测试对象：书虱，264
——测试对象：Pleurosigma，267

————豆形虫，268
阿贝测试板，164
蛔虫，566
昆虫的胸腔，585
Thuricola valvata，500
狗蜱，624
——羊蜱，624
蜱虫，622
脂肪组织，644
——其中的细菌，337
——纤维组织，642
——组织硬化，283
——组织的制备，283
——网状组织，644
——组织的染色，283
——植物的组织系统，454
蝴蝶的舌头，605
——家蝇的舌头，592
——黄蜂的舌头，595
牙齿成分，654
黄玉，231
电气石，225
吸虫，569
旋毛虫，567
植物的毛状体，457
槽状结构，274
松露，397
块茎类植物，397
Tubicola，576
Tubipora，530
Tubularia dumortierii，537
被囊动物，549
大理石螺，557
Shadbolt旋转台，295
伤寒杆菌，370

石莼科，411
菜叶石莼，411
—— 热带种，411
尿液中的盐类，236

水蕴草，418
瓦利氏活体培养箱，274
清漆，339
植物的输导系统，464
瓦乌克里亚属，410
植物组织的染色与装片处理，310
叶脉，662
光滑绒毛藻，557
脊椎动物，633
藤本植物寄生虫，380
紫海蜗牛，550
视觉角度，72
—— 视觉判断，37
旋藻科，404
涡虫科，499

沃尔姆斯利旋转台，340
普费弗温室，323
—— 培养阶段，280
—— 巴特利温室，281
—— 谢弗温室，282
—— 斯特里克温室，282
黄蜂的蜇伤，596
—— 黄蜂的口器，595
水百里香，419
沃森无色聚光镜，177
—— 瓦恩赫尔克细菌学显微镜，108
—— 爱丁堡学生用显微镜，102
—— 组织学显微镜，107
—— 机械抽气装置，104
—— 显微镜灯，203

——显微镜，102
——复色聚光镜，182
——岩石学显微镜，111
——便携式显微镜，110
——半机械式载物台，107
韦伯斯特-柯林斯聚光镜，186
度量衡，公制，687
温厄姆双目显微镜，65
——双目镜筒，189
——浸没式聚光镜，189
——抛物面聚光镜，186
——反射镜，187
——径向显微镜，90
小麦锈病，374
——淀粉，470
轮虫，502
旋角甲虫的眼睛，608
——其腿部，608
蝴蝶的翅膀，610
——昆虫的翅膀，609
——蛾子的翅膀，610
维诺格拉茨基对细菌的研究，398
沃拉斯顿的简易显微镜，74
木材的形成，462
羊毛，474
蠕虫，562
麦汁明胶，330

植物的木质部，462

酵母细胞，384
——德国型酵母，388
——汉森对酵母的研究，387

蔡司的补偿式镜筒，147

—— 盖玻片测量仪，165
—— 显微镜，130
Zentmayer’s Holman 滤纸片，278
动物植物，515
BRADBURY, AGNEW, & CO. LD.，印刷厂，位于伦敦和顿布里奇。

脚注：
1. 我最早接触显微镜是在20世纪30年代，幸运的是，我当时得到了一台库尔佩珀-斯卡莱特品牌的显微镜，其外观如图页所示。
2. 在本书撰写时，几乎还没有价格适合学生购买的此类书籍。
3. 如需更多信息，可参阅已故的约翰·梅奥尔所著的《关于显微镜的康托尔讲义》，该文发表于1885年的《艺术学会杂志》上。
4. 《显微镜使用实用指南》。伦敦，1855年。
5. 若想了解更多信息，建议读者参考帕金森的《光学论》、赫歇尔的《光学入门讲义》、《大英百科全书》、埃弗雷特翻译的德沙内尔的《物理学》，以及弗兰克·克里斯普翻译的纳格利和施文德纳的《显微镜的理论与实践》。
6. 眼球的角膜并非如乍看之下那般简单透明。它由多层结构组成，其中最重要的是神经层，该层由无数星形神经节细胞构成，这些细胞通过网状结构相互连接，如图21所示——这是一张经过金氯化物染色并放大300倍的切片图像。在带核的神经细胞下方还有一层形态略有不同的星形细胞。这些神经细胞和星形细胞有助于维持角膜的健康，同时在眼睛的屈光系统中也起着重要作用。

