Статистический анализ экстерьерных признаков рабочих особей пород медоносной пчелы Apis mellifera carnica Pollmann и Apis mellifera caucasica Gorbatchev

Общая биология

Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 2 (3), с. 119-122

УДК 574.3

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭКСТЕРЬЕРНЫХ ПРИЗНАКОВ РАБОЧИХ ОСОБЕЙ ПОРОД МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ APIS MELLIFERA CARNICA POLLMANN И APIS MELLIFERA CAUCASICA GORBATCHEV

© 2012 г. А.А. Брагазин, А.А. Радаев, А.А. Нижегородцев, Д.Б. Гелашвили

Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского

ecology@bio.unn.ru

Поступила в редакцию 03.04.2012

Проведен статистический анализ экстерьерных признаков рабочих особей пород медоносной пчелы Аpis mellifera carnica Pollmann и Apis mellifera caucasica Gorbatchev. Исследованы внутрисемейные, межсемейные и межпородные различия по значениям экстерьерных признаков. Для проверки наличия межпородных различий по экстерьерным признакам был применен многофакторный дисперсионный анализ на основе двух нормально распределенных признаков: ширины 3-го тергита и кубитального индекса.

Ключевые слова: А. m. carnica Pollm., A. m. caucasica Gorb., экстерьерные признаки, статистический анализ.

Введение

Под апимониторингом [1] понимают оценку состояния окружающей среды с использованием медоносных пчел и продуктов пчеловодства. Целесообразность и адекватность апимониторинга объясняются тем, что жизнь пчелиной семьи тесно связана с внешней средой. Однако введение апимониторинга в практику экологического биомониторинга, как составной его части, требует теоретического и методического обоснования. Так, применение пчел в качестве биоиндикаторов и аккумуляторов загрязнителей окружающей среды основывается на их индикаторной пластичности - различной чувствительности к определенным загрязнителям, поэтому их можно использовать как в качестве реакционных, так и аккумулятивных индикаторов. Перспективным направлением апимониторинга является анализ модификационной изменчивости экстерьер-ных признаков, что, в свою очередь, требует применения корректной процедуры статистического анализа экстерьера особей и сравнения показателей с требованиями стандарта породы.

Настоящая работа посвящена оптимизации оценки породной принадлежности рабочих особей пчелы медоносной с помощью статистического анализа для целей апимо-ниторинга.

Материалы и методы исследований

Для анализа были использованы пчелы двух пород - А. т. сагтса Pollm. и А. т. caucasica Gorb., которые были собраны на племенных пасеках, принадлежащих ФГУ ПППХ «Майкопское» и ГНУ «Краснополянская опытная станция пчеловодства» НИИ Пчеловодства РСХА соответственно. Каждая порода была представлена выборкой из 120 особей рабочих пчел, относящихся к 4 семьям (по 30 особей рабочих пчел из каждой семьи).

Анализ экстерьерных признаков проводили по 5-ти основным морфометрическим признакам рабочих пчел: ширина 3-го тергита (расстояние между выступами 3-го тергита), длина 3-го тергита, длина правого переднего крыла, ширина правого переднего крыла, кубитальный индекс ^). Все промеры экстерьерных признаков выполнялись по стандартной схеме [2-4], изображенной на рисунке.

Измерения экстерьерных признаков производились с помощью стереоскопического микроскопа МБС-9, при этом пользовались окуляром 8х с диоптрийной наводкой со сменной шкалой.

Для проведения статистических анализов применялась программа STATISTICA 6.0 [5]. Проверка на нормальность распределения (критерии Колмогорова - Смирнова, Лиллиефорса, Шапиро - Уилка) исходных данных экстерьерных признаков показала, что нормальному за-

В

Рис. Экстерьерные признаки рабочих особей медоносной пчелы: А - промеры переднего правого крыла: a -длина, Ь - ширина; Б - промеры 3-го тергита: a - условная ширина, Ь - длина; В - переднее правое крыло с тремя кубитальными ячейками I, II, III (соотношение отрезков третьей кубитальной ячейки (bc/ab)x100% дает куби-тальный индекс) [2, 3]

кону отвечает распределение только двух признаков: «ширина 3-го тергита» и «кубитальный индекс». Поэтому в работе применялись как параметрические, так и непараметрические методы статистического анализа.

Результаты морфометрического исследования (доверительные интервалы - М±тХ, при п = 120, р = 0.05, t = 1.96) сравнивались с табличными экстерьерными стандартами исследуемых пород, наиболее информативным среди которых является кубитальный индекс (О [3,

4, 6].

