Využití čeledi Piophilidae (Diptera) ve forenzní praxi

Transkript

1 Využití čeledi Piophilidae (Diptera) ve forenzní praxi Monika Hrdinová 1, Hana Šuláková 2 & Miroslav Barták 1 1 1Česká zemědělská univerzita, Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů, Katedra zoologie a rybářství, Praha 6 - Suchdol, Česká Republika; m.hrdinova@ .cz 2 Kriminalistický ústav Praha, pošt. schr. 62/KÚP, Strojnická 27, Praha 7, Česká republika; sulakova@centrum.cz Abstrakt V roce 2012 proběhla studie zaměřená na rozklad velkých obratlovců činností hmyzu v podmínkách České republiky. K imitaci rozkladu lidského těla při volné expozici (přístupné hmyzu) bylo použito prase domácí (Sus scrofa f. domestica) o hmotnosti cca 53 kg z přirozeného úhynu. Podrobně byla sledována činnost zástupců čeledi Piophilidae v jednotlivých fázích degradačního procesu s ohledem na jejich případný forenzní význam. Na rozkladu se podílely 4 druhy čeledi Piophilidae: Stearibia nigriceps (Meigen, 1826), Parapiophila vulgaris (Fallén, 1820), Protopiophila latipes (Meigen, 1838) a Liopiophila varipes (Meigen, 1830), které představují 80 % sýrohlodek nalézaných v České republice na lidských mrtvolách a 23,5 % všech druhů vyskytujících se na našem území. Experimentální data potvrdila, že nejvyšší význam pro forenzní praxi představuje druh Stearibia nigriceps, přesto data o ostatních zástupcích významně rozšířila dosavadní znalosti. Klíčová slova: Forenzní (kriminalistická) entomologie, Piophilidae, pyramidová past 1. Úvod Forenzní (kriminalistická) entomologie je speciální obor kriminalistiky, který využívá znalosti o bezobratlých k stanovení takzvaného post mortem intervalu, což je doba, která uplynula od smrti jedince do okamžiku jeho nálezu. Uvádí se, že po 72 hodinách jsou entomologické metody pro stanovení doby skonu jedny z nejpřesnějších (Daněk 1990). Mohou však významně přispět i k prokázání posmrtné manipulace s tělem, nebo požití drog a léků člověkem před jeho smrtí, a to v době, kdy klasická toxikologie z měkkých tkání mrtvého není vzhledem k vysokému stupni rozkladu již možná (Benecke 2004). Pokusy o využití mrchožravého hmyzu jako indikátoru stupně rozkladu mrtvol můžeme sledovat do padesátých let devatenáctého století (Povolný 1979). 170

2 Forenzní entomologie je založena na poznatku, že hmyz, který je vybaven vysoce vnímavými smysly, zejména čichem, obvykle bývá první na místě výskytu mrtvoly. Její principy vychází ze skutečnosti, že rozklad živočišného těla, především většího obratlovce (včetně člověka), prochází zákonitou sukcesí mrchožravého (sarkofágního, resp. nekrofágního) hmyzu, proto s každým stupněm rozkladu mrtvoly jsou spjaté určité skupiny bezobratlých a jejich vývojová stadia (Benecke 2004, Daněk 1990, Povolný 1978) Popis lokality 2. Materiál a metody Terénní pokus probíhal v prostorách Demonstrační a výzkumné stanice katedry zahradnictví České zemědělské univerzity v Praze Troji. Pozemek stanice se nachází na pravém, západně orientovaném břehu řeky Vltavy (Obr. 1). Experiment probíhal v dolní části areálu (směrem k řece), kde jsou vysazeny ovocné stromy a prostor mezi nimi je zatravněn. Údaje o teplotě vzduchu a půdy byly získány z pravidelného měření stacionární meteorologické stanice umístěné na pozemku demonstrační a výzkumné stanice, řádově 40 m od pokusného místa. Zeměpisné souřadnice: " N, " E; nadmořská výška: 196 m n. m. Obr. 1: Místo expozice pokusného zvířete (Mapa dle Google Earth , přístupné z Upravila H. Šuláková) 171

3 2.2. Popis experimentu Při experimentu bylo použito mrtvé prase domácí (Sus scrofa f. domestica) z přirozeného úhynu, o hmotnosti cca 53 kg, které bylo volně exponováno (na zemském povrchu). Z důvodu imitace lidské mrtvoly a přiblížení podmínek rozkladu lidského těla bylo pokusné zvíře oděno do trička a elastických kalhot. Sběr dat k čeledi Piophilidae začal 20. března 2012, současně s počátkem experimentu, a byl ukončen 27. listopadu 2012 z důvodu sepsání bakalářské práce Odběrové metody K odběru bezobratlých byly použity tři metody: pyramidová past (popis viz Barták & Roháček 2011), o rozměrech základny 2x2 m (Obr. 2), dále odchyt entomologickou sítí a exhaustorem. Obr. 2: Pyramidová past (Autor: H. Šuláková) Pyramidová past byla exponována od počátku pokusu dne 20. března Dolní okraj pasti byl fixován ve výšce cm nad zemí, příp. vegetací, aby hmyz mohl volně nalétávat na pokusné zvíře. V hlavě pasti byla 172

