Використання ентропійно-інформаційного аналізу кількісних ознак корів молочного напряму продуктивності

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 004.9:636.2.034.082

Використання ентропійно-інформаційного аналізу кількісних ознак корів молочного напряму продуктивності

О.І. Каратєєва

Завдяки ентропійно-інформаційному аналізу вивчено статистичні параметри біологічної системи, міру її ентропії, ступінь абсолютної та відносної організованості системи стад корів молочного напряму продуктивності.

Ключові слова: ентропійно-інформаційний аналіз, ступінь організованості, абсолютна ентропія, відносна ентропія.

Благодаря энтропийно-информационному анализу изучено статистические параметры биологической системы, степень ее энтропии, степень абсолютной и относительной организованности системы стад коров молочного направления продуктивности.

Ключевые слова: информационно-энтропийный анализ, степень организованости, абсолютная энтропия, относительная энтропия.

Thanks to information and entropy analysis studied the statistical parameters of the biological system, the degree of entropy, the degree of absolute and relative organization of dairy cow herds productivity. Established degree of implementation of the entropy of the genetic potential milk yield of cows depending on the generation, breed, age and paratypic factors.

Key words: Information entropy analysis, the degree of organization, the absolute entropy, relative entropy.

Постановка проблеми. В останні роки у різних галузях наук все частіше використовують відносно нові методики статистичної обробки даних, зокрема ентропійно-інформаційний аналіз. Вперше поняття ентропії - як міри випадковості, невизначеності було введено К. Шеноном у 1963 році [7]. Всі біологічні системи характеризуються високим різноманіттям та складністю. Але селекційний процес з одного боку керований людиною і внаслідок цього ентропійні властивості організмів підлягають меншим змінам, ніж при вільному розмноженні, а з іншого боку будь-який організм підлягає взаємозв'язку з середовищем, тобто формує індивідуальні відмінності процесу обміну і їх динамічність. Таким чином, ентропія з точки зору селекції - це здатність проявляти мінливість у часі під дією ймовірних факторів [4]. корова молочний селекційний ентропійний

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Селекційно-племінний процес створення високопродуктивних стад пов'язаний технологічними заходами, спрямованими на підвищення ступеня організованості ознак, про що свідчать дослідження ряду авторів [2, 4, 5, 6]. Тобто спрямований підконтрольний процес від повної ентропії до максимальної інформативності в кінцевому підсумку сприяє певному рівню упорядкованості системи й зменшенню її хаотичності [4].

Постановка завдання. Враховуючи, що ентропійно- інформаційний аналіз ознак з боку селекційно-племінної роботи у тваринництві - це відносно нові досягнення інформаційно-статистичних параметрів оцінки систем та прогнозування продуктивності, а ЕІА на відміну від імуногенетичного аналізу дає змогу оцінити гомогенність популяції за окремо взятими ознаками більш глибше, що має цінність при ранньому прогнозуванні продуктивності, нами було обрано за мету - дослідити стада худоби молочного напряму продуктивності за рівнем організованості і хаотичного різноманіття кількісних ознак корів.

Матеріал та методика дослідження. Об'єктом дослідження слугували повновікові корови трьох порід, характерних для південного регіону України (n=189): червоної степової (ЧС; n=88), української чорно-рябої молочної (УЧРМ; n=52), української червоної молочної (УЧМ; n=49), що належать двом провідним господарствам Миколаївської області: перші дві - ДП «ПР Степовий», а остання ПСГП «Козирське». Дослідженню підлягали основні кількісні ознаки молочної продуктивності: надій (кг) та вміст жиру у молоці (%). Ентропійно-інформаційна обробка даних здійснювалася за загально прийнятою методикою у модифікації С.С. Крамаренка [2].

Величину внутрішньопопуляційної безумовної ентропії кількісних ознак визначали за формулою:

(1)

де H - ентропія конкретної статистичної системи;

p_i - ймовірність (або частота) варіювання ознаки по градаціях варіаційного ряду;

k - кількість можливих варіантів системи (ознаки).

