Основы биометрии, и ее использование при изучении изменчивости и наследственности

В современной генетике для изучения явлений наследственности и изменчивости организмов используют различные методы: гибридологический, цитологический, биохимический, иммуногенетический, этологический. Наряду с ними широко используется также биометрический метод, основанный на законе больших чисел и теории вероятности.

Биометрия (от греч. bios — жизнь и metreo — измеряю) — направление биологических исследований, в которых находит широкое применение совокупность приемов математической обработки исследуемых данных (массовые измерения различных признаков организмов, популяций, биоценозов). Основоположниками биометрии были Л. Кетле, заложивший основы научной антропометрии (см.) и витальной статистики, или демографии, Г. Мендель, чья работа «Опыты над растительными гибридами» (1866) открыла эпоху количественного изучения связи признаков потомства с признаками родителей (см. Генетика). Термин «биометрия» ввел в науку Ф. Гальтон. В 1901 г. он основал журнал «Биометрика». В 20 веке в дополнение к математико-статистическим методам биометрия стала использовать методы дифференциального и интегрального исчисления, в частности при изучении динамики численности организмов, в том числе и патогенных. Основоположником этого направления стал Р. Росс, применивший высшую математику к изучению взаимодействий между численностью людского населения, пораженного малярийными плазмодиями, и численностью комаров-переносчиков. В последние десятилетия область применения биометрии значительно расширилась в результате рождения кибернетики, изучающей применительно к биологии и медицине количественные закономерности саморегулирующихся живых систем — организмов, популяций и биоценозов.

Изучение биометрического метода следует начать с выяснения понятий «генеральная совокупность» и «выборка». При этом обратите внимание на требования, которым должна удовлетворять выборка.

Необходимо изучить принципы составления выборки, построения и обработки вариационного ряда и способы вычисления основных его показателей (средняя арифметическая, среднее квадратическое отклонение, коэффициент изменчивости, статистические ошибки).

На формирование признаков животных (в том числе и хозяйственно полезных) оказывает влияние не только наследственность, но и другие факторы (условия кормления и содержания, возраст, физиологическое содержание, естественный и искусственный отбор.

Средние величины

Основными статистическими показателями, характеризующими средний уровень варьирующего признака выборочной (или генеральной) совокупности особей, служат величины средних значений признака. В зависимости от поставленных целей в биологии, в том числе и селекции, используют несколько средних величин: средняя арифметическая (x), средняя геометрическая (G), средняя квадратическая (S), средняя гармоническая (H), мода (Mo), медиана (Me).

Средняя арифметическая (x) – основной параметр, характеризующий совокупность изучаемого признака. Она показывает какое значение признака наиболее характерно в целом для конкретной совокупности животных.

Вычисление средней арифметической, как и большинства других генетико – статистических параметров, имеет некоторые особенности в зависимости от числа животных в выборке. В биологии принято считать выборку малочисленной, если в группе до 30 особей, и многочисленной (или большой), если более 30.

Среднюю арифметическую в многочисленной выборках вычисляют прямым способом, который заключается в суммировании всех величин признака у отдельных особей и деления полученной суммы на число особей.

Среднюю геометрическую (G) применяют для изучения темпа роста среднего прироста популяции за определенный период, увеличения численности поголовья и т. д.

Среднюю квадратическую (S) используют для определения среднего диаметра эритроцитов, среднего объема клеточного ядра и т. д.

Среднюю гармоническую (H) применяют при вычислении среднего уровня, характеризующего скорость какого – либо процесса (скорость линьки)

Модой (Mo) называют варианту,наиболее часто встречающуюся в совокупности. Класс, в котором находится мода, принято называть модальным.

Медианой (Me) называют варианту, расположенную в середине (центре) вариационного ряда и делящую его на две равные части: с уменьшающимися и увеличивающимися значениями x от медианы.