天津地区伴人植物形态特征信息库的建立
江勇1, 赵阳1, 石福臣2, 陶莹1, 王永青1, 南式亮1, 孟杰1, 周晨1, 张芳1, 王汝娇1, 王海峰1, 高张莹2
1. 天津市公安局物证鉴定中心,天津 300384
2. 南开大学生命科学院,天津 300100

第一作者简介:江勇(1959—),男,天津人,学士,高级工程师,研究方向为微量物证。E-mail:LHSHJY@126.COM

摘要

在多起案件现场,一些植物的种子、果实及绒毛会附着在案犯或者被害人的身上,这些细微的物体可能会给案件的侦破提供重要的线索。本文对天津地区伴人植物形态特征信息库的建立进行了详细介绍。根据植物学分类的理论与方法,在广泛收集、整合相关资料的基础上,从植物的生活型、叶、花、果、分布、生境等方面对天津市区及其周边的主要植物特征进行了全面的分析整理工作,提取对刑侦有利的伴人植物,归纳出其相关形态特征,同时收集了常见伴人植物的照片,为建立天津市刑侦伴人植物特征信息库提供主要信息来源。利用这些信息,通过分析植物的特征分布可以缩小搜索区域,甚至确定罪犯,这也为刑事案件的侦破提供了一种重要的技术手段。

关键词: 天津地区; 伴人植物; 刑事案件; 植物分类
中图分类号:DF793.2 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2017)03-0236-05 doi: 10.16467/j.1008-3650.2017.03.016
Tianjin Botanic Repertory of Morphological Characteristics Helpful for Criminal Investigation
JIANG Yong1, ZHAO Yang1, SHI Fuchen2, TAO Ying1, WANG Yongqing1, NAN Shiliang1, MENG Jie1, ZHOU Chen1, ZHANG Fang1, WANG Rujiao1, WANG Haifeng1, GAO Zhangying2
1. Evidence Identification Center of Tianjin Public Security Bureau, Tianjin 300384, China
2. College of Life Science, Nankai University, Tianjin 300100, China
Abstract

Frequently found in crime scenes and similar occasions, criminals or victims carry the botanic materials, such as seeds, fruits and/or fluffs, onto their clothes or bodies. These materials, albeit tiny for most of them, are very likely to contribute crucial clues for the cases to be solved. In this paper, an introduction was put forward on a Tianjin botanic repertory of morphological characteristics that involve with the living patterns, leaves, flowers, fruits, distributions, habitations and other aspects. Therefore, the selection can be made on the plants which are helpful for the criminal investigation by their liability of attaching to relevant people and objects (people-companioning plants are denominated accordingly). With the morphological characteristics summarized along with the correlative photographs, a reliable information source has been established for Tianjin criminal police to narrow investigation area or even target suspects with such knowledge and resorts.

Key words: Tianjin area; people-companioning plant; criminal cases; plant classification

随着案犯作案手段进一步的智能化、隐蔽化, 案犯的反侦查能力也越来越强, 在作案后通常不留下常见的证据。然而, 由于植物残片以及一些植物制品在人类生活环境中广泛存在, 在许多刑事案件中, 植物残片经常会在作案人或者被害人行走、搏斗等行为过程中粘附在人的身体或衣服等处。同样, 犯罪分子也有可能将所携带的植物残片遗留于作案现场、经过路线或者作案工具上。通常来讲植物残片较为细小, 有些还具有特殊的结构, 能够牢固地粘附在客体上, 而植物残片的许多特殊结构, 比如植物表皮、纤维、晶体、花粉等都具有很强的抗腐蚀能力, 它们易于保存并且难以被犯罪分子发现或销毁。这些植物碎片, 不仅具有各自的形态特征, 而且具有各自不同的生长环境、地理分布、生长习性和生长周期。根据植物残片的生长、种类、分布等生物学特性对植物残片进行鉴定, 对综合判断作案时间、案件性质、作案手段、作案地点、移动路线等具有重要意义, 能为案件的侦破提供侦查方向或有力的证据。目前, 在某些国家, 植物的种子、花、果实等器官等在破案中的应用已经十分普遍[1], 然而在我国的刑事技术领域, 这项工作仍旧是一个空白。我们通过对天津市区及其周边地区的一些伴人植物, 其中包括易于吸附于人或动物身上的植物碎片、钩刺等特定的植物特征进行研究, 建立天津市伴人植物电子数据库, 在短时间内使得现场取证的材料获得初步的鉴定, 根据植物的特定分布区域进一步缩小搜查范围, 找到犯罪嫌疑人, 为快速破案提供一种新的技术手段。

