Оценка встречаемости морфологических аномалий в природных популяциях (на примере амфибий)

Л.Я. Боркин, О.C. Безман-Мосейко и С.Н. Литвинчук

Труды Зоологического института РАН, 2012, 316(4): 324–343 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2012.316.4.324

Резюме

В статье представлен новый подход к оценке морфологических аномалий в природных популяциях амфибий. Для различения обычной (фоновой) и массовой встречаемости предлагается принять порог в 5% аномальных особей в выборке (рекомендуемый объем выборки не менее 100 особей). Разработана система количественной оценки, которая включает три группы статистических показателей, позволяющих описать встречаемость аномальных особей и аномалий, а также разнообразие аномалий в природных популяциях. Это –встречаемость аномальных особей (P_as), встречаемость самих аномалий (A), в том числе парциальная (A_p) и относительная (A_r), спектр аномалий (S_a), в том числе индивидуальный (S_ai) и общий (S_ap), показатели μ и h Л.В. Животовского (1980). Анализируются также подходы к измерению сочетанности разных аномалий и перекрывания по спектру аномалий (индексы Мориситы и Чекановского–Сёренсена). Обсуждаются некоторые методические проблемы, влияющие на оценку аномалий (объем выборки, возрастные группы, классификация аномалий и синдромное проявление аномалий).

Ключевые слова

амфибии, аномалии, встречаемость, количественные параметры, спектр

Поступила в редакцию 6 сентября 2012 г. · Принята в печать 19 ноября 2012 г. · Опубликована 25 декабря 2012 г.

Литература

Басарукин А.М. 1984. О некоторых морфологических аномалиях у амфибий Сахалина и Курильских островов. Итоги исследований по вопросам рационального использование и охраны биологических ресурсов Сахалина и Курильских островов. Тезисы докладов II научно-практической конференции. Ноябрь 1984 г. Сахалинский отдел, Географическое общество СССР, Южно-Сахалинск: 62–64.

Басарукин А.М. 1985. Дополнение к морфологическим аномалиям дальневосточной лягушки на Сахалине. XIV конференция молодых ученых и специалистов, посвященная 40-летию Победы советского народа в Великой Отечественной войне (тезисы докладов). Институт морской геологии и геофизики ДВНЦ АН СССР, Южно-Сахалинск: 43.

Басарукин А.М. и Боркин Л.Я. 1984. Распространение, экология и морфологическая изменчивость сибирского углозуба, Hynobius keyserlingii, на острове Сахалин. В кн.: Н.Б. Ананьева и Л.Я. Боркин (Ред.). Экология и фаунистика амфибий и рептилий СССР и сопредельных стран. Ленинград: 12–54 (Труды Зоологического института АН СССР, 124).

Бочков Н.П., Подунова Л.Г., Жученко Н.А., Пономарева О.В., Кириллова Е.А., Катосопа Л.Д. и Некрасова Г.И. 1996. Методические рекомендации. Мониторинг врожденных пороков развития. Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации, [Москва], 22 с.

Вершинин В.Л. 1989. Морфологические аномалии амфибий городской черты. Экология, 3: 58–66.

Вершинин В.Л. 2011. Урбанистический градиент и его многолетняя динамика как основа эффективного контроля состояния популяций амфибий. Вопросы герпетологии. Материалы Четвертого съезда Герпетологического общества им. А.М. Никольского 12–17 октября 2009 г. Казань. Санкт-Петербург: 56–65.

Войткевич А.А. 1955. Закономерности в развитии дополнительных конечностей у озерной лягушки в естественных условиях. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии, 32(2): 41–50.

Войткевич А.А. 1965. Массовое образование дополнительных задних конечностей у озерной лягушки. Журнал общей биологии, 26(1): 56–62.

Грейг-Смит П. 1967. Количественная экология растений. Мир, Москва, 359 с.

Животовский Л.А. 1980. Показатель внутрипопуляционного разнообразия. Журнал общей биологии, 41(6): 828–837.

