Diversity of the Red Blood Parameters System in the Pigmy Field Mouse and the House Mouse (Rodentia, Muridae) in the Elbrus Region: Multivariate and Information Analyses

M. M. Emkuzheva; Емкужева М. М.; A. Yu. Puzachenko; Пузаченко А. Ю.; F. A. Tembotova; Темботова Ф. А.; Z. Kh. Bottaeva; Боттаева З. Х.; Z. A. Bersekova; Берсекова З. А.; A. Kh. Chapaev; Чапаев А. Х.

doi:10.31857/S1026347023600681

Разнообразие параметров системы красной крови у малой лесной и домовой мышей (Rodentia, Muridae) в Приэльбрусье: многомерный и информационный анализ

Авторы: Емкужева М.М.¹, Пузаченко А.Ю.¹^,2, Темботова Ф.А.¹, Боттаева З.Х.¹, Берсекова З.А.¹, Чапаев А.Х.¹
Учреждения:
1. Институт экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАН
2. Институт географии РАН
Выпуск: № 8 (2023)
Страницы: 69-83
Раздел: КОМПОНЕНТЫ БИОРАЗНООБРАЗИЯ
URL: https://journal-vniispk.ru/1026-3470/article/view/231758
DOI: https://doi.org/10.31857/S1026347023600681
EDN: https://elibrary.ru/XPVDJM
ID: 231758

Цитировать

Аннотация

Впервые проведена оценка разнообразия параметров системы красной крови с применением методов многомерного и информационного анализа у синантропа M. musculus и широко распространенного гемисинантропа A. (S.) uralensis в условиях среднегорьях Центрального Кавказа (Приэльбрусье). В работе введено понятие актуальной “ниши” параметров системы красной крови в многомерном пространстве описательной модели. Ниши A. (S.) uralensis и M. musculus были четко дифференцированы, причем объем ниши A. (S.) uralensis существенно превышал объем ниши M. musculus. Описаны межвидовые различия в сезонной регуляции параметров крови, которая у A. (S.) uralensis была более сложно организована и отчетливо циклична от “зимы” к “осени”. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что по сравнению с M. musculus, A. (S.) uralensis, реализует более гибкую стратегию адаптации к сезонным изменениям в окружающей среде. Апробированная методология анализа данных дает возможность рассматривать результаты частных исследований регуляции систем крови млекопитающих в широком контексте проблем биологического разнообразия, динамики и самоорганизации биологических систем.

Ключевые слова

Apodemus (Sylvaemus) uralensis, Mus musculus, Центральный Кавказ, система красной крови, эритропоэз, разнообразие, энтропия, самоорганизация, адаптация