7 完美视力的标准状态被称为正视眼。

8 Landolt，《眼睛的调节与折射》，1886年。

9 µ等于0.001毫米。这一度量单位如今被广泛用于显微镜领域。

10 即使没有显微镜，也能观察到衍射现象；实际上，在使用望远镜观察时，这类现象更为明显。以下是一种展示光衍射现象的巧妙方法：在一张大纸上画出一组几何图形，这些图形以相等间距排列成一个圆圈。对这张纸进行柯达照相处理后，原本不透明的胶片上就会出现一系列小透明孔洞。随后将这张胶片安装好，使其能够置于事先调整好、可用于观察太阳图像的小型手持望远镜的焦点处。这样就能得到一种结构极为紧凑的装置，通过它可以在几分钟内观察到五十种甚至更多的衍射现象。由于这些图像的尺寸非常小（平均直径仅为十分之一英寸），因此可以忽略玻璃表面及材质上的缺陷。用加拿大香脂将玻璃固定在图像上也不会造成任何干扰。图像尺寸较小显然具有优势，因为图像的大小与孔洞的大小成反比。

11 Carpenter，《显微镜》，第65页，1891年。

12 《哲学杂志》，第八卷，第167页（1896年）。

13 斯托克斯教授在来信中对我给予了高度评价：“您就孔径问题所提交的论述极为严谨、清晰且简明扼要，我实在无需再补充什么。您所描述的浸没式系统也相当完美。”后来应我的请求，乔治·斯托克斯爵士也做出了贡献。

1876年，他在《皇家显微镜学会会刊》上发表了关于该主题的一篇重要论文，题为《光圈的理论极限》。

14. 《关于显微镜中光圈大小的估算》，载于《皇家显微镜学会会刊》第二系列第一卷；还有《关于光圈、显微视觉以及广角浸没物镜性能的探讨》，1881年发表。

15. 数值孔径这一概念是由阿贝教授在1873年基于其理论研究提出的。它表示成像侧系统有效光圈半径（p）与物镜等效焦距（f）之间的比值——更准确地说，是指在物镜的上焦平面上测得的出射光束半径与相应焦距的比值，即：数值孔径 = p/f。这一比值也等于入射光束的光圈角u的一半的正弦值与该物镜前方介质的折射率n的乘积。对于干式透镜，n的值为1；而对于浸没式透镜，则等于所用浸没液的折射率：数值孔径 = n·Sin u。透镜的数值孔径决定了它的所有关键性能：在固定放大倍率下，图像的亮度会随着光圈大小的增加而提高；分辨率和清晰度也与数值孔径直接相关；深度分辨的焦深则与光圈大小成反比，等等。（阿贝，《关于光圈大小的估算》，《皇家显微镜学会会刊》，1881年，第389页。）

16. 《皇家显微镜学会会刊》。

17《皇家显微镜学会杂志》，1878年第19页，以及1880年第20页。
18约翰·戈勒姆先生对“短距离的放大作用”进行了详尽阐述，相关文章发表于1854年10月的《显微镜学会杂志》上。
19剑桥大学的已故科丁顿先生非常重视这种透镜的价值，他让凯里先生制作了一个这样的带槽球面透镜，并将其命名为“科丁顿透镜”，因为他以为这是雇用他的人发明的。但实际上科丁顿本人从未宣称拥有这项发明权；直到大卫·布鲁斯特爵士在《爱丁堡杂志》上描述了这一发明九年后，人们才知晓他拥有这样一个透镜。
20《皇家显微镜学会杂志》，1890年，第420页。
21《皇家显微镜学会杂志》，1880年，第1050页。
22“消色差”一词源自希腊语，意为没有色彩偏差。
23阿贝教授在《皇家显微镜学会杂志》第二卷（1879年）第256页中发表了关于“斯蒂芬森的显微镜物镜均匀浸没系统”的文章；又在同一杂志第一卷（1881年）第131页中探讨了“均匀浸没的本质”。
24赖歇特在其产品目录中并未明确说明其目镜的初始放大倍率。
25罗斯公司有两系列目镜，均为惠更斯式设计。其中一系列适用于10英寸口径的显微镜，用罗马字母标记；另一系列则用数字标记，按照欧洲大陆的常规方式制造，适用于6.5英寸口径的显微镜。表格中所列的初始放大倍率是针对10英寸口径显微镜的，而针对6.5英寸口径显微镜的倍率则需按以下方式理解：——
1 2 3 4 } 适用于6.5英寸口径显微镜。
4 6 8 12 }