Результаты и их обсуждение

Статистический анализ экстеръерных признаков. На первом этапе исследований был проведен статистический анализ экстерьерных признаков изучаемых пород медоносной пчелы (табл. 1).

Исходя из полученных результатов по эксте-рьерным признакам, можно заключить, что породному стандарту соответствуют следующие признаки: ширина 3-го тергита у А. т. сагтса Pollm. и кубитальный индекс у А. т. сaucasica Gorb. Однако следует отметить, что значение правой границы доверительного интервала для кубитального индекса А. т. сагтса Pollm. оказалось меньше величины породного стандарта, описанного для этой породы в отечественной литературе [3, 4]. В то же время полученное значение кубитального индекса А. т. сагтса

Ро11т. попадает в диапазон стандартных значений, установленных для этой породы Ф. Рутт-нером [7]. Принимая во внимание, что для большинства стандартных значений породных признаков в литературе не приводятся величины погрешностей, можно заключить, что по большинству диагностических признаков обе выборки рабочих пчел незначительно отличаются от породного стандарта.

Для проверки однородности семей по эксте-рьерным признакам использовали генератор случайных чисел, с помощью которого каждая из 8-ми семей, относящихся к двум породам, была разделена на две виртуальные группы по 15 особей. Сравнение таких групп между собой по всей совокупности экстерьерных признаков с помощью критерия Манна - Уитни не выявило статистически значимых различий между особями (р > 0.05), что позволило рассматривать каждую семью как однородную совокупность.

Межсемейные различия в экстеръерных признаках. Для решения вопроса о наличии межсе-мейных различий по каждому из 5-ти экстерь-ерных признаков внутри каждой из пород был применен критерий Крускала - Уоллиса (непараметрический аналог дисперсионного анализа) (табл. 2).

Как видно из табл. 2, все семьи имеют статистически значимые различия по большинству показателей, что говорит о внутрипородной изменчивости. Этот вывод был проверен резуль-

татами дисперсионного анализа межсемейных различий на основе двух нормально распределенных признаков: ширины 3-го тергита и ку-битального индекса (табл. 3). Следует отметить, что применение параметрических и непараметрических критериев дало неоднозначные результаты. Так, параметрический дисперсионный анализ выявил статистически значимые межсе-мейные различия в ширине 3-го тергита у А. т. сагтса Ро11т., отсутствующие в случае использования критерия Крускала - Уоллиса. В то же время у А. т. caucasica вогЬ. межсемей-ные различия по кубитальному индексу статистически значимы были при использовании критерия Крускала - Уоллиса, но отсутствовали в случае применения параметрической статистики. Наблюдемые статистические эффекты

могут быть обусловлены различиями в чувствительности применяемых критериев при имеющих место объемах выборок.

Межпородные различия в экстерьерных признаках. Для проверки наличия межпородных различий по экстерьерным признакам был применен многофакторный дисперсионный анализ в его многомерном варианте на основе двух нормально распределенных признаков: ширины 3 -го тергита и ку-битального индекса.

Результаты многофакторного дисперсионного анализа (табл. 4) свидетельствуют о том, что, несмотря на значительную внутрипородную изменчивость, между породами наблюдаются статистически значимые различия. Причем

Таблица 1

Экстерьерные признаки исследованных рабочих пчел пород медоносной пчелы А т. сагтса Ро11т. и А. т. caucasica вогЪ.

Признак А. т. сагпіса Роїіт. А. т. саисазіса ОогЪ.

Статистические критерии Стандарт Статистические критерии Стандарт

М±т М±т С„, % М±т М±ґт С„, %

Длина 3-го тергита, мм 2.37±0.01 2.35-2.39 2.95 — 2.38±0.01 2.36-2.40 2.10 2.31

Ширина 3-го тергита, мм 4.94±0.01 4.92-4.96 2.83 4.7—5.1 4.85±0.01 4.83-4.87 2.68 47

Ширина крыла, мм 3.22±0.01 3.20-3.24 2.48 3.18 3.13±0.01 3.11-3.15 2.24 3.22

Длина крыла, мм 9.49±0.02 9.45-9.53 1.79 9.26 9.33±0.01 9.31-9.35 1.71 9.37

Кубитальный индекс, % 36.68±0.64 35.41-37.95 19.08 44.3 50.41±0.61 49.20-51.62 13.35 51.2

Таблица 2

Анализ межсемейных различий по экстерьерным признакам рабочих пчел А. т. сагтса Ро11т. и А. т. caucasica вогЪ. с помощью критерия Крускала - Уоллиса

Признак А. т. сагпіса Роїїт. А. т. саисазіса ОогЪ.

