CC BY
0
MORPHOMETRIC FORMULA FOR FIELD DETERMINATION OF THE SEX OF STEPPE EAGLE (AQUILA NIPALENSIS) NESTLINGS IN ALTAI-SAYAN REGION
Andreyenkova N.G (Institute of Molecular and Cellular Biology SB RAS, Novosibirsk, Russia) Shalnova M.A. (Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia) Karyakin I.V., Shnayder E.P. (Russian Raptor Research and Conservation Network; Sibecocenter LLC, Novosibirsk, Russia)
Contact:
Natalya Andreyenkova [email protected]
Maria Shalnova
shalnovamasha@gmail.
com
Igor Karyakin [email protected]
Elena Shnayder [email protected]
Recommended citation: Andreyenkova N.G, Shalnova M.A., Karyakin I.V., Shnayder E.P. Morphometric Formula for Field Determination of the Sex of Steppe Eagle (Aquila nipalensis) Nestlings in Altai-Sayan Region. - Raptors Conservation. 2023. S2: 273-276. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-273-276 URL: http://rrrcn. ru/en/archives/35073
Rapid sex determination of Steppe Eagle (Aquila nipalensis) nestlings without laboratory diagnostics is necessary for a variety
of tasks. When working directly on a nest, it is important to know the sex of nestlings during population monitoring, ringing and tagging with GPS transmitters. Sex determination is also necessary when working with sick and injured birds, in rehabilitation centers, which do not always have the opportunity and time for genetic analysis. Experienced ornithologists in most cases can quite accurately determine the sex of nestling by eye, but this does not always work, and not all researchers have sufficient experience.
The Steppe Eagle has a noticeable sexual dimorphism in size, which is well manifested even in 45-day-old nestlings. However, the size ranges of females and males overlap greatly, so one cannot reliably determine sex simply by measuring any one part of the bird's body. We have developed morpho-metric discriminant formulas that allow us to determine with high accuracy the sex of a Steppe Eagle nestlings in Altai-Sayan region, using the size of the tarsus, claws, beak, and tail feathers. The formulas were obtained based on measurements of (n=52) 55-65-day-old nestlings (25 males and 27 females) born in 2019. The nestling sex was determined genetically by amplification of the CHD1 gene intron, which has different length in Z and W sex chromosomes of most bird species. We analyzed relationship between various mor-phometric characteristics of the nestling and its sex and obtained formulas that correctly determine the sex of 51 out of 52 nestlings in the initial sample and 32 out of 33 nestlings in the test sample (born in 2021).
Our discriminant formulas use both direct measurement values and ratios of different
measurements to each other. In order to obtain the best formula, we altered the set of variables used and eventually chose several formulas that show the best results. These formulas can be used simultaneously to improve the accuracy of the determination. Despite the fact that the size of the tarsus, claws and beak in 55-65 day old nestlings is already quite stable, and the length of the feathers changes quickly, the formula obtained using the length of the tail gave better results than without using it.
Statistical analysis showed that females and males of the Steppe Eagle have the most significant differences in tarsus diameter: it is, on average, larger in females. Differences are already noticeable in 45-day-old nestlings, whose paws almost reach the size of those of an adult bird. Moreover, the longitudinal and transverse tarsus diameters weakly correlate with each other and even more weakly with the sizes of beak, claws, and feathers, but they correlate with sex more than other measurements. This is what makes it possible to determine the sex of nestlings in the nest with a fairly high accuracy. However, analysis of nestlings born in 2022, when the depression of pika population led to a severe shortage of food for the Steppe Eagles, shows that with severe underfeeding and a lack of subcutaneous fat, female tarsus turn out to be abnormally thin, and the formula often incorrectly identifies such nestlings as males. Therefore, we developed a separate formula for determining the sex of nestlings with obvious lack of mass, which in turn less accurately determines the sex of normal nestlings. Thus, when using morphometry to determine sex, it is necessary to take into account the body condition of the nestling.
The study was supported by the Basic Research Program FWGZ-2021-0014.
РАЗРАБОТКА МОРФОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПОЛЕВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛА ПТЕНЦОВ СТЕПНОГО ОРЛА {АОиНА NIPALENSIS) В АЛТАЕ-САЯНСКОМ РЕГИОНЕ
Андреенкова Н.Г. (Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН, Новосибирск, Россия)
Шальнова М.А. (Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия) Карякин И.В., Шнайдер Е.П. (Российская сеть изучения и охраны пернатых хищников; ООО «Сибэкоцентр», Новосибирск, Россия)
Контакт:
Наталья Андреенкова [email protected]
Мария Шальнова shalnovamasha@gmail.