26 这种定心玻璃由一个带有微小孔径的管状盖子构成，盖子内装有两片平凸透镜。这些透镜经过精确调整，使得物镜中该孔径的像、以及装在照明装置所在管子中的透镜和光圈的像能够同时处于清晰状态。通过同样的调整，这些图像可以被调得足够接近，从而可以判断出它们的中心位置。

27 关于抛物面照明装置与浸没式照明装置的优点，已故的J.梅奥尔先生在《皇家显微镜学会杂志》（1879年）第27页上有相关论述。

28 贝克公司与斯威夫特公司制造出了带有可拆卸及固定式消色差透镜的照明灯，同时还配备了可更换的有色玻璃屏。这些设计都能提升该照明灯在细菌学研究中的实用性。贝克公司的产品是根据赫歇尔双透镜原理设计的，因此应不会产生像差。该照明灯安装在一个沉重的黄铜三脚架上，可通过齿轮机构实现上下左右移动；它还配有黄铜储液器，可通过螺丝开口进行注液；此外还有用于放置3×1½英寸玻璃片的金属烟囱，以及用于携带有色玻璃屏的可拆卸框架等。

29 《皇家显微镜学会杂志》，1896年，第365页。

30 G. A.皮尔索尔博士，《美国摄影年鉴》，1890年。

31 《皇家显微镜学会杂志》，1892年，第684页。

32 《皇家显微镜学会杂志》，1897年，第578页。

33 赫拉帕斯的测试液是由3德拉克姆纯醋酸、1德拉克姆酒精以及3滴硫酸混合而成的。

34 《皇家显微镜学会杂志》，1867年。

35 他于1787年出生在巴伐利亚的一个小镇——施特劳宾。

36. Thudicum博士的《枢密院医官第十份报告，1867年》；Sorby先生的《关于改进用于检测血液的光谱分析法》，载于《皇家显微镜学会杂志》，1871年。

37. 《关于血液中色素的还原与氧化现象》（载于《皇家学会会刊》第十三卷，第355页）。氧化溶液的制备方法如下：在亚硫酸铁溶液中加入足量的酒石酸，以防止其被碱类沉淀。再将少量经氨水或碳酸钠调至微碱性的该溶液，加入稀释后的血液水中。

38. 《皇家显微镜学会杂志》，1869年。

39. Sylvanus Thompson教授的《关于透镜的测量方法》，载于《皇家显微镜学会杂志》，1892年，第109页。

40. 《皇家显微镜学会杂志》，第二系列，第四卷，第542页。

41. J. F. Smith先生的《关于Pleurosigma Pellucida瓣膜的结构研究》，载于《Quekett俱乐部会刊》。

42. 《显微镜科学季刊》，新系列，第八卷，1878年。

43. 学生完全也可以自行制作显微镜支架。Field先生在1897年出版的《英国机械师》杂志第171页及后续页面中，提供了多种高级显微镜支架的构造图，以及金属部件的加工模板。

44. Martin J. Cole所著的《现代显微镜技术》。

45. 关于绝对酒精的使用，这种试剂需谨慎使用；它会导致所有细微结构消失。

细小组织会出现不规则的萎缩，而纤维组织则因细胞成分的减少而变得异常突出。因此，某些生物实验室已放弃使用酒精硬化法，转而采用其他试剂。

46《解剖学与生理学杂志》，第20卷，1881年，第349页。

47《奎克特俱乐部杂志》，1893年7月及1895年3月刊。

48约翰·胡德先生，50岁，居住在邓迪的达尔菲尔德步行街，他以较低的年度订阅费提供每周一次的微小生物样本，或者以1先令的低价通过邮递寄送单个样本。

49F.R.S.马歇尔·沃德教授，“1897年在英国协会植物学分会上的演讲”。

50《英国医学杂志》，1859年3月26日；《医学时代与公报》以及《大众科学评论》，1862年。

51《寄生虫病》，《伦敦皇家微生物学会杂志》，1859-60年。

52还有多种细菌会污染牛奶，其中有些具有运动能力，有些则没有。这些细菌会产生酸性物质和色素，例如能导致牛奶变红的B. prodigiosus，能导致牛奶变黄的B. synxanthus，具有致病性的B. lactis aerogens，能使牛奶凝固的B. lactis albus，以及另一种能导致牛奶产生黏液或丝状物的细菌。