Список литературы

Амшокова А.Х., Темботова Ф.А., Кучинова Е.А. Генетическое разнообразие и географическое распределение гаплотипов митохондриальной ДНК криптических видов лесных мышей подрода Sylvaemus Западного Кавказа // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 4-2. С. 402–411.
Амшокова А.Х. Дифференциация популяций криптических видов лесных мышей подрода Sylvaemus в различных эколого-географических условиях Северного Кавказа // Экология. 2015. № 4. С. 283–289. https://doi.org/10.7868/S0367059716040041
Богданов А.С., Атопкин Д.М., Челомина Г.Н. Анализ генетической изменчивости и дифференциации малой лесной мыши Sylvaemus uralensis (Rodentia, Muridae) методом RAPD-PCR // Известия РАН. Серия биол. 2009. № 3. С. 276–292.
Бир С. Кибернетика и управление производством. М.: Физматгиз, 1963. 275 с.
Большаков В.Н. Пути приспособления мелких млекопитающих к горным условиям. М.: Наука, 1972. 199 с.
Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. М.: Наука, 1986. 192 с.
Домовая мышь: Происхождение, распространение, систематика, поведение / Под ред. Е.В. Котенковой, Н.Ш. Булатовой. М.: Наука, 1996. 267 с.
Европейская Конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18 марта 1986 г.). Доступно по: https://rm.coe.int/168007a6a8. Ссылка активна на 10 сентября 2023 г.
Емкужева М.М., Темботова Ф.А., Темботова Э.Ж. Сезонная изменчивость показателей системы крови домовой мыши (Mus musculus L.) в условиях гор Центрального Кавказа // Изв. Росс. акад. наук. Сер. Биол. 2022. Т. 1. С. 93–101. https://doi.org/10.31857/S1026347021060056
Емкужева М.М., Темботова Ф.А., Берсекова З.А., Боттаева З.Х., Чапаев А.Х. Сезонная динамика системы красной крови малой лесной (Apodemus uralensis) в горах центрального Кавказа // Журн. эвол. биох. и физиол. 2021. Т. 57. № 5. С. 392–401. https://doi.org/10.31857/S0044452921040033
Калабухов Н.И. Периодические (сезонные и годичные) изменения в организме грызунов, их причины и последствия. Л.: Наука, Ленингр. отд., 1969. 249 с.
Карасева Е.В., Телицина А.В., Жигальский О.А. Методы изучения грызунов в полевых условиях. М.: Bз-во ЛКИ, 2008. 416 с.
Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биологическое разнообразие: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004. 432 с.
Меньшиков В.В. Стандартизация аналитических технологий лабораторной медицины. М.: Лабора. 2012. 367 с.
Попов А.М. Применение теста Уэлча в однофакторном дисперсионном анализе // Пробл. совр. науки и образ. 2016. Т. 4. № 49. С. 59–62
Пузаченко Ю.Г. Биологическое разнообразие в биосфере: системологический и семантический анализ // Биосфера. 2009. Т. 1. № 1. С. 25–38.
Риган В., Сандерс Т., Деникола Д. Атлас ветеринарной гематологии. М.: ООО “Аквариум ЛТД”. 2000. 136 с.
Соколов В.Е., Темботов А.К. Млекопитающие Кавказа: Насекомоядные. М.: Наука, 1989. 548 с.
Стахеев В.В., Богданов А.С., Водолажский Д.И. Уточнение видового состава лесных мышей рода Sylvaemus на территории Ростовской области посредством кариологического, аллозимного и молекулярно-генетического анализов // Генетика. 2011. Т. 47. № 5. С. 660–670.
Тарахтий Э.А., Мухачева С.В. Химическое и радиационное загрязнение природной среды: эффекты в клетках системы крови мелких млекопитающих // Радиационная биология. Радиоэкология. 2018. Т. 58. № 3. С. 293–304. https://doi.org/10.7868/S0869803118030098
Тарахтий Э.А., Сумин М.Н., Давыдова Ю.А. Изменчивость показателей “красной” крови рыжей полевки (Clethrionomys glareolus) в зависимости от сезона и репродуктивного состояния // Усп. соврем. биол. 2009. Т. 129. С. 191–197.
Темботов А.К. География млекопитающих Северного Кавказа. Нальчик, 1972. 189 с.
Темботов А.К., Шхашамишев Х.Х. Животный мир Кабардино-Балкарии. Нальчик: Эльбрус. 1984, 191 с.
Темботов А.К., Темботова Э.Ж., Темботова Ф.А., Емкужева М.М. Изменчивость гематологических параметров домовой мыши (Mus musculus L.) в предгорьях Центрального Кавказа // Усп. совр. биол. 2009. Т. 129. № 4. С. 370–378.
Шварц С.С., Смирнов В.С., Добринский Л.Н. Метод морфофизиологических индикаторов в экологии наземных позвоночных. Свердловск: Акад. наук СССР, 1968. 388 с.
Тодоров И. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. София: Медицина и физкультура. 1968. 874 с.
Campbell A.K. Save those molecules! Molecular biodiversity and life // J. Appl. Ecol. 2003. V. 40. P. 193–203.
Conant R.C., Ashby R.W. Every good regulator of a system must be a model of that system // Int. J. Sys. Sci. 1970. V. 1. № 2. P. 89–97.
Crump S.L. The Estimation of Variance Components in Analysis of Variance // Biometrics Bull. 1946. V. 2. № 1. P. 7.
Dzal Y.A., Jenkin S.E.M., Lague S.L., Reichert M.N., York J.M., Pamenter M.E. Oxygen in demand: How oxygen has shaped vertebrate physiology // Comp. Biochem. Physiol. Part A Mol. Integr. Physiol. 2015. V. 186. P. 4–26. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2014.10.029
