獼猴髕骨性別判別分析

趙曉進(jìn)，趙曉芳，邵立杰，胡李裔，徐亞麗

（鄭州工商學(xué)院 商學(xué)院，河南 鄭州 451400）

近年來(lái)有關(guān)非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物骨骼性別差異資料越來(lái)越多，涉及到的骨骼元素也越來(lái)越廣泛[1-3]。人類(lèi)學(xué)家和考古生物學(xué)家一致認(rèn)為非人靈長(zhǎng)類(lèi)的顱骨和盆骨是研究性別差異最合適材料。若顱骨和盆骨缺失或受到損壞時(shí)，也可以通過(guò)胸骨、鎖骨和髕骨這些體積較小的骨塊進(jìn)行個(gè)體的識(shí)別[4]。

本文以河南省太行山獼猴種群髕骨為研究對(duì)象，以髕骨測(cè)量值為變量建立性別判別函數(shù)，進(jìn)而評(píng)估獼猴髕骨的性別差異程度，驗(yàn)證通過(guò)獼猴髕骨識(shí)別個(gè)體性別方法的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料

骨骼標(biāo)本來(lái)自太行山獼猴自然保護(hù)區(qū)的自然死亡獼猴、動(dòng)物試驗(yàn)后的遺骸、動(dòng)物打架斗毆致死的獼猴。收集標(biāo)本的時(shí)間是1989 年至2019 年。髕骨樣本60 例（19♂，41♀），要求成年、干燥、對(duì)稱(chēng)和完整。由于單側(cè)髕骨標(biāo)本數(shù)量較少，髕骨數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)兩側(cè)合并處理[4]。標(biāo)本保存在河南鄭州工商學(xué)院商學(xué)院。

1.2 變量和測(cè)量

采用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺直接測(cè)量骨骼獲得數(shù)據(jù)，誤差為0.01 mm。選擇髕骨5 個(gè)部位和股骨長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量[1,2]。見(jiàn)圖1。

圖1 髕骨變量測(cè)量位點(diǎn)（No:911，雌性，左側(cè)）

圖1 中，A 為髕骨背面觀，B 為髕骨腹面觀，C 為髕骨顱面觀；X1為髕骨關(guān)節(jié)面寬，X2為髕骨關(guān)節(jié)面高，X3為髕骨最大高，X4為髕骨最大厚，X5為髕骨顱面寬。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 23.0，K-S 檢驗(yàn)顯示原始數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布（P<0.05）。性別組之間的差異檢驗(yàn)采用ANOVA，性別判別分析分別采用多元線性判別函數(shù)和二元邏輯回歸模型，分別計(jì)算相應(yīng)的性別正確判別率。通過(guò)交互驗(yàn)證法來(lái)檢驗(yàn)判別函數(shù)的穩(wěn)定性。

2 結(jié)果

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)

描述性統(tǒng)計(jì)和ANOVA 結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果顯示獼猴髕骨和股骨長(zhǎng)變量雄性大于雌性，6 個(gè)變量中除X4外其他變量性別之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。

表1 獼猴髕骨描述性統(tǒng)計(jì)和ANOVA

2.2 多元線性回歸分析

根據(jù)SPSS 系統(tǒng)顯示的非標(biāo)準(zhǔn)化判別方程系數(shù)，得到全模型判別函數(shù)和逐步判別函數(shù)兩個(gè)性別判別函數(shù)分別為：

全模型判別函數(shù)中，髕骨變量有5 個(gè)，逐步判別判別函數(shù)的變量有2 個(gè)。將原始變量代入上述兩個(gè)函數(shù)，其函數(shù)值若大于臨界值，個(gè)體判定為雄性，反之判定為雌性。采用交互檢驗(yàn)法可以比較全模型法判別函數(shù)和逐步判別函數(shù)的穩(wěn)定性。具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 髕骨的多元判別函數(shù)和判別率

