Применяемые систематиками методы анализа имеющегося материала (выборок или серий) зависят как от поставленных целей, так и от группы животных, с которой они имеют дело.
Кроме того, имеют значение и уровни систематики, которые принято называть альфа-, бета — и гамма-систематика. Первый уровень, или альфа-систематика, включает стадию описания и именования видов; второй уровень, или бета-систематика, — объединение этих видов в естественную систему низших и высших категорий, а третий уровень, или гамма-систематика, — это анализ внутривидовой изменчивости и изучение эволюции. При систематических исследованиях на уровне альфа-систематики обычно пользуются простыми статистическими характеристиками — величиной и пределами колебаний признака, пропорциями или соотношениями. Из-за того что музейные или коллекционные серии обычно невелики, анализ популяций становится практически недоступным. Задача в данном случае заключается в том, чтобы убедиться в достоверности различий между выборками и решить, какой ранг придать каждой из них. Конкретно чаще всего приходится решать вопрос — достаточны и постоянны ли различия между двумя выборками из аллопатрических популяций, чтобы считать эти популяции подвидами одного вида. Обычно для этого достаточными оказываются простые количественные методы анализа, позволяющие оценить размеры отличий. Статистические методы анализа популяций изложены в соответствующих учебных пособиях, поэтому здесь можно только указать границы их применения. Поскольку систематику, работающему на уровне альфа-систематики, необходимо найти отличия между близкими видами и подвидами, он должен знать, что эти таксоны часто отличаются друг от друга не присутствием или отсутствием какой-либо структуры (типа «есть или нет»), а ее характеристикой, т. е. величиной, относительными размерами, числом и т. д. Именно эти относительные различия можно достоверно определить по количественным данным. Это тем более важно, что виды состоят из изменчивых популяций и иначе как с помощью количественных показателей эту изменчивость описать нельзя. Статистические методы позволяют вывести характеристики естественных популяций на основании выборок из них.
Так как систематик работает не с целыми популяциями, а только с выборками из них, он должен знать, в какой мере эта выборка представляет популяцию. Методы полевых исследований животных разработаны для определенных групп: гидробионтов, насекомых, птиц, млекопитающих и др., но есть общие правила взятия выборок (проб) для дальнейшей систематической обработки. Выборка, идеально представляющая популяцию, должна быть однородна, достаточно многочисленна и собрана без выбора. Для этого подходят так называемые массовые сборы, например кошение сачком по травостою. Хотя определенные данные можно получить и на основании изучения малых серий, выборки большого объема дают более точные сведения. Для практических целей можно использовать серии из 20—25, но, конечно, предпочтительнее из 50—100 экз.
Статистическую обработку следует применять только для количественных показателей, так как меристические признаки подвергаются более точной обработке, чем данные измерений. К меристическим признакам относятся, например, число чешуй у рыб или рептилий, количество щетинок на определенном склерите тела у насекомых и т. п. К числу измеряемых признаков относятся общая длина тела, длина определенных его частей (крыла, ступни и др.), ширина тела в конкретном месте, форма усиков и лапок (у насекомых).
Для каждой группы животных есть своя система измерений, которой и следует придерживаться. Измерения производятся с необходимой точностью: у насекомых это 0,1 мм, у мелких млекопитающих до целых миллиметров.
При количественном анализе чаще всего используются такие статистические величины, как средняя арифметическая величина (М), пределы вариации (при точном указании размеров выборки), кривая нормального распределения, среднее квадратическое отклонение (мера изменчивости выборки), обозначаемое δ, коэффициент вариации (δ, выраженная в процентах от средней величины).
Очень удобно пользоваться также отношениями и индексами. Отношения удобнее абсолютных размеров, так как влияние изменчивого признака сводится к минимуму. Это может быть отношение длины тела к его ширине, длины надкрылий к длине переднеспинки (у жуков), длины тела к длине конечности или другой части тела и т. п.
Несколько труднее найти количественное выражение качественных признаков, таких как характер рисунка, например степени пятнистости, хотя это бывает необходимо при изучении выборок, отличающихся именно по этому признаку. В данном случае может помочь разбивка всех экземпляров на несколько классов и выбор в качестве стандарта для сравнения экземпляра, стоящего ближе всех к середине каждого класса. Различия в окраске объективно можно оценить с помощью специальных оптически х приборов. Существуют также и таблицы цветов.
Различия между популяциями определяются такими статистическими методами, как сравнение частот (метод χ-квадрат) и средних величин, метод дискриминантных функций, которые описаны в руководствах по статистике.
Самый важный вопрос, стоящий перед систематиком, анализирующим две аллопатрические популяции, заключается в том, принадлежат ли эти популяции к одному или разным подвидам. Что должно быть мерой их различия? Отношение к этому вопросу часто бывает субъективным, отсюда и различие мнений, разделяющее систематиков на «дробителей» и «объединителей». В качестве компромисса предлагается так называемое «правило 75 %». Его обычно формулируют так: популяции А и Б можно относить к разным подвидам только тогда, когда 75 % особей популяции А отличаются от «всех» особей популяции Б. Другая интерпретация этого правила предложена Майром в качестве критерия для отнесения двух популяций к разным подвидам: 75 % особей популяции А должны отличаться от 97 % особей популяции Б. Дополнениями, которые обязательно нужно учитывать, являются биологические и географические данные, связанные с разграничением подвидов. Напомним, что подвиды имеют собственный ареал.
Очень полезным оказывается графическое представление количественных данных. Наиболее подходящими для этих целей являются гистограммы и диаграммы, иллюстрирующие пределы вариаций в популяциях, или точечные схемы (скаттер-диаграммы).
Точечные схемы применяются в тех случаях, когда нужно показать зависимость между отношением одного показателя к другому.
С помощью таких отношений можно разграничить подвиды одного вида или двух близкородственных видов. На такой схеме каждый экземпляр обозначается точкой, помещаемой в том месте, где значение одного признака, наносимого на ось ординат, пересекается со значением другого признака, наносимого на ось абсцисс. Особи каждой популяции обозначаются особыми значками (кружками, треугольниками, квадратами и т. п.).
Такие схемы помогают обнаруживать аллометрические взаимоотношения и вычертить линии регрессии.