53《皮肤寄生虫病》，1859-73年，第30页，作者：贝利尔、廷德尔和考克斯。

54《疾病的有机病原体理论》，《医学时代与公报》，第685页，1870年。

55F.科恩关于“雨生原球菌的自然史”的研究。

56普里查德的《微小生物》，第24页，图版I，第4版。

57 为检测植物中是否存在淀粉颗粒，需将组织置于酒精中并暴露在光线下，直至所有叶绿素都被溶解；之后还需将该组织在强钾盐溶液中处理数小时。用醋酸中和后再用碘处理，组织会呈现蓝色；或者用珊瑚碱溶液处理，则会呈现粉红色。

58 《Verhandl. d. Natur. Hist. Jahr.》第xx卷，第1页；《Micros. Jour. Science》第三卷，第120页。

59 例如，在存在黄色Palmella的地方，Chlorococcus在其孢子囊阶段会呈现黄色。通过透射光观察，这些孢子囊看起来像是轮廓不规则的实心球体。

60 J. Braxton Hicks博士所著的《关于地衣生殖结构研究的进展》，载于《Quarterly Journal of Microscopical Science》第八卷，第239页，共860页。

61 伯克利的《隐花植物学导论》，1857年出版。

62 如需了解单细胞植物及隐花植物的结构与分类的更详细信息，可参考Ralfs的《英国裸藻类》、Smith的《英国硅藻类》、Goebel的《分类与特殊形态学概要》、伯克利的《隐花植物学》、De Bary的《显花植物与蕨类的比较解剖学》、马歇尔·沃德教授的《萨赫的植物生理学》，以及众多关于真菌的学术论文；此外，Bower和Sidney Vine所著的《植物学实用教学教程》也是一本关于植物组织学的极具价值的书籍。

63 W. Saville Kent等人所著的《原生动物手册》，1880年出版。

64 《林奈学会杂志》第八卷，第202页；第九卷，第147页，1865年和1866年。

65 在可供参考的关于有孔虫的重要著作中，有D’Orbigny所著的《奥地利第三纪盆地的化石有孔虫》；Schultze在1854年发表的《关于多室虫的生物学特性》一文；Carpenter与Williamson在1856年发表于《哲学汇刊》上的《有关有孔虫的研究》；以及Parker与Rupert-Jones在《自然历史年鉴》中发表的文章。有孔虫的标本可以通过摇晃干燥的海绵来获取；但如果需要活体标本，则必须通过拖网采集，或者借助放大镜在活海藻的叶状体上找到它们，因为可以看到它们在叶状体表面移动。

66 W. Saville Kent, F.L.S., 同前引书，第335页。

67 过去，在对鞭毛类微小生物进行显微镜观察时存在诸多困难，但这些困难已因显微镜镜头的改进、对单细胞生物群类的深入了解，以及Drysdale和Dallinger两位博士的深入研究而得以克服。他们的研究成果发表在1873至1875年的《皇家显微镜学会杂志》上。通过使用性能最优异、结构最为精良的显微镜，并投入大量时间和精力来解开长期以来与这些结构简单的鞭毛类生物相关的种种谜团，人们终于掌握了众多这类微小生物的生命周期。人们不仅发现这些生物能够通过分裂无限增殖，还发现，在特定条件下，两个或更多的个体会结合形成囊状结构，而这些囊状结构中的内容物会分裂成数量不等的孢子状体，随后迅速发育成原来的生物类型。在对这些微小结构的观察中发现，滑石膜——也就是被分割成极细层状的滑石——是最理想的覆盖材料，实际上它甚至优于普通的玻璃盖片，而且具有易于弯曲的优点，这样就可以让显微镜的镜头更贴近观察对象。

68 R. Kirkpatrick，《Warne》，前引书，第532–533页。
69 Saville Kent，前引书，第191页。
70 Fritz Müller首次在多孔动物中发现了神经系统：——“每个分支的神经系统由以下部分组成：第一，位于该分支起始处的一个体积较大的神经节；第二，一条贯穿整个分支长度的神经干，其在上部会分成若干分支，这些分支通向该部位出现的节间神经节；第三，一个分布在神经干上的复杂神经丛，它连接着上述神经节以及各个水螅体的基部神经节。”更多内容可参见《Micros. Journ.》第一卷新系列中的文章，第330页。
71 我之所以花费较多篇幅来描述池塘蜗牛的发育过程，原因很明确，那就是要让读者清楚地知道：我在1853年对Limnœa进行的显微镜观察结果已于1854年6月发表在《显微镜学会杂志》上，并在后来的几版本书中全文重印。不过，似乎直到1874年，也就是我的论文发表后的20年后，人们才重新发现了那种纤毛边缘结构。毋庸赘言，Carpenter声称“直到1874年人们才注意到胚胎蜗牛中存在这种纤毛边缘结构”，这一说法是完全错误的。
72 多年前，George Rainey向我们揭示了一个事实：动物外壳或其他硬质结构所呈现的某些特征，虽然此前被归因于细胞发育，但实际上是由物理定律所决定的——这些定律决定了当晶体盐类与溶解状态的动植物物质接触时会发生怎样的聚集现象。Rainey还提供了一种人工合成出与贝壳结构极为相似的晶体物质的方法，这种物质几乎无法与真实贝壳区分开来。用于此目的的化学物质为……