Максимально можливу, теоретично визначену ентропію для даного етапу системи розраховують за формулою:

(2)

де H_max - міра складності або максимальна невизначеність системи;

k - максимальне число становищ системи ознаки.

Рівень абсолютної організованості системи визначаємо за формулою:

(3)

Рівень відносної організованості системи визначаємо за формулою:

(4)

Нульовий рівень ентропії свідчить про найвищу організованість. У детермінованих системах рівень відносної ентропії найвищий і досягає одиниці. R=0 у повністю дезорганізованих системах.

Результати досліджень та їх обговорення. Для визначення рівня складності та відносної організованості системи, представленої кількісними ознаками молочної продуктивності у різних генераціях проведено розрахунок інформаційно-статистичних параметрів (табл.1). Рівень складності системи, тобто максимально можливої ентропії для всіх дослідних груп становив 3,322 біт. Величина безумовної ентропії серед матерів за показниками надою і вмісту жиру у молоці була найменшою, а відповідно упорядкованішою, виявилася у матерів УЧРМ породи - 3,061і 2,948 біт відповідно. При порівнянні бузумовної ентропії серед ММ у динаміці основних кількісних ознак молочної продуктивності, встановлено її підвищення у ММ ЧС породи від 3,193біт до 3,294 біт і не значне її зменшення у двох інших порід: 3,225 …. 3,074 біт (УЧМ) та 3,133 …. 3,127 біт (УЧРМ) худоби. Матері батьків дослідного поголів'я корів мають рівень безумовної ентропії за надоєм від 1,524 біт (УЧРМ) до 1,655 біт (ЧС). Абсолютна та відносна організація системи - показник обернено-пропорційний безумовній ентропії. Тобто чим упорядкованіша біологічна система за безумовною ентропією - тим вона дезорганізованіша за ступенем абсолютної і відносної організації системи, що і було доказано у нашому досліді - УЧРМ: О=1,798 біт R=0,541; УЧМ: О=1,073 біт R=0,513; ЧС: О=1,667 біт R=0,502 біт.

Таблиця 1 ЕІА молочної продуктивності жіночих предків корів в умовах Півдня України

Вміст жиру в молоці за ступенем організованості системи показників МБ дещо відрізняється, але більш упорядкованим залишається генетичний потенціал УЧРМ породи, у яких рівень ентропії за двома ознаками молочної продуктивності залишається на рівні Н=1,524 біт, а абсолютна та відносна ентропія: О=1,798 біт і R=0,541 біт, в той час коли серед двох інших порід на порівняння з надоєм відбулися деякі зміни: найбільш дезорганізовані за вмістом жиру в молоці виявилися предки УЧМ породи - Н= 1,839 біт. Такий високий рівень упорядкованості вибірки МБ пов'язаний на нашу думку з жорсткою дією відбору тварин під час селекції.

Аналізуючи власну продуктивність нащадків слід відмітити, що серед корів ЧС породи спостерігається зниження показників ентропії з кожним наступним дійним періодом, тобто стадо стає упорядкованою біологічною системою: 3,297 біт; 3,240 біт; 3,058 біт відповідно за виключенням вищої лактації (табл. 2).

Таблиця 2. ЕІА власної молочної продуктивності корів в умовах Півдня України

За вмістом жиру у молоці відмічається інша тенденція залежно від порядкового номеру лактації. Показник ентропії за другу лактацію найвищий - 3,282 біт, що пояснюється тим, що тварини не встигли відновитися після першої лактації і їх організованість знизилася. Аналогічна тенденція спостерігається за вмістом жиру у молоці серед корів УЧМ худоби де зі збільшенням порядкового номеру лактації зростає ступінь організованості системи. За іншими ознаками у представниць УЧМ та УЧРМ порід ступінь упорядкованості системи за другу лактацію падає, а потім знов зростає.