1 伴人植物及其特征
1.1 伴人植物

伴人植物是指通过借助人类活动帮助得以传播和扩大分布区域的植物[2]。例如蒲公英的种子具有伞状白色绒毛, 它除了随风传播, 还容易吸附到人身, 随人类活动而传播开来。一些植物如苍耳果实具有尖锐的倒刺, 极易钩挂在人的衣服上而传播。因此, 伴人植物的检验可以作为分析人们活动的依据之一。

1.2 伴人植物的特征

伴人植物大多数为一年生草本植物或有地下根茎的多年生草本植物。生态分布较广, 常跨地区分布。许多伴人植物都为世界性分布, 如头花卷耳、裂叶牵牛、臭葬、品藻、水葫芦、白香草木樨、香附子、画眉草等。伴人植物的种子小而轻, 传播能力强。比如一颗飞蓬就可以产生将近两万枚种子。传播途径多样, 有些植物果实小而轻, 从而可以借助风力传播, 如蒲公英。有些植物的果实表面长有许多钩毛, 如窃衣、波叶山蚂蝗、倒提壶。有些植物的果实苞片或总苞具有密集的钩刺, 如苍耳、牛膝、千把钩、牛芬等。有些果实如鬼针草宿存花萼特化成带有倒钩的刺芒。有些植物的果实苞片能分泌丰富粘液, 如下田菊、稀签、挖耳草、夭名精。正是这些带钩的刺、毛、芒和粘液易于粘附在人的衣服或者牲畜皮毛上从而传播开来[3]。有些植物如狗牙根幼芽的整个植株都是紧贴地面匍匐生长, 每节都能长出不定根发展为新植株, 有着极强的无性繁殖能力。它们耐践踏, 株株交织成网, 其他植物难以立足, 因而常常成为道路两旁或者运动场边的优势种。有一些多年生禾草类伴人植物质地比较坚韧, 如虎尾草、牛筋草、鼠尾草和几种画眉草。在幼芽初期, 它们呈水平伸展。之后由于茎秆逐步强化而直立起来。植丛略呈碗状或者碟状, 这样可以有效地减轻或避免践踏对顶幼嫩组织带来的伤
[3]

2 伴人植物检验在案件侦破中的作用

在刑事案件中, 犯罪嫌疑人、受害人、犯罪现场、作案工具彼此之间植物物质交换时有发生。例如犯罪现场植物的叶、花、果实、种子、花粉等器官易于粘附在罪犯或者被害人身上, 如果在犯罪嫌疑人身上或者住所发现的植物物证与作案现场植物一致, 从某种程度上来讲就能为揭露罪犯提供有力的证据支持。应用于查找犯罪现场。植物生长的调控因素包括土壤、水分、阳光、温度等生物因子。它们对植物的分布也起到了一定的影响作用。但是植物的分布往往存在很强的地域性特征, 有一定的分布规律[4]。在杀人抛尸案件中, 尸体往往会被转移, 尸体发现的地方往往并非发生杀人案件的第一现场, 在被转移之前, 尸体上可能粘附有第一现场的植物物证, 如植物钩毛, 花序, 叶片残片等。通过对植物进行提取检验可以确定他们的分布区域和分布特点, 从而确定最初的作案地点[5]