Закс М.М. 2008. О морфологических аномалиях зеленых лягушек (Rana ridibunda, R. lessonae) г. Пензы. Известия Пензенского государственного педагогического университета имени В.Г. Белинского, естественные науки, № 10 (14): 63–65.

Замалетдинов Р.И. 2003. Морфологические аномалии в городских популяциях бесхвостых амфибий (на примере г. Казани). Современная герпетология, Саратов, 2: 148–153.

Ибрагимова Д.В. и Стариков В.П. 2011. Морфологические особенности остромордой лягушки (Rana arvalis) города Сургут. Вопросы герпетологии. Материалы Четвертого съезда Герпетологического общества им. А.М. Никольского 12–17 октября 2009 г. Казань. Санкт-Петербург: 101–104.

Камкина И.Н. 2001. Популяции земноводных в городе Нижний Тагил. Вопросы герпетологии. Материалы Первого съезда Герпетологического общества имени А.М. Никольского 4–7 декабря 2000 г. Пущино-на-Оке. Пущино–Москва: 115–117.

Коваленко Е.Е. 1996а. Анализ изменчивости крестца Anura. Сообщение 1. Метод анализа изменчивости крестца бесхвостых амфибий. Зоологический журнал, 75(1): 52–66.

Коваленко Е.Е. 1996б. Анализ изменчивости крестца Anura. Изменчивость крестца у представителей рода Rana. Зоологический журнал, 75(2): 222–236.

Коваленко Е.Е. 2000а. Изменчивость посткраниального скелета бесхвостых амфибий (Amphibia, Anura). Диссертация доктора биологических наук в виде научного доклада. Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 117 с.

Коваленко Е.Е. 2000б. Массовые аномалии конечностей у бесхвостых амфибий. Журнал общей биологии, 61(4): 412–427.

Коваленко E.E. 2001. Методологические проблемы биоиндикации. Вопросы герпетологии. Материалы Первого съезда Герпетологического общества имени А.М. Никольского 4–7 декабря 2000 г. Пущино-на-Оке. Пущино–Москва: 124–126.

Коваленко Е.Е. и Кружкова Ю.И. 2000. Аномалии задних конечностей у лабораторной шпорцевой лягушки Xenopus laevis (Anura, Pipidae). 1. Феномен массовых аномалий. Вестник Санкт-Петербургского университета, серия 3, биология, вып. 1 (№ 3): 3–21.

Куртяк Ф.Ф. 2005. Аномалії розвитку кінцівок у одностатевих гібридних популяціях Rana kl. esculenta Linne, 1758 (Amphibia, Anura, Ranidae) на теренах рівнинного Закарпаття. Матеріали Першої конференції Українського герпетологічного товариства (10–12 жовтня 2005 р., Київ). Зоомузей ННПМ НАН України, Київ: 87–90.

Куртяк Ф.Ф. 2010. Аномалії розвитку Pelophylax klepton esculenta Linnaeus, 1758 (Amphibia, Anura, Ranidae) з теренів Закарпаття. Науковий вісник Ужгородського університету, серія біологія, вип. 28: 132–134.

Литвинчук С.Н. и Боркин Л.Я. 2009. Эволюция, систематика и распространение гребенчатых тритонов (Triturus cristatus complex) на территории России и сопредельных стран. Европейский Дом, Санкт-Петербург, 590 с., 24 с. цветной вклейки.

Микитинец Г.И. 2012. Морфологические вномалии у бесхвостых амфибий степной зоны Украины. Вопросы герпетологии. Материалы Пятого съезда Герпетологического общества им. А.М. Никольского. 25–28 сентября 2012 г. Минск, Беларусь. Право и экономика, Минск: 197–202.

Микитинець Г.І. и Сурядна Н.М. 2008. Аномалії та морфологічна специфіка озерних жаб (Pelophylax ridibundus) у межах Запорізької області. Вісник Запорізького національного університету, біологічні науки, № 1: 170–174.

Некрасова О.Д. 2008. Классификация аномалий бесхвостых амфибий. Праці Українського герпетологічного товариства, Київ, 1: 55–58.

