Biology BulletinBiology BulletinИзвестия Российской академии наук. Серия биологическая1026-34703034-5367The Russian Academy of Sciences64777210.31857/S1026347023600681XPVDJMКОМПОНЕНТЫ БИОРАЗНООБРАЗИЯDiversity of the Red Blood Parameters System in the Pigmy Field Mouse and the House Mouse (Rodentia, Muridae) in the Elbrus Region: Multivariate and Information AnalysesРазнообразие параметров системы красной крови у малой лесной и домовой мышей (Rodentia, Muridae) в Приэльбрусье: многомерный и информационный анализEmkuzhevaM. M.ЕмкужеваМ. М.emkugeva_m@mail.ruPuzachenkoA. Yu.ПузаченкоА. Ю.emkugeva_m@mail.ruTembotovaF. A.ТемботоваФ. А.emkugeva_m@mail.ruBottaevaZ. Kh.БоттаеваЗ. Х.emkugeva_m@mail.ruBersekovaZ. A.БерсековаЗ. А.emkugeva_m@mail.ruChapaevA. Kh.ЧапаевА. Х.emkugeva_m@mail.ruTembotov Institute of Ecology of Mountain Territories Russian Academy of ScienceИнститут экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАНInstitute of Geography Russian Academy of ScienceИнститут географии РАН011220238698328012025Copyright ©; 2023, М.М. Емкужева, А.Ю. Пузаченко, Ф.А. Темботова, З.Х. Боттаева, З.А. Берсекова, А.Х. ЧапаевCopyright ©; 2023, М.М. Емкужева, А.Ю. Пузаченко, Ф.А. Темботова, З.Х. Боттаева, З.А. Берсекова, А.Х. Чапаев2023М.М. Емкужева, А.Ю. Пузаченко, Ф.А. Темботова, З.Х. Боттаева, З.А. Берсекова, А.Х. ЧапаевМ.М. Емкужева, А.Ю. Пузаченко, Ф.А. Темботова, З.Х. Боттаева, З.А. Берсекова, А.Х. Чапаевhttps://medjrf.com/1026-3470/article/view/647772

The variability and evenness (diversity) of the red blood parameters system was assessed for the first time using multivariate and information analysis methods in the synanthropic M. musculus and the hemisynanthropic A. (S.) uralensis in the Central Caucasus Mountains (Elbrus region). The paper introduces the concept of the actual “niche” of the red blood parameters system in the multidimensional space of the descriptive model. The niches of A. (S.) uralensis and M. musculus were clearly differentiated, and the niche volume of A. (S.) uralensis significantly exceeding that of M. musculus. Interspecific differences in the seasonal regulation of blood parameters were described, which in A. (S.) uralensis was more complex and clearly cyclical from “winter” to “autumn” season. The results obtained allowed us to conclude that, compared to M. musculus, A. (S.) uralensis realises a more flexible adaptation strategy to seasonal changes in the environment. The tested methodology of data analysis allows to consider the results of particular studies on mammalian haematopoietic regulation in the broader context of problems of biodiversity, dynamics and self-organisation of biological systems.

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.

Apodemus (Sylvaemus) uralensisMus musculusCentral Caucasusred blood parameters systemerythropoiesisdiversityentropyself-organisationadaptationApodemus (Sylvaemus) uralensisMus musculusЦентральный Кавказсистема красной кровиэритропоэзразнообразиеэнтропиясамоорганизацияадаптацияРабота выполнена в рамках Государственного задания Института экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАН по теме № 1021062511916-7-1.6.20;1.6.19 и частично Государственного задания Института географии РАН по теме № 0148-2019-0007. Авторы статьи выражают благодарность заведующей лабораторией экологии и эволюции позвоночных животных ИЭГТ РАН, к.б.н. Е.П. Кононенко за консультации и поддержку при выполнении работы. Также авторы выражаю глубокую благодарность рецензентам за замечания и предложения, позволившие существенно улучшить итоговый вариант текста.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/S0367059716040041Богданов 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/S1026347021060056Емкужева 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/S0044452921040033Калабухов 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. 59–62Пузаченко 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/S0869803118030098Тарахтий 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.2014.10.029Dzal 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/JP277183Emkuzheva 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/S0022093021050045Foerster 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.1957.022.01.039Holland 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/ame2.12183Li 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/ame2.12189Petchey 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.2016.11.007Puzachenko 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/S1026347023600176Rasch 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.2004.03.003Sahney 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.2009.1024Shannon 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.0175138Spicer 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.2019.0032Storz 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-199R1.1Storz 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.0905224106Sturges 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/38.3-4.330Wilcox B.A. In situ conservation of genetic resources: determinants of minimum area requirements // National Parks: Conservation and Development. 1984. P. 639–647.