CC BY
118
ИЗУЧЕНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ТЕЛА САМОК И САМЦОВ КЛОПА-СОЛДАТИКА (PYRRHOCORIS APTERUS LINNAEUS, 1758) МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОРФОМЕТРИИ
И.В. Батлуцкая, О.А. Маканина
Белгородский государственный университет
Изучение особенностей половой структуры популяций клопа-солдатика является существенным дополнением к комплексным подходам, применяемым с целью проведения интегральной оценки качества среды (Маканина и др., 2009).
Наше исследование показало, что анализ данных, полученных при исследовании различных биот с помощью клопа-солдатика, должен проводиться раздельно у самцов и у самок, поскольку разнополые особи по-разному реагируют на изменения условий обитания.
Использование модифицированной методики компьютерной морфомет-рии позволило сравнить самцов и самок по форме и размерам тела. Впервые была разработана и применена модифицированная методика прижизненного изучения изменчивости элементов меланизированного рисунка покрова клопа-солдатика (Батлуцкая и др., 2010).
Данная методика позволяет проводить многочисленные серийные выборки из природных популяций клопа-солдатика, не нарушая сложившейся структуры популяций. Полученное сканированное изображение насекомого можно использовать для метода компьютерной морфометрии, без повторного исследования насекомых. Метод компьютерной морфометрии позволяет провести объективное сравнение морфологических параметров тела разнополых особей.
Применение предлагаемого комплекса современных адаптированных методик позволяет перевести исследование половой структуры популяций клопа-солдатика в рамки экологического мониторинга.
Анализ изменчивости формы и размера тела клопа-солдатика с учетом половой принадлежности особей проводили на примере популяционных выборок, собранных на территории Алексеевского (популяции №1-4) и Старо-оскольского (популяции №5-9) районов Белгородской области в мае-июле 2009 года.
Сравнение самцов и самок проводили по размеру центроида. Этот показатель характеризует общие размеры тела - корень квадратный из суммы квадратов расстояний от каждой ландмарки (метки) до центра изображения. Обработка материала из Алексеевского района показала наличие различий между особями разных полов по направлениям изменчивости формы тела (рис. 1).
№ 4 - выб. 2
Популяция
Рис. 1. Размер центроида особей клопа-солдатика из популяций Алексеевского района
На рис. 1 видно, что размеры центроида самок находятся в диапазоне от 1,50 до 1,60; самцов - от 1,50 до 1,62. Важно отметить сходство самцов и самок из популяции №3 по размерам центроида, которые расположены в диапазоне от 1,50 до 1,58. Эффективность правильной диагностики при дискриминации составила 88,9%. Критерий Уэлша ^ показал, что половые различия по размерам центроида (тела) статистически значимы: ^ = 34,51; = = 212; р < 0,001. Реальный уровень значимостир = 0,000000001622.
Обработка материала из Старооскольского района показала наличие различий между особями разных полов по направлениям изменчивости формы тела (рис. 2).
№ 8 - выб. 5
№ 9 - выб. 5
Популяция
Рис. 2. Размер центроида особей клопа-солдатика из популяций Старооскольского района
На рис. 2 видно, что размеры центроида самок находятся в диапазоне от 7,20 до 8,10; самцов - от 7,20 до 8,00, следовательно, самки достоверно крупнее самцов.
Канонический анализ относительных деформаций (ЯЖ) вдоль первой, второй и третьей канонических переменных (СУЛ1, СУЛ2 и СУЛ3) позволил визуализировать направления изменчивости общей конфигурации тела клопов-солдатиков (рис. 3 - 4).
CVA1 {-)
головной отдел грудной отдел
брюшной отдел
CVA2 (+)
Consensus
CVA1 (+)
СУА2 (-)
Рис. 3. Визуализация направлений изменчивости общей конфигурации тела клопов-солдатиков
На рис. 3 видно, что вдоль первой канонической переменной СУЛ1 наблюдается вытягивание тела и головы в продольном направлении, увеличение относительных размеров меланизированного пятна на переднеспинке с углублением его боковых вырезок и относительное увеличение размера нижнего ряда больших пятен на крыльях при их сближении друг с другом. Вдоль второй канонической переменной СУЛ2 наблюдается изменение размеров тела и головы насекомых в поперечном направлении, рисунок перед-неспинки становится более объемным.
Рис. 4. Визуализация направлений изменчивости общей конфигурации тела клопов-солдатиков
На рис. 4 показаны направления изменений формы тела, которые в основном обусловлены половыми различиями и проявляются вдоль СУА3.