Некрасова О.Д., Межжерин С.В., Морозов-Леонов С.Ю. и Сытник Ю.М. 2007. Случай массовой полимелии у озерных лягушек (Rana ridibunda Pall., 1771) Киева. Науковий вісник Ужгородського університету, серія біологія, вип. 21: 92–95.

Неустроева Н.С. 2011. Особенности морфогенеза скелета бесхвостых амфибий в градиенте урбанизированной среды. Вопросы герпетологии. Материалы Четвертого съезда Герпетологического общества им. А.М. Никольского, 12–17 октября 2009 г. Казань. Санкт-Петербург: 191–196.

Неустроева Н.С. 2012. Морфологическая изменчивость скелета представителей рода Rana в условиях антропогенной дестабилизации среды. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Казань, 22 с.

Неустроева Н.С. и Вершинин В.Л. 2011. Скелетные отклонения бесхвостых амфибий в условиях урбанизации. Вестник Оренбургского государственного университета, № 4 (123): 85–90.

Песенко Ю.А. 1982. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. Наука, Москва, 287 с.

Полежаев Л.В. 1944. Явление природной безногости у бесхвостых амфибий и его значение для механики развития. Доклады Академии наук СССР, новая серия, 42(9): 418–422.

Пястолова О.А. и Вершинин В.Л. 1989. Практика экологического мониторинга на основе индикационных показателей амфибий. Вопросы герпетологии. Седьмая Всесоюзная герпетологическая конференция Авторефераты докладов. Киев, 26–29 сентября 1989 г. Наукова думка, Киев: 205–206.

Спирина Е.В. 2006. Морфологические аномалии у бесхвостых амфибий. Тезисы докладов XIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» 12–15 апреля 2006 г. Секция биология. МАКС-Пресс, Москва: 215–216.

Спирина Е.В. 2009. Морфологические аномалии Rana ridibunda Pall. как индикаторы качества окружающей среды. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, № 1(21): 228–230.

Файзулин А.И. 2011. О морфологических аномалиях бесхвостых земноводных (Anura, Amphibia) Волжского бассейна. Працi Украiнського герпетологiчного товариства, Киïв, 3: 201–207.

Файзулин А.И. и Чихляев И.В. 2006. Морфологические аномалии бесхвостых амфибий (Anura, Amphibia) Среднего Поволжья. Актуальные проблемы герпетологии и токсинологии, Тольятти, 9: 178–182.

Хэйек Л.-Э.С. 2003. Анализ данных по биоразнообразию земноводных. В кн.: В.Р. Хейер, М.А. Доннелли, Р.В. МакДайермид, Л.-Э.С. Хэйек и М.С. Фостер (Ред.). Измерение и мониторинг биологического разнообразия: стандартные методы для земноводных. КМК, Москва: 221–283.

Bishop D.W. 1947. Polydactyly in the tiger salamander. The Journal of Heredity, 38(10): 290–293.

Blaustein A.R. and Johnson P.T.J. 2003. The complexity of deformed amphibians. Frontiers in Ecology and the Environment, 1(2): 87–94. https://doi.org/10.1890/1540-9295(2003)001[0087:TCODA]2.0.CO;2

Borkin L.J. and Pikulik M.M. 1986. The occurrence of polymely and polydactyly in natural populations of anurans of the USSR. Amphibia–Reptilia, 7(3): 205–216. https://doi.org/10.1163/156853886X00019

Burkhart J.G., Ankley G., Bell H., Carpenter H., Fort D., Gardiner D., Gardner H., Hale R., Helgen G.C., Jepson P., Johnson D., Lannoo M., Lee D., Lary J., Levey R., Magner J., Meteyer C., Shelby M.D. and Lucier G. 2000. Strategies for assessing the implications of malformed frogs for environmental health. Environmental Health Perspectives, 108(1): 83–90. https://doi.org/10.1289/ehp.0010883

Converse K.A., Mattsson J. and Eaton-Poole L. 2000. Field surveys of Mid-western and Northeastern Fish and Wildlife Service lands for the presence of abnormal frogs and toads. Journal of the Iowa Academy of Science, 107(3): 160–167.