Игорь Карякин [email protected]
Елена Шнайдер [email protected]
Measurement of the Steppe Eagle (Aquila nipalensis): width of the mouth - at the left, length of the hind talon - at the right.
Photos by L. Zinevich and P. Mestri.
Измерение степного орла (Aquila nipalensis): ширина (разрез) рта - слева, длина заднего когтя -справа.
Фото Л. Зиневич и П. Местри.
Дала кыранынын (Aquila nipalensis) вл-шемт алу: аузынын ет (кимасы) - сол жакта, арткы тырнактын узындыгы - он жакта. Л. Зиневич пен П. МестриЫц фотосы.
Рекомендуемая цитата: Андреенкова Н.Г., Шальнова М.А., Карякин И.В., Шнайдер Е.П. Разработка мор-фометрической формулы для полевого определения пола птенцов степного орла (Aquila nipalensis) в Алтае-Саянском регионе. - Пернатые хищники и их охрана. 2023. Спецвып. 2. С. 273-276. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-273-276 URL: http://rrrcn.ru/ru/archives/35073
Быстрое определение пола птенцов степного орла (Лцнйа тра1епв1в) без лабораторной диагностики необходимо для самых разных задач. При работе непосредственно на гнезде пол птенца важно знать в ходе мониторинга состава популяции, при кольцевании и при установке СРБ-передатчиков. Определение пола также бывает необходимо при работе с больными и ранеными птицами, в центрах реабилитации, которые далеко не всегда располагают возможностями и временем для генетического анализа. Опытные орнитологи в большинстве случаев довольно точно определяют пол птенцов на глаз, однако это не всегда работает, да и не все исследователи обладают достаточным опытом.
У степного орла существует заметный половой диморфизм по размерам, который хорошо проявляется даже у птенцов 45-дневного возраста. Однако диапазоны размеров самок и самцов сильно перекрываются, поэтому нельзя достоверно определить пол, просто измерив какую-то одну часть тела птицы.
Мы разработали морфометрические дискриминантные формулы, которые позволяют с высокой достоверностью определить пол птенца степного орла из популяции Алтае-Саянского региона, используя размеры цевки, когтей, клюва и рулевых перьев. Формулы были получены на основе измерений 52 птенцов (25 самцов и 27 самок) в возрасте 55-65 дней 2019 года рождения. Пол птенцов определялся генетически с помощью амплификации интрона гена СИ01, длина которого различается на половых хромосомах Z и Ш большинства видов птиц. Мы проанализировали зависимость между различными морфометрическими характеристиками птенца и его полом и получили формулы, которые правильно определяют пол 51 из 52 птенцов исходной выборки и 32 из 33 птенцов проверочной выборки (2021 года рождения).
Наши дискриминантные формулы используют как значения прямых измерений, так и отношения разных величин друг к другу. Для того чтобы получить наилучшую формулу, мы варьировали набор используемых переменных и в итоге выбрали несколько формул, которые показывают наилучшие результаты. Эти формулы можно использовать одновременно для повышения точности определения. Несмотря на то, что размеры цевки, когтей и клюва у птенцов 55-65 дней уже достаточно стабильны, а длина перьев очень быстро меняется, формула, полученная с использованием длины хвоста, давала лучшие результаты, чем без её использования.
Оказалось, что самки и самцы степного орла имеют наиболее значимые
com
различия в диаметре цевки: у самок он, в среднем, больше. Различия заметны уже у 45-дневных птенцов, лапы которых практически достигают размеров лап взрослой птицы. Причем продольный и поперечный диаметры цевки слабо коррелируют друг с другом, ещё более слабо - с размерами клюва, когтей и перьев, но при этом более других измерений коррелируют с полом. Именно это позволяет определять пол птенцов в гнезде с достаточно высокой точностью. Однако, исследуя выборку птенцов 2022 года рождения, когда депрессия пищухи привела к сильному дефициту корма для степных орлов, мы обнаружили,
что при жёстком недокорме и недостатке подкожного жира цевки самок оказываются ненормально худыми, и формула часто неправильно определяет таких птенцов как самцов. Поэтому мы разработали отдельную формулу для определения пола птенцов с явным недостатком массы, которая, в свою очередь, менее точно определяет пол нормальных птенцов. Таким образом, при использовании морфометрии для определения пола, нужно обязательно учитывать индекс упитанности птенца.