Вищою організованістю біологічної системи за надоєм у межах першої лактації відмічаються корови УЧРМ породи, яким притаманне мінімальне значення безумовної ентропії - Н= 3,139 біт порівняно з ровесницями УЧМ та ЧС порід - 3,183 і 3,297 біт відповідно; до речі остання характеризується максимальною ентропією тобто найбільш дезорганізована. За показниками вмісту жиру у молоці і його кількістю більш вирівняною (упорядкованою) виявилася також УЧРМ порода, порівняно з двома іншими породами, у яких за вказаними ознаками відбувається почергова ротація на користь тієї чи іншої породи. Показники абсолютної і відносної організованості стад протилежать значенням безумовної ентропії. За другу і третю лактацію за надоєм і вмістом жиру у молоці лише за третю лактацію УЧРМ худоба також має менші значення ентропії, що свідчить про її вищий рівень упорядкованості. У двох інших породах за другу і третю лактації за кількісними ознаками молочної продуктивності одностайного переважання за рівнем організованості або дезорганізованості системи не встановлено, тобто відбувається почергова зміна на користь тієї чи іншої породи за певною ознакою. Так, за надоєм по третій лактації ступінь безумовної ентропії краще виражений у корів ЧС породи - 3,058, а за вмістом жиру у молоці навпаки більш упорядковані корови УЧМ породи - 3,104 біт. За даними вищої лактації також УЧРМ худоба має максимальну міру упорядкованості - 3,150 і 3,087 біт.

Висновки та перспективи подальших досліджень.

Встановлено, що застосування ентропійно-інформаційно аналізу для характеристики біологічної системи за кількісними ознаками молочної продуктивності корів різних генотипів молочного напряму продуктивності дозволяє характеризувати їх як стохастичну квазітедерміновану систему. Доцільно використовувати отримані показники організованості системи, як допоміжні параметри для оптимального відбору і підбору тварин у стадах молочної худоби для їх кращого удосконалення при веденні селекційного процесу.

Серед дослідженого поголів'я вищий ступінь організованості біологічної системи виявлено у корів УЧРМ породи, що підтверджується і показниками продуктивності. У більшості випадків основні показники молочної продуктивності з віком корів стають упорядкованішими, величина безумовної ентропії (Н) зменшується.

Література

1. Антомонов Ю. Г. Моделирование биологических систем / Ю. Г. Антомонов. - К. : Наукова думка, 1977. - 260 с.

2. Крамаренко С.С. Метод использования энтропийно-информационного анализа для количественных признаков / Сергей Сергеевич Крамаренко // Известия Самарского центра Российской академии наук. - Самара, 2005. - Т.7., №1. - С. 242-247.

3. Ларцева С.Х. Практикум по генетике / С.Х. Ларцева, М.К. Муксимов. - М. : Агропромиздат,1985. - 288с.

4. Меркурьева Е.К. Применение энтропийного анализа и коэфициента информативности при оценке селекционных признаков в молочном скотоводстве / Е. К. Меркурьева, А.Б. Бертазин // Доклады ВАСХНИЛ. 1989. - № 2. - С. 21-23.

5. Патрєва Л.С. Інформаційно-статистичний метод аналізу ознак у популяціях качок / Людмила Семенівна Патрєва // Тваринництво України. - 2005. - № 10. - С. 16-17.

6. Хвостик В.П. Використання ентропійного аналізу для характеристики системи за частотою алелей овопротеїнових локусів у м'ясо-яєчних курей різного генезису / В.П. Хвостик // Збірник наукових праць. - Кам'янець-Подільський : Подільський аграрно-технічний університет, 2012. Вип.20. - С. 284-285.

7. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике / К. Шеннон. - М. : Ил, 1963. - 832 с.

Размещено на Allbest.ru