Н Р Н Р

Длина 3-го тергита, мм 14.28 < 0.01 19.25 < 0.01

Ширина 3-го тергита, мм 6.10 < 0.11 13.46 < 0.01

Ширина крыла, мм 20.93 < 0.01 3.80 < 0.28

Длина крыла, мм 22.37 < 0.01 22.89 < 0.01

Кубитальный индекс, % 26.86 < 0.01 8.14 < 0.04

Таблица 3

Результаты одномерного дисперсионного анализа межсемейных различий по двум экстерьерным признакам А т. carnica Ро11т. и А. т. caucasica вогЪ.

Признак А. т. сагпіса Роїїт. А. т. саисазіса ОогЪ.

Р Р

Ширина 3-го тергита, мм 2.80 < 0.04 4.90 < 0.01

Кубитальный индекс, % 11.28 < 0.01 2.51 < 0.06

Таблица 4

Результаты многофакторного дисперсионного анализа межпородных различий по двум экстерьерным признакам (ширине 3-го тергита и кубитальному индексу) A. т. carтca Po11m. и A. т. caucasica ^гЪ.

Фактор Критерий Уилкса F р

Семья 0.81 8.40 < 0.01

Порода 0.45 142.0 < 0.01

Семья*Порода 0.94 2.30 < 0.03

наиболее значимым фактором является принадлежность к породе ^ = 142.0, критерий Уилкса

0.45).

Заключение

Полученные данные свидетельствуют, что при проведении апимониторинга необходимо учитывать биологические особенности пород медоносной пчелы, которые могут оказать влияние на результаты мониторинга. Известно, что модификационная (фенотипическая) изменчивость отражает изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Поэтому установление статистически корректной нормы реакции экстерьерных признаков той или иной породы должно предшествовать ее применению в целях апимониторинга. Проведенный статистический анализ экстерьерных признаков экспериментальных выборок рабочих особей медоносной пчелы разных семей показал, что имеет место значимая внутрипородная изменчивость. При этом вопрос о породной принадлежности или степени отклонения тех или иных экспериментальных экстерьерных признаков от стандарта породы не всегда возможен в корректной форме в связи с неполнотой статистических показателей стандарта породы.

Несмотря на внутрипородную изменчивость, многофакторный дисперсионный анализ показал значимые межпородные различия, что дает

возможность оптимизировать выбор породы пчел для целей апимониторинга в конкретном регионе.

Авторы благодарят директора ФГУ ПППХ «Майкопское» С.А. Малькову и зам. директора ГНУ «Краснополянская опытная станция пчеловодства» НИИ Пчеловодства РСХА Е.М. Любимова за представленные образцы пород медоносной пчелы A. m. carnica Pollm. и A. m. caucasica Gorb. и содействие в проведении исследований.

Список литературы

1. Ломаев Г.В., Бондарева Н.В. Концепция экологического апимониторинга // Пчеловодство. 2007. № 3. С. 10.

2. Алпатов В.В. Породы медоносной пчелы. М.: Изд-во Моск. о-ва исп. природы, 1948. 183 с.

3. Николаенко В.П. Племенная работа с пчелами. Ростов н/Д.: Изд-во БАРО-ПРЕСС, 2005. 144 с.

4. Конусова О.Л. и др. Биологическая и хозяйственная оценка семей медоносной пчелы (Apis mel-lifera L.) в некоторых районах Томской области // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 1 (9). С. 29-41.

5. Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. 3-е изд. Учебник. М.: ООО «Бином-Пресс», 2007. 512 с.

6. Кривцов Н.И., Сокольский С.С., Любимов Е.М. Серые горные кавказские пчелы / Изд. 2-е, перераб. и дополн. Сочи: Изд-во Россельхозакаде-мии, 2009. 192 с.

7. Руттнер Ф. Техника разведения и селекционный отбор пчел: практическое руководство / Пер. с нем., 7-е изд., перераб. М.: ACT Астрель, 2006. 166 с.

STATISTICAL ANALYSIS OF EXTERIOR SIGNS OF APIS MELLIFERA CARNICA POLLMANN AND APIS MELLIFERA CAUCASICA GORBACHEV WORKER BEES

A.A. Bragazin, A.A. Radaev, A.A. Nizhegorodtsev, D.B. Gelashvili

A statistical analysis of exterior signs of Apis mellifera carnica Pollmann and Apis mellifera caucasica Gorbatchev worker bees has been carried out. The exterior signs were used to study intra-, inter-family and interbreed differences. For testing interbreed differences, the MANOVA method has been applied for two normally distributed signs: the third tergite width and the size of cubital index.

Keywords: A. m. carnica Pollm., A. m. caucasica Gorb., exterior signs, statistical analysis.