Исследование поддержано программой фундаментальных научных исследований БШС7-2021-0014.
АЛТАЙ-САЯН АЙМАГЫНДА ДАЛА КЫРАНЫ (AQUILA NIPALENSIS) БАЛАПАНДАРЫНЫН ЖЫНЫСЫН ДАЛАЛЫК ЖАГДАЙДА АНЫКТАУ YШIН МОРФОМЕТРЛ1К ФОРМУЛА ДАЙЫНДАУ
Андреенкова Н.Г. (Молекулярлын; жене жасушалын; биология институты PFA СБ, Новосибирск, Ресей)
Шальнова М.А. (Новосибирск мемлекеттiк университетi, Новосибирск, Ресей) Карякин И.В., Шнайдер Е.П. (Канатты жыртн;ыштарды зерттеу жене крргау ресейлiк желiсi; «Сiбiр экологиялын; орталыгы» ЖШК, Новосибирск, Ресей)
Контакт:
Наталья Андреенкова [email protected]
Мария Шальнова shalnovamasha@gmail.
Игорь Карякин [email protected]
Елена Шнайдер [email protected]
¥сынылатын дэйексвз: Андреенкова Н.Г., Шальнова М.А., Карякин И.В., Шнайдер Е.П. Алтай-Саян айма-гында дала ^ыраны (Aquila nipalensis) балапандарынын жынысын далальщ жагдайда аньщтау ушш мор-фометрлж формула дайындау. - Пернатые хищники и их охрана. 2023. Спецвып. 2. С. 273-276. DOI: 10.19074/1814-8654-2023-2-273-276 URL: http://rrrcn.ru/ru/archlves/35073
Зертханалык диагностика жасамай дала кыраны (Aquila nipalensis) балапанынын жынысын аныктау сан килы максаттарга кажет. Тжелей уямен эрекетке тускенде популяция ^рамын бакылау, сакина-лау жэне GPS ^рылгыны орнату кезш-де балапан жынысын б1лу аса манызды. Сонымен бiрге жынысты аныктау ауру жэне жаракат кvстармен жумыс ктеген-де, генетикалык талдауга кейде мумктн-шiлiгi де, уакыты да тыгыз болатын онал-ту орталыктарында да кажет. Тэжiрибелi орнитологтар кеп жагдайда балапан жынысын бiр караганнан накты аныктайды, алайда эркез сэтт аныктау мумкгн емес, онын усттне зерттеушлерддн бэрi тугел мол тэжiрибелi бола бермейдi.
Дала кыранында айкын жыныс ди-морфизмi бар, мелшерi бойынша тiптi 45-кvндiк балапанда да анык байкала-ды. Аналык пен аталыктардын келемi
аукымы да катты езгермел1, сондык-тан кустын белгШ 6ip дене белМн ел-шеу аркылы онын накты жынысын аныктау мумкш емес. Бiз Алтай-Саян аймагындагы дала кыраны популяция-сы балапанынын жынысын аныктай-тын морфометрлж дискриминанттык формулалар даярлап шыгардык. Оган кустын жiлiншiгi, тырнагы, тумсыгы жэне багыттаушы кауырсынынын мел-шерi колданылды. Бул формулалар 2019 жылы туылган 55-65 кvндiк 52 (25 еркек и 27 ургашы) балапан мелшерш елшеу негiзiнде алынды. Балапан жы-нысы генетикалык тургыда CHD1 гет-нiн интроны амплификациясы аркылы аныкталады. Бул ген узындыгы кеп кус турлершде Z жэне W жыныстык хромо-сомасында айырылады. Бiз балапаннын тvрлi морфометрлiк сипаттамалары мен жынысы арасындагы байланыс-
com
Fig. 1. Dependence of the longitudinal tarsus diameter (SHC2) on transverse tarsus diameter (SHC1) in Steppe Eagle nestlings (blue dots are females, red square are males) - at the left, and box plots of the distribution of longitudinal tarsus diameter in females and males nestlings of the steppe eagle (dots indicate the median values, whiskers are extreme 25% of values) - at the right.