人工贝壳或结石的制备方法是将石灰与碳酸钾或碳酸钠的可溶性化合物分别溶解在水中，再加入一些粘性的植物或动物物质，如树胶或蛋白，然后将这些溶液混合在一起。在此过程中，每种粘性物质在相应溶液中的浓度应与正在形成的碳酸钙的密度大致相同，且溶液必须处于完全静止状态。这种静止状态需要两到三周甚至更长时间才能达到。雷尼先生指出，他人工合成的晶体与动植物体内存在的天然晶体具有相似性或一致性，主要体现在贝壳和骨骼的结构与形成方式、色素细胞及其他细胞的结构，以及晶状体的结构与发展上；他认为所有这些都是依据与人工晶体完全相同的物理原理形成的。

73 E. 雷·兰克斯特，《关于常见蚯蚓体内的格雷加林虫》，《显微镜学杂志》第三卷，第83页。

74 如需了解有关海洋、陆地及淡水物种的详细信息，可参阅巴斯蒂安博士所著的《鳗形虫类专论》；《林奈学会会刊》第二十五卷，第75页；以及作者于1863年1月发表在《大众科学评论》上的《醋鳗形虫》一文。

75 《生活在溪虫体内的寄生幼虫》，《皇家显微镜学会杂志》，1870年。

76 参见我的论文《一种线虫的自然史》，载于《显微镜学与自然历史杂志》，1888年10月。

77 鲁道夫·洛伊卡特教授所著《人类的寄生虫及其引发的疾病》，1886年。

78 R. J. 波科克，《论蠕虫》（Warne出版社，同前引书），第465页。

79 沃森先生在《显微镜学会杂志》1890年第18卷第685页中，对Serpula虫体内管状结构的形成过程进行了有趣的描述。

80 贝尔德博士所著的《英国甲壳类动物的自然史》于1850年为雷氏学会出版。

81 可参阅B. T. 洛恩所著的关于“绿头苍蝇的解剖学与生理学”的详尽著作，该书共750页，附有52幅插图，出版于1891年。

82 塔芬·韦斯特在《林奈学会会刊》第xxiii卷第393页中发表了相关论述。

83 “微孔”这一术语此前仅用于描述植物界中的结构；现在则用来指代胚根始终朝向的那个开口或孔隙。

84 哈利法克斯博士采用氯仿将昆虫杀死，然后再将其浸入热蜡中，待蜡冷却变硬后，便可用锋利的刀子在所需方向上切割，而不会损坏标本中较为脆弱的部位或内部器官。

85 《哲学汇刊》，1859年，第341页。

86 可参阅我1867年10月发表在《知识观察家》上的论文《昆虫的卵》，文中还介绍了其他种类的卵。

87 W. U. 惠特尼在1861年和1867年的《显微镜学会会刊》上发表了相关文章。

88 F. G. 卡特尔先生位于苏荷区新康普顿街52号，他能够制作出非常出色的切片标本。

89 他的详细论文《作为显微镜视觉因素的孔径》发表在1808年6月的《皇家显微镜学会杂志》上，页码为334及以后。

90. 《乡绅的方法与公式》；克罗斯与M. F. 科尔所著的《现代显微镜技术》；A. B. 李所著的《显微镜使用指南》；E. 克鲁克香克教授以及位于哈顿花园克罗斯街的贝尔德和塔托克公司，可提供用于细菌学研究的各类科学仪器。

91. 英制加仑的容积为277.27384立方英寸，英制品脱的容积为20液盎司；而葡萄酒用加仑的容积为231立方英寸，葡萄酒用品脱的容积为16液盎司。在葡萄酒计量中，1升相当于33.815液盎司。

誊写者备注：

第xxiii页，“l. Corystes cossivelaunus”应改为“l. Corystes cassivelaunus”。

第xxv页，错误更正内容已纳入修订版中。

第xix页，“Acmeœa virginea, part of palate—118.”应改为“Acmæa virginea, part of palate—118.”