3 天津地区伴人植物形态特征信息库的建立
3.1 天津地区伴人植物的分类

天津地处华北平原北部, 气候类型为暖温带半湿润大陆季风型气候, 由于天津临近渤海湾, 受海洋性气候的影响也十分显著。四季分明的气候特征也造就了十分丰富的生物资源。天津的植被大致可分为, 水生植被、盐生植被、沙生植被、沼泽植被、针叶林、真阔叶混交林、灌草丛、人工林、草甸、农田种植植物、落叶阔叶林等11种。天津的伴人植物种类也十分繁多(表1)。天津的主要伴人植物包括以下几个大类:1)与人们的日常生活密切相关的田间作物。2)公园、庭院等公共场所常见的植物。3)路边、城镇郊野、沟渠、家前屋后的常见植物。这些伴人植物形态各异, 花期、果期等生长特征也各不相同, 但是它们都具有能够伴人的典型特征。

3.2 天津地区伴人植物的形态特征

3.2.1 植株钩刺伴人植物

天津市常见的带有钩刺的伴人植物有很多, 钩刺着生的部位各有不同。许多植物的果实长有钩刺伴人。羽叶鬼针草、小花鬼针草、鬼针草的瘦果顶端均有芒刺, 具倒刺毛, 这种倒刺毛极易脱落, 粘附到人的身上鞋上。我们所熟知的苍耳瘦果呈倒卵形, 包藏在有刺的总包内, 极易伴人。同苍耳类似, 蒺藜果实、牛蒡的果实、曼陀罗的蒴果表面都生有钩刺, 它们都是天津市伴人植物的常见种类。许多植物的茎上长有皮刺, 如茜草, 茜草是一种草质攀援藤木, 茎数至多条, 自根状茎的节上发出, 方柱型, 细长, 有四棱, 倒生皮刺着生在棱上, 可伴人。类似的植物还有大蓟、葎草。有些植物的针刺长在植物的花上。刺藜是一种一年生草本植物, 高10~40 cm, 植物体常常呈圆锥形, 秋后常带有紫红色。刺藜的花为复二歧式聚伞花序, 它着生于枝端及叶腋, 最末端的分枝呈针刺状, 花期为每年的8~9月, 刺藜的花序小而多, 这种带有针刺的花序极易伴人。

表1 天津市主要伴人植物一览表 Table 1 Summary of people-companioning plants in Tianjin area

3.2.2 植株绒毛伴人植物

在植物种子的传播方式中, 借助风力传播是一种十分常见的传播方式。借助风力传播种子的植物常常具有质量较轻, 带有绒毛, 能够漂浮在空中的特点。正是这些种子上的绒毛, 不仅易于漂浮, 也易于粘附在人的身上, 因而成为了植物的另一个重要的伴人特征。以蒲公英为例, 蒲公英是一种菊科多年生草本。它的瘦果呈倒卵状披针形, 果实上有纤细的喙, 顶端长有似降落伞一样的伞状冠毛, 成熟后果实为褐色。当人经过长有蒲公英的草丛或者踩踏了带有冠毛的蒲公英, 这种伞状冠毛就会粘附在人的身上或者鞋上随人行走。类似的植物还有抱茎苦荬菜、苣荬菜、败酱、刺儿菜、飞廉、泥胡菜、稀签、香蒲、地梢瓜。除了常见的植物种子带有绒毛外, 一些植物的叶、花、果实也常常被毛, 这些柔毛易脱落, 不易被人察觉, 对刑侦破案可以起到积极的作用。阿尔泰狗娃花是一种多年生草本植物, 常常生长于荒漠地、沙地、草原及干旱山地, 它的全部叶两面或下面均被有粗毛或细毛, 它的总苞, 管状花、舌状花均被毛, 易粘附于人身, 伴人行走。另外, 一些植物的果实如小飞蓬的瘦果呈线状披针形, 有污白色冠毛, 米口袋的荚果被长柔毛都是天津市伴人植物的典型代表。