從表2 可知，前者性別正確判別率為80.0%，后者性別正確判別率為75.0%，全模型判別函數(shù)的判別率高于逐步判別函數(shù)的判別率。

2.3 邏輯回歸分析

依據(jù)SPSS 系統(tǒng)顯示的邏輯回歸方程系數(shù)，分別得到進(jìn)入法邏輯判別函數(shù)和向前逐步法邏輯判別函數(shù)分別為：

其中，

進(jìn)入法是所有5 個(gè)自變量都進(jìn)入回歸方程，向前逐步法選擇2 個(gè)自變量進(jìn)入判別函數(shù)。邏輯回歸屬于概率型非線性回歸，因變量是P，判別臨界值是0.5，將原始變量代入上述兩個(gè)函數(shù)，如果P<0.5，判為雄性；反之判為雌性。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 髕骨的邏輯回歸性別判別函數(shù)和判別率

從表3 結(jié)果可知，前者性別正確判別率為90.0%，后者性別正確判別率為85.0%。因此，進(jìn)入法的判別率略高于向前逐步法的判別率。

3 討論

有關(guān)非人靈長(zhǎng)類(lèi)髕骨性別差異的資料是非常稀少的。本研究所測(cè)量的髕骨5 個(gè)變量中，除了髕骨厚外，其他變量都顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異（P<0.01），表明該種群髕骨存在明顯性別差異，可以采用多元判別分析的方法來(lái)鑒定個(gè)體性別。結(jié)果還顯示髕骨每個(gè)變量雄性的平均值都大于雌性的平均值。這與其它資料報(bào)道的人類(lèi)髕骨性別差異的結(jié)果是一致的[5]。

正像預(yù)料那樣，獼猴髕骨存在的性別差異屬于中等程度（75.0%-90.0%）。影響獼猴髕骨性別差異程度的因素有很多，但主要因素是遺傳因素和環(huán)境因素。

獼猴髕骨性別差異產(chǎn)生的主要原因是遺傳，最有力的證據(jù)有下面幾點(diǎn)：一是人類(lèi)髕骨性別差異具有明顯的種群特異性，推測(cè)獼猴髕骨性別差異很可能也具有種群特異性；二是髕骨的大小和形狀取決于股骨的大小和相關(guān)的生物力學(xué)的機(jī)械負(fù)荷，盡管目前生物力學(xué)和機(jī)械壓力的確切性質(zhì)還不清楚，但可以推測(cè)兩者之間有密切的功能上的聯(lián)系[6]；三是抽取60 例成年髕骨和股骨標(biāo)本進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示股骨長(zhǎng)與髕骨長(zhǎng)呈高度正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)=0.675，P<0.001），提示體型大的個(gè)體髕骨也越大，與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致。

影響髕骨性別差異因素有以下4 種。一是運(yùn)動(dòng)因素。髕骨是髕-股關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)，所以髕骨和運(yùn)動(dòng)功能密切相關(guān)（不像胸骨、鎖骨、骶骨那樣）。運(yùn)動(dòng)使髕骨不斷地受到各種物理機(jī)械刺激，所以會(huì)導(dǎo)致髕骨出現(xiàn)一些輕微的形變或分型，一定程度上影響髕骨的性別差異[7,8]。二是年齡因素。人類(lèi)和大多數(shù)非人靈長(zhǎng)類(lèi)髕骨的性別差異是在性成熟后或者是經(jīng)歷了青春期之后才顯示出來(lái)，所以在成年個(gè)體中比較髕骨的性別差異才有意義。另外，即使是到了成年以后，人類(lèi)的年齡因素與髕骨性別差異的關(guān)系也始終糾結(jié)在一起，一些老年的髕骨標(biāo)本會(huì)出現(xiàn)輕微的形變和增生，原因是老年髕骨周?chē)h(huán)境中的一些復(fù)合無(wú)機(jī)鹽的含量會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著增加[9]。作者在觀察老年獼猴髕骨標(biāo)本時(shí)注意到這一點(diǎn)。三是性別因素。性別因素也會(huì)影響性別差異大小，因?yàn)轶x骨的性別正確判別率在不同的性別中不同。這是因?yàn)椋捍菩蹣?biāo)本數(shù)量不對(duì)稱(chēng)（雌41，雄19），野生獼猴種群自然選擇的結(jié)果是雄性少于雌性數(shù)量的繁殖群；雄性髕骨5 個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差都大于雌性，表明雄性組內(nèi)個(gè)體之間方差較大，這種組內(nèi)個(gè)體之間的變異性增加可能會(huì)導(dǎo)致雄性標(biāo)本判錯(cuò)概率增加[10]。