第21页，“在图13中，如果S、S′是一对共轭焦点”，应改为“在图12中，如果S、S′是一对共轭焦点”，因为S和S′实际上位于图12中。

第89页，“Bacteriological and Histogical”应改为“Bacteriological and Histological”。

第598页，“Apis nillifica”应改为“Apis mellifica”，相关条目也需在索引中进行修改。

第663页，“舌头的乳头膨胀且呈竖立状态”应改为“舌头的乳头膨胀，可见其处于竖立状态”。

“竖立”。

明显的打印错误已自动更正。

拼写与连字符使用方式保持与原文一致。

*** 古腾堡电子书项目结束——
《显微镜：其历史、构造与应用》
第15版 ***

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第2节：关于古腾堡计划宗旨的信息

古腾堡计划意味着以各种计算机都能读取的格式免费分发电子作品，这些计算机包括那些已经过时、老旧或较新的计算机。该计划的存在得益于数百名志愿者的努力以及来自各行各业人士的捐助。

志愿者以及为志愿者提供所需支持的财政援助对于实现古腾堡计划的目标至关重要，也只有这样，古腾堡计划的作品集才能一直免费供后人使用。2001年，古腾堡计划文学档案基金会成立，旨在为古腾堡计划及未来世代创造一个安全且可持续的发展环境。如需了解更多关于古腾堡计划文学档案基金会的信息，以及您的贡献和捐助如何发挥作用，请参阅第3节和第4节，以及www.gutenberg.org上的基金会相关页面。

第3节：关于古腾堡计划文学档案基金会的信息

古腾堡计划文学档案基金会是一家非营利性501(c)(3)教育机构，根据密西西比州法律设立，并获得了美国国税局的免税资格。该基金会的联邦税号为64-6221541。根据美国联邦法律及您所在州的法律规定，向该基金会捐款可在一定范围内享受税收减免。

该基金会的办公地址位于美国新泽西州蒙特克莱尔市Watchung Plaza #516，邮编07042，电话：+1 (862) 621-9288。可通过电子邮件联系他们。

相关链接及最新的联系方式可在该基金会的网站以及www.gutenberg.org/contact上的官方页面上找到。

第4节：关于为该项目捐款的说明
古腾堡文学档案基金会

古腾堡计划™的运作离不开公众的广泛支持与捐款。只有通过这些支持，才能实现增加可自由分发、以机器可读格式存在的公共领域及授权作品的数目这一目标，从而使包括老旧设备在内的各种设备都能读取这些作品。许多小额捐款（1美元至5,000美元）对于维持该组织在IRS处的免税地位尤为重要。

该基金会致力于遵守美国50个州所规定的有关慈善机构及慈善捐款的法律法规。不过，各州的合规要求并不统一，要满足这些要求需要投入大量精力、处理大量文书工作并支付诸多费用。对于那些尚未获得合规确认的地区，我们不会主动寻求捐款。如需捐款或了解某一特定州的合规状况，请访问www.gutenberg.org/donate。

虽然对于那些尚未满足捐款要求的地区，我们不会主动寻求捐款，但据我们所知，并没有规定禁止接受这些地区的捐赠者主动提供的捐款。

我们欢迎国际上的捐款，但对于来自美国境外的捐款，我们无法就其税务处理问题给出任何说明。仅美国的法律规范就已让我们的少量员工应接不暇。

请查看古腾堡计划的网页，以了解当前的捐款方式及地址。除了现金捐款外，还可以通过支票、在线支付或信用卡等方式进行捐款。如需捐款，请访问：www.gutenberg.org/donate。

第5节：关于古腾堡计划的基本信息
电子作品

迈克尔·S·哈特教授是古腾堡计划的发起人，他提出了建立一个可供所有人自由共享的电子作品图书馆的理念。四十年来，他在仅有少量志愿者支持的条件下，持续制作并分发古腾堡计划的电子书。

古腾堡计划的电子书通常是根据多个印刷版本整理而成的，而这些版本在美国均被认定不受版权保护，除非其中包含版权声明。因此，我们并不一定需要让电子书与某个特定的印刷版本保持一致。

大多数人都是通过我们的网站开始了解古腾堡计划的，该网站提供了便捷的搜索功能：www.gutenberg.org。该网站还包含了有关古腾堡计划的各种信息，包括如何向古腾堡计划文学档案基金会捐款、如何参与新电子书的制作，以及如何订阅电子邮件通讯以获取新电子书的资讯。