Использование программы ТРБ-ЯвЫ позволило вычислить относительные деформации формы тела анализируемых насекомых. Полученные данные относительных деформаций формы тела особей из популяции № 1 (выборка №4) отражены на рис. 5.
Рис. 5. Полигоны изменчивости формы тела особей клопа-солдатика из популяции №5 в пространстве первых двух относительных деформаций
На рис. 5 видно, что изменчивость формы тела самцов и самок клопа-солдатика в пространстве первых двух относительных деформаций отличаются между собой только в поперечном направлении.
Изменчивость формы тела самцов и самок клопа-солдатика из популяции №3 (выборка №5) представлены на рис. 6.
сч
15
Я"
га &
о Н=Н о
ч к
и н
о к н
о &
о н m
10 -
-5 -
-10
15
ОСамки • Самцы
-15 -10 -5 0 5 10
Первая относительная деформация - RAVI
15
Рис. 6. Полигоны изменчивости формы тела особей клопа-солдатика из популяции №3 в пространстве первых двух относительных деформаций
На рис. 6 видно, что у самок форма тела сильнее изменяется в продольном направлении, по сравнению с самцами. Изменчивость формы тела самцов, согласно данному рисунку, проявляется в поперечном направлении.
Изменчивость формы тела разнополых особей клопа-солдатика из популяции №9 (выборка №5) представлена на рис. 7.
CN
М 10
сч
£Г та й О, о
iD
п
и
й "2 и
Й -4
нн
о
О -6
О -8 £
« ю
О Самки • Самцы
О,
Н -10 -5 0 5 10
И
Первая относительная деформация - К\\г1
Рис. 7. Полигоны изменчивости формы тела особей клопа-солдатика из популяции №14 в пространстве первых двух относительных деформаций
На рис. 7 отчетливо видно, что значимые отличия изменения в направлении формы тела самцов и самок проявляются вдоль первой канонической переменной.
Такие же полигоны изменчивости были проанализированы и по всем другим популяциям.
Таким образом, применение метода компьютерной морфометрии позволило установить, что по направлениям изменчивости формы тела выявлены отличия у разнополых особей клопа-солдатика в выборках №5 из популяций №1 (выборка №4), 3, 6, 9. Отличия в поперечном направлении выявлены у разнополых особей в выборке №4 из популяции №1. Самцы и самки в выборках №5 из популяций №3, 6, 9 отличаются друг от друга в продольном направлении. Установлено, что самки достоверно крупнее самцов проанализированных выборок. Размеры центроида самок отличаются от размеров центроида самцов в среднем на 0,2 - 0,6.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Батлуцкая И.В., Хорольская Е.Н., Болховитина Е.А., Маканина О.А. Оценка состояния среды с использованием информационно-значимых показателей вида-биоиндикатора (на примере Алексеевского района Белгородской области) // Науч. ведомости Белгород. гос. ун-та. Сер. Естественные науки. 2010. №9 (80). С. 80-85.
Маканина О.А., Хорольская Е.Н., Сорокотягина Л.А. Изучение изменчивости клопа-солдатика (Pyrrhocoris apterus L.) с учетом половой принадлежности особей // Бюл. Моск. О-ва испытателей природы. Отд. биологический. М., 2009. Т. 114, вып. 3. Прил. 1, ч. 2. С. 43-45.
STUDYING THE BODY AND SIZE OF BODE MALE AND FEMALE FIRE BUG (PYRRHOCORIS APTERUS LINNAEUS, 1758) BY COMPUTER MORPH-METRIC METHOD
I.V. Batlutskay, О.А. Makanina
Belgorod State University
The test of form and size variability of Pyrrhocoris Apterus' body taking into the account insect individual sex was carried out on the example of popular sampling collected on the territory of Alekseevskiy (popularizations № 1-4) and Starooskolskiy (popularizations № 5-9) districts of Belgorodskaya region in May-July in 2009.
The use of computer morphometry method made it possible to clarify that differences in Pyrrhocoris Apterus' individuals of different sexes were manifested in body form changes in popular samplings № 5 from popularizations № 1 (sampling № 4), 3, 6, 9. Differences in cross direction were manifested in individuals of different sexes in sampling № 4 from popularization № 1. Males and females in samplings № 5 from popularizations № 3, 6, 9 differ from each other in longitudinal direction. It was established that females for certain were bigger than males in tested samplings. Females centroid sizes differ on average on 0,2 - 0,6 from males centroid sizes.
