Биология моря, 2021, T. 47, № 6, стр. 428-432

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Планктонные пробы отбирали еженедельно в апреле–мае 2020 и 2021 гг. с причала Карадагской научной станции (44°54′40″ N, 35°12′11″ E) при помощи малой планктонной сети Джеди (ячея 74 мкм). Измеряли длину (апикальный размер) и ширину клеток (трансапикальный размер), а также длину перекрытия (наложения) клеток в цепочке, используя для этого инвертированный световой микроскоп Nib-100 (Китай) с длиннофокусными объективами увеличением ×20, ×40 и ×50, а также откалиброванной окулярной линейкой с ценой деления соответственно 5.07, 2.53 и 2.25 мкм. Одиночные клетки игнорировали. Полученную матрицу данных обрабатывали с помощью программы Past 4.02 (Hammer et al., 2001; http://folk.uio.no/ohammer/past/). В случае иерархического кластерного анализа уровень объединения кластеров выбирали субъективно, руководствуясь наибольшей дистанцией между кластерами, при которой определялось разумное количество видов. Использован алгоритм невзвешенного парно-группового среднего. В качестве индекса сходства применяли евклидово расстояние. Для анализа главных компонент и дискриминантного анализа использованы значения переменных, нормированные по максимальному значению. Объекты с сильно отклоняющимися значениями переменных были исключены из анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Всего в 2020 и 2021 гг. было измерено соответственно 823 и 482 клетки, относящиеся к роду Pseudo-nitzschia. Использование световой микроскопии позволило выделить четыре морфотипа, больше всего различавшихся по ширине и перекрытию клеток (табл. 1). В результате кластеризации для избранных характеристик построена дендрограмма (рис. 1). Распределение объектов на диаграмме рассеяния, полученной в результате анализа главных компонент (рис. 2), совпадает с разбиением, которое дает кластерный анализ по нормированным значениям этих же признаков. Руководствуясь принадлежностью измеренных нами клеток к четырем кластерам, соотносящимся с четырьмя видами (табл. 1), выполнен дискриминантный анализ для весенних проб 2020 г. (рис. 3а). Показана высокая степень дискриминации объектов. На основании полученной матрицы значений дискриминантный анализ позволил установить принадлежность объектов во вновь отобранных пробах весной 2021 г. (рис. 3б).

Рис. 1.

Дендрограмма иерархической кластеризации клеток Pseudo-nitzschia по нормированным значениям длины, величины перекрытия и ширины клеток. Кластеры с малыми расстояниями агрегированы. Под номерами кластеры: 1 – широкие клетки с большим перекрытием (на рис. 2 и 3 – треугольники), 2 – клетки с промежуточным значением признаков (на рис. 2 и 3 – незаштрихованные окружности), 3 – широкие клетки co сравнительно небольшим перекрытием (на рис. 2 и 3 – косые крестики), 4 – клетки с наименьшим перекрытием (на рис. 2 и 3 – заштрихованные окружности).

Рис. 2.

Диаграмма рассеяния, полученная в результате анализа главных компонент по нормированным значениям трех параметров. Первая главная компонента объясняет 75%, вторая – 18% общей дисперсии.

Рис. 3.

Результат дискриминантного анализа по трем параметрам: а – весна 2020 г., б – весна 2021 г.; “+” − вновь выявленные объекты.

Процедура кластерного анализа к настоящему времени достаточно хорошо разработана с точки зрения математики и реализована во многих программных пакетах обработки данных (Hammer et al., 2001; Шитиков, Мастицкий, 2017). Одна из основных проблем кластеризации − интерпретация полученных результатов, а именно определение того порогового уровня объединения, который бы позволил установить, какое количество групп на самом деле присутствует в изучаемой выборке. Несмотря на наличие формальных подходов, облегчающих определение предпочтительного числа кластеров (Milligan, Cooper, 1985), общепринятого окончательного решения пока не найдено.

В нашем случае в зависимости от набора используемых при анализе признаков в пробах определяется присутствие трех или четырех основных групп. Следует обратить внимание на то, что из-за доступной точности измерений получено только четыре значения для ширины клеток, поэтому, учитывая такую ступенчатую градацию, большее доверие вызывают параметры длины клеток и длины перекрытия клеток. Последняя характеристика служит важным таксономическим признаком при идентификации представителей рода Pseudo-nitzschia (см.: Skov et al., 1999). Анализ главных компонент по нормированным значениям длины клеток, длины перекрытия и ширины клеток достаточно непротиворечиво разделяет объекты по четырем группам (морфотипам) (табл. 1). По результатам выполненных ранее исследований известно, что в планктоне в районе Карадага обычно присутствуют P. calliantha и P. pungens (Полякова, Давидович, 2019). Самые тонкие клетки (шириной менее 3 мкм) с коротким перекрытием мы идентифицировали как P. pseudodelicatissima. На основании морфологических и биометрических критериев можно предположить, что последний кластер, вероятнее всего, представлен видом P. seriata.

Важным преимуществом проведенного анализа является возможность статистической оценки, благодаря которой можно выявить объекты с отклоняющимися характеристиками и оценить степень этих отклонений. Кроме того, дискриминантный анализ позволяет обоснованно отнести новые объекты к одной из уже выявленных групп. Так, установлено, что во вновь отобранных весной 2021 г. пробах присутствовали два вида, которые по биометрическим характеристикам были ближе всего к P. calliantha и P. pseudodelicatissima (рис. 3б).

Полученный массив значений биометрических параметров, “привязанный” к конкретным надежно идентифицированным объектам, в дальнейшем будет служить основой для мониторинга видового разнообразия и видового состава рода Pseudo-nitzschia.