Sex identification of Humboldt penguins using a morphometric analysis

Full Text

Пингвин Гумбольдта (Spheniscus gumboldti, Meyen, 1834) – нелетающая птица из рода очковых пингвинов, гнездится на побережьях Чили и Перу от 8° до 34° ю.ш., там, где проходит холодное Перуанское течение. Мировая популяция насчитывает около 12 тыс. пар, большинство которых гнездится в Перу [1]. Пингвин Гумбольдта внесен в Красную книгу МСОП (Международный союз охраны природы) в статусе «уязвимый вид», а также включен в Международную конвенцию СИТЕС (Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения).

Птицы этого вида достаточно неприхотливы в содержании и имеют более устойчивый иммунитет в сравнении с субантарктическими видами, что делает их привлекательным объектом экспонирования в зоопарках и океанариумах. В России пингвины Гумбольдта представлены в экспозициях нескольких крупных зоопарков и океанариумов: в Московском зоопарке (г. Москва), в Городском парке флоры и фауны «Роев ручей» (г. Красноярск), в Парке «Воробьи» (Калужская область, с. Совхоз Победа), в Океанариуме г. Самары, в Большом Сочинском дельфинарии (г. Сочи), а также в Приморском океанариуме (г. Владивосток).

Пингвины Гумбольдта прибыли в Приморский океанариум в 2018–2019 годах из Чешской Республики в количестве 14 особей (7 самок и 7 самцов). На период карантина птицы были размещены в пингвинарии НАК, где общая площадь вольера (59 м²) меньше, чем в помещении главного комплекса Приморского океанариума (158,48 м²). Сразу после прибытия птицы были взвешены и на крылья для облегчения идентификации были надеты хомуты разных цветов. После периода адаптации идентификация птиц производилась по индивидуальному рисунку черных перьев на животе.

К 2020 г. сформировалось 6 пар, успешно вырастивших 8 птенцов в период 2020/2021 гг. и 10 птенцов в период 2021/2022 гг. На данный момент у 18 родившихся птенцов пол не определен.

Для идентификации пола у птиц применяют анализ поведенческой активности [2; 3], анализ морфометрических данных [1; 4–13], радиоиммунный анализ плазматических стероидов [14], лапароскопию, клоакоскопию [15; 16], ультразвуковое исследование [1; 17], а также генетические методы (по ДНК и хромосомам) [18–21]. Последние 3 упомянутые способа являются наиболее достоверными. Все перечисленные методы требуют специального оборудования, реактивов, а также привлечения квалифицированных специалистов [15]. Кроме того, сам процесс отбора биоматериала для таких анализов чаще всего характеризуется потенциально опасным стрессовым воздействием на здоровье пингвинов.

Гендерная идентификация по морфометрическим показателям для содержания птиц в неволе является более предпочтительной, поскольку эта процедура не инвазивная, не требует сложного оборудования и не затратная. Несмотря на не 100% точность, определение пола по морфометрическим характеристикам было сделано для нескольких видов пингвинов [1; 6–13]. Все эти виды не имеют явного полового диморфизма.

Наша задача в этом исследование – выявить морфометрические характеристики, анализируя которые возможно достоверно определять пол у пингвинов Гумбольдта.

Материалы и методы

Измерения проводились у 14 половозрелых (7 самок и 7 самцов) особей пингвина Гумбольдта, содержащихся в Приморском океанариуме и условно обозначенных Sph1–Sph14. Были осуществлены измерения длины клюва (дкл) от границы оперенной и неоперенной части головы до кончика; глубины клюва на уровне ноздри (гкл); длины клюва от ноздри до кончика (нкл); длина дорсальной части крыла (дкр) от стыка с торакальной частью до кончика, когда крыло вытянуто перпендикулярно сагиттальной оси тела пингвина. Также были использованы данные по среднему за 2 года весу каждой птицы в месяц вне линьки и насиживания или кормления птенцов (рис. 1).