3.2.3 植株花序伴人植物

花序[6]是花梗上的一丛, 或者一群花, 它们有固定的排列方式, 是植物的固定特征之一, 花序可以分为有限花序和无限花序。具有花序伴人特征植物一般都是无限花序, 由于植物无限花序具有数量多、生长密集、体积较小等特点, 当与人或动物接触后易于脱落, 因此能够伴人行走, 为刑侦破案提供帮助。一般来讲无限花序可以分为总状花序、伞房花序、伞形花序、穗状花序、葇荑花序、肉穗花序、圆锥花序、头状花序和隐头花序等。而花序伴人植物又以穗状花序、圆锥花序居多。图1便是主要无限花序的一些基本类型。天津市主要伴人植物中, 以头状花序为主要伴人特点的植物有茵陈蒿、白莲蒿、黄花蒿。以茵陈蒿为例, 茵陈蒿属于菊科蒿属, 是半灌木状草本, 茵陈蒿的花属于头状花序, 呈卵球形。稀近球形, 数量众多, 直径仅1.5~2 mm, 有短梗及线形的小苞叶, 在小枝端或分枝的上端偏向外侧生长, 通常排成复总状花序, 并在茎上端组成大型、开展的圆锥花序。花期为7~10月。这种花序小而密的特点正是该类植物伴人的主要特征。穗状花序, 即花轴上着生许多无柄的两性花。天津市以穗状花序为主要伴人特征的植物有益母草、香薷、繁穗苋、反枝苋、凹头苋、狭叶蓖麻、牛筋草、虎尾草等等。除此之外, 丹参鼠尾草轮伞花序可脱落伴人。芦苇、狗尾草、稗、画眉草等禾本科植物圆锥花序含小穗, 也极易脱落伴人。

3.2.4 植株或植物器官形态微小伴人植物

植物作为刑侦破案物证的一个优势在于植物残片较为细小, 易被犯罪分子忽略, 因此可以为刑侦破案提供重要线索。有些植物器官或者植物本身就有形态微小的特点, 使得一些特定植物的某些微小器官或者该植物本身就能够在无意之间粘附到行人身上或者鞋上, 伴人行走。在天津市的主要伴人植物中, 很多植物本身较为矮小。以荠菜为例, 荠菜属于十字花科荠属, 是一年或两年生草本植物。荠菜只有10~50cm高, 常常生长在山坡、田间或路旁。荠菜的花朵多而密, 植株又较为矮小, 很容易伴人。类似的植物还有附地菜, 点地梅等等。它们常常会在不经意间附着在行人的鞋上, 从一处到达另一处。除此之外, 具有局部器官微小的特点的伴人植物也有很多。车前的果实为卵球形、纺锤状卵形或圆锥状卵形的蒴果, 车前的蒴果极小, 蒴果盖和种子易附着人体; 皱叶酸模是蓼科酸模属的多年生草本植物, 具有很多的暗褐色易脱落的卵形瘦果; 马齿苋蒴果呈卵球形, 长约5 mm, 蒴果盖裂, 种子细小而多, 直径不及1 mm, 偏斜球型易伴人; 白花草木犀、草木犀, 花冠多, 荚果小, 极易脱落伴人; 铁苋草总苞片小, 易折落; 地锦草匍匐茎自基部以上多分枝, 直径1~3 mm, 长达20~30 cm, 纤细而绵长, 易折断附着鞋底; 打碗花、田旋花、圆叶牵牛、裂叶牵牛种子十分小, 极易脱落伴人。

3.3 天津地区伴人植物形态特征信息库的建立

3.3.1 收集信息与采集标本

本信息系统首先收集了天津地区伴人植物信息, 制作名录, 整理天津市伴人植物图, 按照科属分类, 进行基本特征描述。然后对天津市2004~2013年十年来命案发生地的地域情况进行统计, 对命案发生地的伴人植物进行刑侦特征描述, 明确哪些是对刑侦有利的伴人植物。样本采集区域北到蓟县山区, 南至塘沽汉沽, 按照方向、区域、环境, 在不同的季节里, 先后采集了80余种伴人植物标本。采用拍照、测量、描述等形式, 详细记录下现场采集的伴人植物标本的特征, 为模拟试验, 测试数据库的可靠性打下了基础。

