Изучение географической изменчивости малого прудовика (Galba truncatula) методами классической и геометрической морфометрии

Методы количественного изучения изменчивости раковины брюхоногих моллюсков со спиральной раковиной:
классическая конхометрия
геометрическая морфометрия

Классическая конхометрия
в качестве показателя общих размеров раковины выбирается один из параметров (чаще всего – высота раковины), а форму раковины характеризуют т.н. морфометрические индексы, которые представляют собой простые соотношения линейных промеров (ШР/ВР и т.п.).
Его преимущества – простота и быстрота снятия промеров, простота математической обработки.
Очевидным недостатком конхометрии является то, что при попытках выразить таким способом пропорции раковины (трехмерного объемного объекта) мы не можем анализировать раздельно форму раковины и её размеры.

Геометрическая морфометрмия
В отличие от традиционного подхода, здесь форма раковины (кости, зуба, черепа, листовой пластинки и пр.) выражается через серию т.н. ландмарок, располагаемых вдоль контура изучаемого объекта. С помощью особых статистических процедур для каждой ландмарки вычисляются её координаты, а затем производятся различные преобразования этих координат. Это позволяет не только более точно выразить форму объекта, но и определить количественно меру различий между особями с различной формой.
Такой подход считается более точным и широко используется сейчас для изучения изменчивости раковины моллюсков в различных аспектах – экологическом, географическом, онтогенетическом и т.д.
Более трудоемок и времязатратен.

Объект исследования
Несмотря на то, что этот вид имеет колоссальное практическое значение, являясь промежуточным хозяином трематоды Fasciola hepatica (возбудителя – фасциолёза, заболевания рогатого скота и изредка человека), до сих пор в литературе географическая изменчивость малого прудовика не была изучена.
Galba truncatula, оз.Кочу-Урий

Задачи исследования
Изучить широтную изменчивость размеров раковины Galba truncatula с помощью метода классической конхометрии
Изучить широтную изменчивость формы раковины G. Truncatula с помощью метода геометрической морфометрии
Сопоставление классической и геометрической морфометрии, их эффективности применительно к изучаемому вопросу

Использованный материал
В основу работы легли данные по 195 раковинам Galba truncatula из 21 популяции, широко расположенных в пространстве, от Марокко до Кунашира если смотреть с запада на восток, и от Ямала до Таджикистана, если смотреть в широтном направлении.
Раковины взяты из малакологической коллекции Лаборатории макроэкологии и биогеографии беспозвоночных Санкт-Петербургского государственного университета.

Использованный материал

Использованный материал
Все раковины сначала промерялись по стандартной схеме, а затем были сфотографированы, и полученные цифровые изображения раковин послужили основой геометрико-морфометрического исследования.
Всего использовано 18 ландмарок, оконтуривающих как общий профиль раковины, начиная с её вершины, так и очертания устья.

Использованные статистические алгоритмы
Анализ относительных деформаций
Прокрустово совмещение
Корреляционный анализ
Анализ главных компонент
Расстановка ландмарок производилась с помощью программы tpsDig2, расчеты и визуализация данных – с помощью программ tpsRelw и PAST.

Взаимосвязь между отдельными показателями размера раковины (на примере малого прудовика). Над диагональю – значения коэффициента корреляции Спирмена (rS), под диагональю – значения показателя достоверности (p). Все значения rS статистически значимы (p < 0.05)

Значения коэффициента корреляции Спирмена между различными характеристиками размера раковины и географическими переменными (в скобках – значения p).

Расположение особей малого прудовика в плоскости первой и второй ОД. Приведены изображения раковин, соответствующие крайним значениям ОД.

Визуализация трансформаций раковины вдоль ОД1

Визуализация трансформаций раковины вдоль ОД2

Значения коэффициента корреляции Спирмена между средними выборочными значениями ОД и широтой местности

Зависимость средних выборочных значений ОД1 от широты местности. Приведены уравнение регрессии и коэффициент детерминации (R2)

Зависимость средних выборочных значений ОД2 от широты местности. Приведены уравнение регрессии и коэффициент детерминации (R2)

Результаты обработки данных промеров с помощью АГК

Значения коэффициента детерминации при описании зависимости средних значений многомерных показателей (ОД или ГК) от широты местности полиномиальной моделью второго порядка