 

Рисунок 1 – Морфометрические параметры для гендерной идентификации пингвинов Гумбольдта. А – промеры клюва, Б – промер крыла

 

Статистический анализ был проведен с помощью программного обеспечения на Microsoft Office Excel, корреляционный анализ – программным пакетом сайта https://microbiomeanalyst.ca.

Результаты

Полученные значения по описанным измерениям отражены в таблице 1. Применение всех 4-х морфометрических признаков одновременно в анализе не выявило корреляции между ними. Так, анализ корреляций по множеству признаков оказался несостоятельным, и p-критерий составил 0,294, а R² – 0,10332.

 

Таблица 1 – Результаты морфометрических измерений у пингвинов Гумбольдта

№	Sph1	Sph2	Sph3	Sph4	Sph5	Sph6	Sph7	Sph8	Sph9	Sph10	Sph11	Sph12	Sph13	Sph14
Пол	♀	♂	♂	♂	♀	♂	♂	♀	♀	♀	♂	♀	♀	♂
дкл, мм	57,26	66,50	65,82	66,53	62,80	66,01	66,29	53,24	64,80	56,61	64,18	58,16	56,97	68,80
гкл, мм	34,10	34,20	29,35	28,02	30,87	28,63	31,19	24,89	26,10	23,36	26,22	25,94	31,12	27,93
нкл, мм	44,71	34,67	35,67	37,48	29,74	38,78	31,85	31,63	34,78	30,99	34,98	31,62	37,72	36,77
дкр, мм	20,10	20,60	21,60	20,40	20,65	21,20	21,30	18,91	20,30	19,80	21,30	20,00	21,60	21,30

 

В результате группировки признаков по 2 или 3 корреляция зафиксирована только в паре признаков дкл/дкр. Анализ по α-распределению демонстрирует достаточную однородность группы дкл/дкр, p-критерий составляет 0,0114 (рис. 2: А).

 

Рисунок 2 – α-распределение (А) и β-распределение (Б) по длине клюва и длине крыла. Р-критерий = 0,0114 (А); p-критерий = 0,009 (Б), R² = 0,45691

 

Анализ по β-разнообразию показал, что самки и самцы по длине клюва и крыла формируют статистически различимые группы. Так, p-критерий составил 0,009, а R² – 0,45691 (рис. 2: Б). Самцы более плотно располагаются в своей группе, что говорит о том, что вариабельность по описанным признакам у самцов ниже. Самки находятся в более разрозненной группе, что связано с большей вариабельностью по длине крыла и длине клюва. Так, среднее значение длины клюва у самок 58,55 ± 1,49 мм, у самцов 65,33 ± 0,51 мм; длины крыла у самок 20,19 ± 0,31 мм, у самцов 21,10 ± 0,16 мм.

Анализ по β-распределению по длине клюва и длине крыла выявил двух самок (Sph5 и Sph9), выбивающихся из общей группы анализа (рис. 2: Б). При отбрасывании этих значений как крайних значения p-критерий = 0,002 и R² = 0,75719 демонстрируют большую степень достоверности (рис. 3: Б).

 

Рисунок 3 – α-распределение (А) и β-распределение (Б) по длине клюва и длине крыла без учета измерений пингвинов Sph5 и Sph9. Р-критерий = 0,0014 (А), p-критерий = 0,002 (Б), R² = 0,75719

 

Самцы в среднем за 2021/2022 гг. набирали вес и весили больше самок. Так, средний вес самцов в 2021 году составил 4316,58 ± 194,76 г, в 2022 году – 4736,43 ± 195,97 г. Средний вес самок в 2021 г. составил 4316,43 ± 185,01 г, в 2022 году – 4291,42 ± 79,36 г.

