Визначення раціонального обсягу вибірки в паразитологічних дослідженнях бутстреп-методом

  • С. П. Швидка Запорізький національний університет
  • С. А. Левчук Запорізький національний університет
  • Є. В. Сарабєєва Запорізька гімназія № 28
Ключові слова: бутстреп, довірчий інтервал, точність, агрегований розподіл, паразити риб

Анотація

Висока трудомісткість і вартість паразитологічних досліджень вимагає використання раціонального обсягу вибірки як балансу між інформативністю даних з малих вибірок та непотрібними витратами на отримання надлишкових даних. Агрегований характер розподілу паразитів у популяціях хазяїв створює принципові труднощі при розрахунку інтервальних оцінок вибіркових характеристик методами класичної статистики. У таких ситуаціях доцільно застосовувати непараметричні методи і ресамплінг. Запропоновані практичні рекомендації дозволяють визначати раціональний обсяг вибірки для обчислення інтервальних оцінок статистичних характеристик із заданою точністю з використанням методу Bag of Little Bootstraps. Точність визначається як довірчий інтервал, такий, що оцінка середнього значення повинна бути в межах певної величини істинного середнього із заданою ймовірністю. Підхід проілюстровано на прикладі визначення раціонального обсягу вибірки для обчислення інтервальних оцінок вибіркового середнього значення чисельності паразитів роду Ligophorus spp, L. llewellyni та L. pilengas. Для кожного з видів паразитів обсяг емпіричних вибірок дорівнював 224 елементам. Результати дослідження показали, що обсяг вибірки значною мірою залежить від рівня точності та параметра агрегації. Виявлено, що для вибірок обсягом 45 елементів і більше довжина довірчого інтервалу дорівнює емпіричному середньому або є меншою; вибірки з чисельністю у діапазоні 20 – 35 екземплярів недооцінюють значення вибіркового середнього, а малі вибірки (n=10) призводять до ненадійних оцінок. Схожі результати отримані в попередніх дослідженнях Маркес і Кабрал. Запропонований підхід стане в нагоді паразитологам при плануванні дизайну вибірки та допоможе визначити рівень точності вибіркового середнього значення у дослідженнях.

Посилання

Література
(1) Israel, G. D. Determining Sample Size; PEOD6; 1992.
(2) Курочкин, Ю. В. Методическое пособие по паразитологическому инспектированию морских рыб; ТИНРО: Владивосток, 1979.
(3) Karandinos, M. G. Optimum Sample Size and Comments on Some Published Formulae. Bull. Entomol. Soc. Am. 1976, 22 (4), 417–421 DOI: 10.1093/besa/22.4.417.
(4) Opit, G. P.; Throne, J. E.; Flinn, P. W. Sampling Plans for the Psocids Liposcelis entomophila and Liposcelis decolor (Psocoptera: Liposcelididae) in Steel Bins Containing Wheat. J. Econ. Entomol. 2009, 102 (4), 1714–1722 DOI: 10.1603/029.102.0440.
(5) Shvydka, S.; Sarabeev, V.; Estruch, V. D.; Cadarso-Suárez, C. Optimum sample size to estimate mean parasite abundance in fish parasite surveys. Helminthologia 2018, 55 (1),
52–59 DOI: 10.1515/helm-2017-0054.
(6) Anderson, R. M.; Gordon, D. M. Processes influencing the distribution of parasite numbers within host populations with special emphasis on parasite-induced host mortalities. Parasitology 1982, 85 (Pt 2), 373–398.
(7) Shaw, D. J.; Dobson, A. P. Patterns of macroparasite abundance and aggregation in wildlife populations: a quantitative review. Parasitology 1995, 111 Suppl, S111-27.
(8) Poulin, R. Explaining variability in parasite aggregation levels among host samples. Parasitology 2013, 140, 541–546 DOI: 10.1017/S0031182012002053.
(9) Rózsa, L.; Reiczigel, J.; Majoros, G. Quantifying parasites in samples of hosts. J. Parasitol. 2000, 86 (2), 228–232 DOI: 10.1645/0022-3395(2000)086[0228:QPISOH]2.0.CO;2.
(10) Marques, J. F.; Cabral, H. N. Effects of sample size on fish parasite prevalence, mean abundance and mean intensity estimates. J. Appl. Ichthyol. 2007, 23 (2), 158–162 DOI: 10.1111/j.1439-0426.2006.00823.x.
(11) Efron, B.; Tibshirani, R. J. An introduction to the bootstrap. Monographs on Statistics and Applied Probability, No. 57. Chapman and Hall, London, 436 p; Chapman and Hall: London, 1993; Vol. 57.
(12) Kleiner, A.; Talwalkar, A.; Sarkar, P.; Jordan, M. I. A scalable bootstrap for massive data. J. R. Stat. Soc. Ser. B (Statistical Methodol. 2014, 76 (4), 795–816 DOI: 10.1111/rssb.12050.
Як цитувати
Швидка, С. П., Левчук, С. А., & Сарабєєва, Є. В. (1). Визначення раціонального обсягу вибірки в паразитологічних дослідженнях бутстреп-методом. Acta Biologica Ukrainica, (1), 62-69. https://doi.org/10.26661/2410-0943-2019-1-07
Розділ
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ТА ДОСЛІДНИЦЬКІ СТАТТІ