D’Amen M., Salvi D., Vignoli L., Bombi P. and Bologna M.A. 2006a. Malformation occurrence in two Triturus species (T. carnifex and T. vulgaris) from three localities in Central Italy: description and possible causes. Riassunti del 6° Congresso Nazionale della Societas Herpetologica Italica (Roma, 27 settembre – 1 ottobre 2006). Stilgrafica, Roma: 58–59.

Dubois A. 1974. Polydactylie massive, associée à la clinodactylie, dans une population de Rana graeca. Remarques sur la polydactylie faible et la clinodactylie chez Bufo bufo. (Amphibiens, Anoures). Bulletin de la Société Zoologique de France, 99(3): 505–521.

Dubois A. 1979. Anomalies and mutations in natural populations of the Rana esculenta complex (Amphibia, Anura). Mitteilungen aus dem Zoologischen Museum in Berlin, 55(1): 59–87. https://doi.org/10.1002/mmnz.4830550108

Eaton B.R., Eaves S., Stevens C., Puchniak A. and Paszkowski A.C. 2004. Deformity levels in wild populations of the Wood Frog Rana sylvatica in three ecoregions of western Canada. Journal of Herpetology, 38(2): 283–287. https://doi.org/10.1670/95-03N

Flax N.L. and Borkin L.J. 1997. High incidence of abnormalities in anurans in contaminated industrial areas (eastern Ukraine). In: W. Böhme, W. Bischoff and T. Ziegler (Eds.). Herpetologia Bonnensis. Bonn: 119–123.

Flyaks N.L. and Borkin L.J. 2004. Morphological abnormalities and heavy metal concentrations in anurans of contaminated areas, eastern Ukraine. Applied Herpetology, 1: 229–264. https://doi.org/10.1163/157075403323012205

Garcia-Muñoz E., Jorge F., Rato C. and Carretero M.A. 2010. Four types of malformations in a population of Bufo boulengeri (Amphibia, Anura, Bufonidae) from the Jbilet Mountains (Marrakech, Morocco). Herpetological Notes, 3: 267–270.

Gardiner D.M. and Hoppe D.M. 1999. Environmentally induced limb malformations in mink frogs (Rana septentrionalis). Journal of Experimental Zoology, 284: 207–216. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-010X(19990701)284:2<207::AID-JEZ10>3.0.CO;2-B

Gardiner D.M., Ndayibagira A., Grün F. and Blumberg B. 2003. Deformed frogs and environmental retinoids. Pure and Applied Chemistry, 75(11–12): 2263–2273. https://doi.org/10.1351/pac200375112263

Garratt M.W. and Steinhorst R.K. 1976. Testing for significance of Morisita’s, Horn’s and related measures of overlap. American Midland Naturalist, 96(1): 245–251. https://doi.org/10.2307/2424587

Griffiths R.A. 1981. Physical abnormalities and accessory limb growth in the smooth newt, Triturus vulgaris. British Journal of Herpetology, 6(5): 180–182.

Horn H.S. 1966. Measurement of “overlap” in comparative ecological studies. The American Naturalist, 100(914): 419–424. https://doi.org/10.1086/282436

Johnson P.T.J., Lunde K.B., Zelmer D.A., and Werner J.K. 2003. Limb deformities as an emerging parasitic disease in amphibians: evidence from museum specimens and resurvey data. Conservation Biology, 17(6): 1724–1737. https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2003.00217.x

Lada G.A. 1999. Polydactyly in anurans in the Tambov Region (Russia). Russian Journal of Herpetology, 6(2): 104–106.

Lannoo M. 2008. Malformed Frogs. The Collapse of Aquatic Ecosystems. University of California Press, Berkeley – Los Angeles – London, 270 p. https://doi.org/10.1525/9780520942530

Linton L.R., Davies R.W. and Wrona F.J. 1981. Resource utilization indices: an assessment. Journal of Animal Ecology, 50(1): 283–292. https://doi.org/10.2307/4045

Machado C., Kwet A. and Schlüter A. 2010. Polydactyly and polymely in two populations of Rana temporaria and Pelophylax esculentus (Anura, Ranidae) in southern Germany. Salamandra, 46(4): 239–242.