本結(jié)果表明在一個(gè)種群中，樣本大小相同，選擇相同的變量，采用不同的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法得到的結(jié)果是不同的。主要原因有以下幾個(gè)方面。一是全模型法的性別判別率一般高于逐步判別分析法的判別率，全模型判別分析的正確判別率為80.0%，逐步判別分析判別率為76.7%。很明顯全模型法采用所有變量不加選擇強(qiáng)制進(jìn)入判別函數(shù)，優(yōu)點(diǎn)是判別率較高，缺點(diǎn)是進(jìn)入模型的變量太多。逐步法進(jìn)入函數(shù)的變量數(shù)是2 個(gè)，優(yōu)點(diǎn)是選擇了較少的變量進(jìn)入函數(shù)，明確了對(duì)性別判別貢獻(xiàn)較大的變量，缺點(diǎn)是判別率略低[10]。二是回代檢驗(yàn)得到的性別判別率一般要高于交互驗(yàn)證得到的性別判別率，判別函數(shù)經(jīng)交互驗(yàn)證法檢驗(yàn)后，全模型法是75.0%，逐步法是76.7%。三是邏輯回歸判別分析的判別率一般要高于普通判別分析法得到的判別率，正確判別率分別是90.0%和85.0%。

本團(tuán)隊(duì)30 多年來(lái)，對(duì)分布在太行山南端野生獼猴種群的生物學(xué)特征展開(kāi)了一系列的研究。結(jié)果表明不同部位、不同變量和不同的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法骨骼性差的程度是不同的。髕骨的性差是本團(tuán)隊(duì)系列研究的題目之一，綜合來(lái)看，就獼猴骨骼性差程度大小可以分為4 類(lèi)：（1）雄性大于雌性，性差較大的是盆骨、犬齒和顱骨等；（2）性差中等的是鎖骨、胸骨、髕骨等；（3）性差較弱的是坐骨、門(mén)齒、腕骨等；（4）少數(shù)骨骼的性差出現(xiàn)性差逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，表現(xiàn)為雌性大于雄性，如恥骨長(zhǎng)、坐恥比等，說(shuō)明性差大小與成年雌性的生殖功能有關(guān)。

本文選擇的髕骨變量都是簡(jiǎn)單的線性測(cè)量，不需要太復(fù)雜的技術(shù)培訓(xùn)就可以完成測(cè)量工作，在保證準(zhǔn)確性和可靠性方面是一種有效的方法。除了上述提到的一些方法外，還有一些方法可以判定標(biāo)本的性別，例如，非測(cè)量觀察法和幾何形態(tài)學(xué)分析法等[11]。

綜上所述，太行山獼猴髕骨性別差異顯著，采用幾個(gè)髕骨變量建立判別函數(shù)，可以有效地識(shí)別個(gè)體的性別歸屬，其中遺傳、年齡、運(yùn)動(dòng)方式等是影響髕骨性別差異的主要因素。本研究不足之處在于標(biāo)本數(shù)量總體偏少，雌雄標(biāo)本數(shù)量不對(duì)稱(chēng)，缺乏可以比對(duì)的其它一些靈長(zhǎng)類(lèi)髕骨資料。