Dzal Y.A., Milsom W.K. Hypoxia alters the thermogenic response to cold in adult homeothermic and heterothermic rodents // J. of Physiology. 2019. V. 597. № 18. P. 4809–4829. https://doi.org/10.1113/JP277183
Emkuzheva M.M., Tembotova F.A., Bersekova Z.A., Bottaeva Z.Kh., Chapaev A.Kh. Seasonal dynamics of erythropoiesis in a pygmy wood mouse (Apodemus uralensis) of the Central Caucasus Mountains // J. Evol. Biochem. Physiol. 2021. V. 57. № 5. P. 1020–1030. https://doi.org/10.1134/S0022093021050045
Foerster H. von. On self-organizing systems and their environments// Self-Org. Sys. 1960. V. 50. P. 31–50.
Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: paleontological statistics software package for education and data analysis // Pal. Electr. 2001. V. 4. № 1. P. 1–9.
Harper J.L., Hawksworth D.L. Biodiversity: measurement and estimation. Preface // Philos. Trans. R. Soc. London. Ser. B Biol. Sci. 1994. V. 345. P. 5–12.
Hutchinson G.E. Concluding Remarks. Cold Spring Harb. Symp // Quant. Biol. 1957. V. 22. P. 415–427. https://doi.org/10.1101/sqb.1957.022.01.039
Holland R.A., Forster R.E. The effect of size of red cells on the kinetics of their oxygen uptake // J. Gen. Physiol. 1966. V. 49. № 4. P. 727–742.
Hutcheson K. A test for comparing diversities based on the Shannon formula // J. Theor. Biol. 1970. V. 29. № 1. P. 151–154.
Krebs Ch.J. Ecological methodology. 2-nd ed. N.Y.: Harper & Row, Publishers. 1998. 624 pp.
Li M., Pan D., Sun H., Zhang L., Cheng H., Shao T., Wang Z. The hypoxia adaptation of small mammals to plateau and underground burrow conditions // Anim. Models Exp. Med. 2021a. V. 4. № 4. P. 319–328. https://doi.org/10.1002/ame2.12183
Li F., Qiao Z., Duan Q., Nevo E. Adaptation of mammals to hypoxia // Anim. Model. Exp. Med. 2021b. V. 4. № 4. P. 311–318. https://doi.org/10.1002/ame2.12189
Petchey O.L., Gaston K.J. Functional diversity: back to basics and looking forward // Ecol. Lett. 2006. V. 9. № 6. P. 741–758.
Pianka E.R. Niche overlap and diffuse competition // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1974. V. 71. P. 2141–2145.
Puzachenko A.Y., Abramov A.V., Rozhnov V.V. Cranial variation and taxonomic content of the marbled polecat Vormela peregusna (Mustelidae, Carnivora) // Mam. Biol. 2017. V. 83. P. 10–20. https://doi.org/10.1016/j.mambio.2016.11.007
Puzachenko A.Yu. Basic limitations of self-organization by the example of high and low-Integrated very complex systems (mammalian skeleton elements and mammalian fossil assemblages): from empirical evidence to theory // Biol. Bull. 2023. V. 50. Suppl. 1. P. 34–47. https://doi.org/10.31857/S1026347023600176
Rasch D., Mašata O. Methods of variance component estimation// Czech J. Anim. Sci. 2006. V. 51. № 6. P. 227–235.
Renkonen O. Statisch-ökologische Untersuchungen über die terrestrische Käferwelt der finnischen Bruchmoore // Ann. Zool. Soc. Bot. Fenn. Vanamo. 1938. V. 6. P. 1–231.
Ruiz G., Rosenmann M., Cortes A. Thermal acclimation and seasonal variations of erythrocyte size in the Andean mouse Phyllotis xanthopygus rupestris // Comparative biochemistry and physiology a-molecular & integrative physiology. 2004. V. 139. № 4. P. 405–411. https://doi.org/10.1016/j.cbpb.2004.03.003
Sahney S., Benton M.J., Ferry P.A. Links between global taxonomic diversity, ecological diversity and the expansion of vertebrates on land // Biol. Lett. 2010. V. 6. № 4. P. 544–547. https://doi.org/10.1098 / rsbl.2009.1024
Shannon C.E. A Mathematical theory of communication// Bell Syst. Tech. J. 1948. V. 27. P. 379–423.
Soberon J., Arroyo-Peña B. Are fundamental niches larger than the realized? Testing a 50-year-old prediction by Hutchinson // PLoS One. 2017. V. 12. P. e0175138. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175138
Spicer J.I., Morley S.A., Bozinovic F. Physiological diversity, biodiversity patterns and global climate change: testing key hypotheses involving temperature and oxygen // Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2019. V. 374. № 1778. https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0032
Storz J.F. Hemoglobin function and physiological adaptation to hypoxia in high-altitude mammals // J. Mammal. 2007. V. 88. № 1. P. 24–31. https://doi.org/10.1644/06-MAMM-S-199R1.1
Storz J.F., Runck A.M., Sabatino S.J., Kelly J.K., Nuno F., Hideaki M., Weber R.E., Angela F. Evolutionary and functional insights into the mechanism underlying high-altitude adaptation of deer mouse hemoglobin // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009. V. 106. № 34. P. 14450–14455. https://doi.org/10.1073/pnas.0905224106
Sturges H. The choice of a class-interval // J. Am. Stat. Assoc. 1926. V. 21. P. 65–66.
Welch B.L. 1951. On the Comparison of Several Mean Values: An Alternative Approach // Biometrika. 1951. V. 38. № 3–4. P. 330–336. https://doi.org/10.1093/biomet/38.3-4.330
Wilcox B.A. In situ conservation of genetic resources: determinants of minimum area requirements // National Parks: Conservation and Development. 1984. P. 639–647.