Mangold O. 1921. Situs inversus bei Triton. Archiv für Entwicklungsmechanik der Organismen, 48(4): 505–516. https://doi.org/10.1007/BF02554576

Meteyer C.U. 2000. Field guide to malformations of frogs and toads with radiographic interpretations. Biological Science Report USGS/BRD/BSR–2000–2005: [1–2]+1–16+1–2 (U.S. Geological Survey).

Meyer-Rochow V.B. and Asashima M. 1988. Naturally occurring morphological abnormalities in wild populations of the Japanese newt Cynops pyrrhogaster (Salamandridae; Urodela; Amphibia). Zoologischer Anzeiger, 221(1/2): 70–80.

Mizgireuv I.V., Flax N.L., Borkin L.J. and Khudoley V.V. 1984. Dysplastic lesions and abnormalities in amphibians associated with environmental conditions. Neoplasma, 31(2): 175–181.

Morisita M. 1959a. Measuring of the dispersion of individuals and analysis of the distributional patterns. Memoirs of the Faculty of Science, Kyushu University, Fukuoka, series E (biology), 2(4): 215–235.

Morisita M. 1959b. Measuring of interspecific association and similarity between communities. Memoirs of the Faculty of Science, Kyushu University, Fukuoka, series E (biology), 3(1): 65–80.

Ouellet M., Bonin J., Rodrigue J., DesGranges J.-L. and Lair S. 1997. Hindlimb deformities (ectromelia, ectrodactyly) in free-living anurans from agricultural habitats. Journal of Wildlife Diseases, 33: 94–105. https://doi.org/10.7589/0090-3558-33.1.95

Peltzer P.M., Lajmanovich R.C., Sanchez L.C., Attademo A.M., Junges C.M., Bionda C.L., Martino A.L. and Bassó A. 2011. Morphological abnormalities in amphibian populations from the mid-eastern region of Argentina. Herpetological Conservation and Biology, 6(3): 432–442.

Piha H., Pekkonen M. and Merilä J. 2006. Morphological abnormalities in amphibians in agricultural habitats: a case study of the Common frog Rana temporaria. Copeia, 4: 810–817. https://doi.org/10.1643/0045-8511(2006)6[810:MAIAIA]2.0.CO;2

Puky M. and Fodor A. 2002. Occurrence of amphibian deformities along the Hungarian section of the River Danube, Tisza and Ipoly. International Association for Danube Research, Tulcea, 34: 845–852.

Ricklefs R.E. and Lau M. 1980. Bias and dispersion of overlap indices: results of some Monte Carlo simulations. Ecology, 61(5): 1019–1024. https://doi.org/10.2307/1936817

Rostand J. 1951. Sur la polydactylie des Batraciens anoures. Bulletin Biolologique de la France et de la Belgique, 85(2): 113–136.

Rostand J. 1959. L’anomalie P chez la grenouille verte (Rana esculenta L.). Bulletin Biolologique de la France et de la Belgique, 93(1): 7–15.

Rostand J. 1971. Les étangs à Monstres. Histoire d’une recherche (1947–1970). Éditions Stock, Paris, 89 p.

Rothschild B.M., Schultze H.-P. and Pellegrini R. 2012. Herpetological Osteopathology. Annotated Bibliography of Amphibians and Reptiles. Springer, New York–Dordrecht–Heidelberg–London, XII+450 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-0824-6_10

Tyler M.J. 1989. Australian frogs. Viking O’Neil, Victoria, 220 p.

Vershinin V.L. 1995. Types of morphological anomalies of amphibians in urban regions. In: S.L. Kuzmin, C.K. Dodd and M.M. Pikulik (Eds.). Amphibian Populations in the Commonwealth of Independent States: Current Status and Declines. Pensoft, Moscow: 91–98.

Vershinin V.L. 2002. Ecological specificity and microevolution in amphibian populations in urbanized areas. Advances in Amphibian Research in the Former Soviet Union, Sofia–Moscow, 7: 1–161.