Рис. 1. Зависимость продольного диаметра цевки (SHC2) от поперечного (SHC1) у птенцов степного орла (синие точки - самки, красные квадраты - самцы) - слева и диаграммы распределения продольного диаметра цевки у птенцов степного орла, отдельно для самок и самцов (точки - медианные значения, усы - крайние 25% значений) - справа.
1 сурет. Аала бурпттт балапандарында (квк н^телер - аналыктар, кызыл шаршылар - аталыктар) - жШншжтт бойлык диаметртт (SHC2) квлденен диаметрте (SHC1) тэуелдыт - сол жакта жэне дала кыранынын балапандарыда жШшшжтт бойлык диаметртт таралу диаграммалары, аналыктары мен аталыктары ушт бвлек (н^телер - орташа мэндер, муртшалар - мэндердт шектен 25%-ы) - он жакта.
Fig. 2. Sex determination of steppe eagles using PCR of the CHD1 gene intron. Males that carry two Z chromosomes produce one band, while females (Z and W chromosomes) produce two bands in gel electrophoresis.
Рис. 2. Определение пола степных орлов с помощью ПЦР ин-трона гена CHD1. У самцов, которые несут две Z-хромосомы, получается один продукт, а у самок (Z- и W-хромосомы) - два продукта разного размера, которые легко отличаются при гель-электрофорезе.
2 сурет. CHD1 гентт интронынын ПТР квмегiмен дала кырандарынын жынысын аныктау. ЕК Z хромосомасын тасымалдайтын аталыктар бiр вmмдi шыгарады, ал аналыктар (Z жэне W хромосомалары) гель'дж электрофорез аркылы онай ажыратылатын эртyрлi мвлшердегi екi втм шыгарады.
ты талдадык жэне одан бастапкы ipiK-теуде 52 балапаннын 51-i жэне тексеру ipiKTeyiHAe 33 балапаннын 32-cîhîh (2021 жылы туылган) жынысын дэл аныктай-тын формулалар алдык-
Бiздiн дискриминанттык формулалар тжелей елшеу нэтижелерш, эрi тvрлi шамалар катынасын да колданады. Ен iMiMAi формуланы шыгару ушш, 6i3 колданыстагы ауыспалылар жинагын тvрленAiрш отырдык жэне сонында ен уздж нэтиже берген бiрнеше формуланы тандадык- Бул формулаларды аныктау дэлдМн арттыру ушш де колдануга болады. 55-65 кундж балапандардын жШншМ, тырнагы жэне тумсыгы мелшерi айтарлыктай турактанса да, кауырсын узындыгы тез езгерш отырса да, куйрыгынын узындыгын колданбай алган формуладан гер^ керiсiнше, оны колдана отырып алган формула кере-мет нэтиже бердь
Аталык жэне аналык дала кыранда-ры жШншМнш диаметрiнAе ерекше
айырмашылык бар екенi аныкталды: орташа есеппен аналыктарында жал-пактау. Табаны ересек кус табанынын мелшерше жететiн 45 куцадк балапан-дарда-ак айырмашылык байкалады. Сонымен катар жiлiншiктiн бойлык жэне келденен диаметрi езара элсiз байланысады, ал тумсыгы, тырнагы жэне кауырсыны мелшерiмен одан да нашар катынасады, алайда баска ел-шемдерде жыныспен езара жаксы бай-ланыста. Бул уядагы балапандардын жынысын ете жогары дэлдiкпен анык-тауга мvмкiндiк бередi. Дегенмен, iрiк-телген 2022 жылы туылган балапандар-ды зерттей келе, кэдiмгi шикылдактын токырауы дала кырандары азыгынын тапшылыгына экеп согып, азыкты жа-рытпай беруден жэне терi астындагы майдын кемдiгiнен аналыктарда жь лшшж эдеттен тыс жука болатынын аныктадык жэне формула кебiнесе мундай балапандарды аталык деп кате аныктайды. Сондыктан бiз аз салмак-ты балапандардын жынысын аныктау vшiн белек формула дайындадык, ол ез кезегшде калыпты балапандардын жынысын аз дэлдiкпен аныктайды. Тvйiндей келгенде, жынысты аныктау ушш морфометрияны колданганда мiндеттi турде кустын семiздiк керсет-кiшiн есепке алу кажет.
Зерттеуге FWGZ-2021-0014 iргелi гы-лыми зерттеулер багдарламасы колдау керсеттi.