Обсуждение

Наиболее доступными методами для определения пола у пингвинов считаются морфометрический и этологический [1, p. 448; 8, p. 50; 10, p. 479; 11, p. 779; 15, p. 84–85]. Этологический метод был тщательно описан в работе Меррита и Кинга [2]. Авторы показали, что для пингвинов Гумбольдта описан эксперимент, в котором для распределения птиц по полу анализировали несколько паттернов поведения, включающие отдых, поведение в паре, локомоцию, уход за собой и др. Несмотря на то, что за 10-месячный период наблюдений статистически достоверно разделить птиц по полу не получилось, авторы обращают внимание на пользу использования данных о поведении в паре для гендерной идентификации пингвинов [2, p. 129]. В других работах, исследующих возможность определения пола по морфометрическим показателям, авторы расходятся во мнениях о том, какие признаки у пингвинов наиболее применимы. Так, в исследовании Уолласа и соавторов указывается, что оценка данных длины и глубины клюва наиболее предпочтительна [1, p. 451]. В другой работе показана 97% точность при предсказании пола по длине и глубине клюва у хохлатого (Eudyptes chrysocome), магелланова (Spheniscus magellanicus) и малого синего (Eudyptes minor) пингвинов [6; 7; 10]. Другие авторы указывают на нежелательность использования данных о промерах клюва у птиц, содержащихся в неволе, поскольку есть данные, что у таких птиц клюв претерпевает гиперкератинизацию и его глубина увеличивается на 18% по сравнению с дикими пингвинами [1, p. 451; 9]. Для желтоглазого пингвина (Megadyptes antipodes, Hombron, Jacquinot, 1841) показано, что точность предсказания пола по данным измерений головы и ступни приближается к 93% [22]. Для поиска параметров, подходящих для достоверного определения пола у пингвинов, кроме промеров клюва были проанализированы и другие признаки. Так, данные измерений длины и ширины головы оказались несостоятельными в гендерном анализе [9]. В этой же работе авторы указывают, что длина крыла – самый вариабельный признак, и в анализ его включать не советуют. В настоящем исследовании был проведен анализ применимости таких морфометрических показателей, как длина клюва в 2-х измерениях, глубина клюва и длина крыла, для определения пола пингвинов Гумбольдта. Эти параметры были выбраны для анализа, поскольку они минимально подвержены изменениям в течение года, в том числе в периоды линьки и насиживания яиц [1]. Нами показано, что для гендерной идентификации пингвинов Гумбольдта длина клюва и длина крыла являются наиболее применимыми и показали достоверную корреляцию, в то время как группировка по длине и глубине клюва оказалась недостоверной.

Многие авторы отмечают, что самцы пингвинов крупнее самок [5; 7–9; 10; 20; 21]. Однако достоверно определить пол только по весу невозможно, поскольку этот признак высоко вариабелен в течение года [1; 9; 13; 12; 22]. Самцы пингвинов нашей группы исследования были несколько тяжелее самок и больше набрали вес, однако достоверной корреляции веса и пола не выявлялось.

Заключение

В нашей работе впервые показано, что для гендерной идентификации пингвинов Гумбольдта посредством корреляционного анализа возможно использовать такие морфологические характеристики, как длина клюва и длина крыла. На данный момент не разработана модель для определения пола у неполовозрелых особей пингвинов. Нами запланировано продолжение работы по проверке уже полученных данных и поиску других подходящих морфометрических параметров для определения пола пингвинов, не достигших половой зрелости.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам отдела орнитологии Приморского океанариума Д.А. Рогашевской, И.К. Кузора, В.А. Крещеновской и О.А. Чернышовой за помощь в планировании эксперимента и проведении измерений птиц, а также сотрудникам лаборатории фармакологии ННЦМБ ДВО РАН за помощь, ценные замечания и советы для написания данной статьи. Данная работа выполнена на базе ЦКП Приморского океанариума.

About the authors

Miroslava Alekseevna Sabutskaya

Primorsky Aquarium – Branch of A.V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology of Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Far Eastern Federal University

Author for correspondence.
Email: sabutskaya89@mail.ru

leading specialist of Ornithology Department, master student of Institute of Life Sciences and Biomedicine

Russian Federation, Vladivostok; Vladivostok

References

Supplementary files