3.3.2 建立形态档案和信息库

本信息系统以南开大学生命科学院植物形态谱库为基础, 建立了伴人植物形态档案和电子信息库, 该信息库将天津地区可能存在的伴人植物都储存在数据库里, 包括了每一种伴人植物的形态, 如:颜色, 果实附属, 果实大小, 叶类型, 叶形状, 以及它们的生存环境, 自然分布情形, 小器官照片及易于附着人畜的结构特点等。该信息库为伴人植物的检索提供了众多的条件, 可以快速找到符合自己要求的植物, 然后根据植物的图片、花、果实、叶等描述与实物进行比对, 从而更准确找到植物的正确名称和信息, 以及所属区, 生存环境, 为案发现场环境条件进行准确的分析, 提供了可靠的依据。该信息库编写的系统代码, 实现了各功能模块的正常运转, 完成了功能强大的伴人植物信息库的建立。该信息库采用用户管理模式, 权限不同, 功能不同。一般用户只可以查询, 管理员可以对植物进行不断的增加和更新, 保证数据库数据越来越丰富, 为办案提供大量准确的信息。该信息库还增加了知识库模块, 系统管理员把一些伴人植物方面的基础知识, 录入系统, 使办案人员在辨别伴人植物方面知识更丰富, 查找伴人植物更便捷。

3.3.3 模拟实验与测试

为了对信息系统进行测试, 通过模拟实验采集了几十种伴人植物样本, 依据其存留的条件(即花、果、叶、根等)进行信息库的检索比对, 见图1、2。

图1 模拟现场提取的伴人植物Fig.1 One people-companioning plant’ s seeds collected from a simulated scene

图2 信息库检索图Fig.2 Screenshot for the Fig.1-indicated plant to search into the repertory

4 结论与讨论

将植物学的基本原理应用到刑侦破案中去无疑给案件的侦破提供了有用的线索。然而有很大一部分伴人植物属于田间常见杂草, 分布十分广泛, 有些甚至遍及全国各省市, 对案发地点的确定并不能起到很大的帮助。如果能够找到更多只生长在特定地点的植物, 将会对案情的侦破起到更大的作用。另外, 植物的生长情况也与阳光、水分、温度等自然条件密切相关, 不同地区之间同一种植物可能会具有明显的差异性, 也有可能对案情的走向起到误导作用。另外有些植物残片保存比较困难, 局部特征并不是特别明显, 这也给植物的准确鉴定带来一定的困难。除此之外, 有些植物的变种较多, 仅仅依靠书本和现有的植物数据库很难包罗植物的所有种类, 还有许多未知的伴人植物仍旧待我们去探索。因此, 将植物残片作为刑侦破案的物证仍旧具有一定的局限性。本信息系统主要是从宏观角度如植株的叶、花、果实、种子等形态特征方面分析了其伴人的可能性。从微观角度上来讲, 不同植物的花粉粒大小、性状、萌发孔特征、叶片表皮细胞等等这些植物的微观形态也可以成为刑侦破案的研究手段。将宏观与微观相互配合, 再结合植物的生长期、花果期、分布、生境等等, 就能够更加精确的鉴定出植物所属的种类, 并且参与到案情的分析当中以期达到及时破案, 打击刑事犯罪的目的。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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[2] 王丽丽. 新农村建设对伴人植物多样性的影响[D]. 山西师范大学, 2013. [本文引用:1]
[3] 王仁师. 昆明地区的伴人植物与农田杂草[J]. 云南农业科技, 1983, 1(15): 41~43. [本文引用:2]
[4] RUFFELL A, MCKINLEY J. Forensic geoscience: applications of geology, geomorphology and geophysics to criminal investigations[J]. Earth-Science Reviews, 2005, 69(3): 235~247. [本文引用:1]
[5] 皮建华. 植物检验在司法鉴定中的应用[J]. 中国司法鉴定, 2005 (4): 19~21. [本文引用:1]
[6] 曹菊逸. 花序分类和演化的探讨[J]. 华中师范大学学报 (自然科学版), 1980, 1(14): 120~125. [本文引用:1]