4 umístěna sběrná nádoba naplněná konzervačním roztokem o složení: 2 l vody, 2 ml 38-40% formaldehydu a 1 ml detergentu (mycí prostředek). Materiál z pasti byl vybírán v pravidelných intervalech: od 20. března do 2. října 2012 jednou týdně a od 2. října do 27. listopadu 2012 každé dva týdny. Odběrové intervaly vycházely z ročního období, resp. četnosti hmyzu. Cílený odchyt dospělců zástupců čeledi Piophilidae entomologickou sítí a exhaustorem byl prováděn během kontrolních návštěv pokusné plochy v době odběru materiálu z pyramidové pasti. Pro srovnání druhů čeledi Piophilidae, které na mrtvé zvíře jen nalétávaly, s těmi, které se na něm i vyvíjely, byly z pokusného zvířete odebírány pinzetou živé larvy za účelem odchovu do stadia dospělce. Ze stejného důvodu bylo u odchycených dospělců hodnoceno, zda se jedná o imaturní (nově vylíhlé) jedince Zpracování vzorků Materiál odebraný z pyramidové pasti byl roztříděn pod binokulární lupou do čeledí. Zástupci čeledi Piophilidae odchycení pyramidovou pastí, entomologickou sítí a exhaustorem byli následně determinováni do druhu. Determinaci provedla M. Hrdinová a revizi určeného materiálu H. Šuláková. K odchovu larev byly použity plastové nádoby o obsahu cca 1 litr, do kterých byl do výše cca 2 cm nasypán stavební písek. Jako krmné médium bylo použito libové vepřové maso. Nádoba byla přikryta punčochovou tkaninou, která umožnila větrání, současně však zabránila úniku larev před kuklením (v písku). Misky byly uloženy na balkoně na stinném místě. Vnitřní prostor nádob (písek) byl každý den vlhčen vodou pomocí rozprašovače, aby byla zaručena dostatečná vlhkost pro vývoj larev i puparií Zpracování výsledků Výsledky o počtu jednotlivých druhů byly vztaženy na roční období, na sumu teplot relevantního období a na kumulativní sumu teplot. Suma teplot relevantního období byla dána součtem všech teplot vyšších než nula, a to vždy za sledované období, tj. týden, příp. čtrnáct dnů. Suma kumulativních teplot byla dána součtem všech teplot vyšších než nula, a to od počátku experimentu až do konce sledovaného období. K statistickému zhodnocení výsledků byla použita metoda lineární regrese kumulativní sumy teplot k počtu jedinců v pasti. Počet jedinců vykazoval Poissonovo rozdělení, proto byla použita jejich zlogaritmovaná hodnota, aby bylo dosaženo normálního rozdělení. 173

5 3. Výsledky V rámci terénního pokusu bylo za celé sledované období zajištěno celkem jedinců čeledi Piophilidae, kteří náleželi druhům Stearibia nigriceps (Meigen, 1826), Parapiophila vulgaris (Fallén, 1820), Protopiophila latipes (Meigen, 1838) a Liopiophila varipes (Meigen, 1830). Dominantním zástupcem byl po celé období druh Stearbia nigriceps, který představoval více než 92 % všech odchycených sýrohlodek (Obr. 3). V březnu 2012 nebyly na zvířeti odchyceny žádné sýrohlodky, teprve počátkem dubna, kdy se mršina začala nafukovat plyny bakteriálního rozkladu, byl zjištěn druh Liophiphila varipes. Od poloviny dubna, tedy ve fázi maximálního nadmutí zvířete rozkladnými plyny (Obr. 5), to byly druhy Stearibia nigriceps a Parapiophila vulgaris a jako poslední, řádově od poloviny května, kdy již začal aktivní biochemický rozklad (Obr. 6), byl na pokusné ploše zaznamenán druh Protopiophila latipes. V následujícím období počet odchycených jedinců dynamicky rostl (Tab. 1), přesto po celou dobu zůstal dominantním druhem Stearibia nigriceps, s výjimkou října, kdy počet jedinců Parapiophila vulgaris významně převýšil všechny ostatní zástupce sýrohlodek (Obr. 4). Aktivita všech čtyř druhů sýrohlodek byla zaznamenána ještě koncem října 2012, ale v listopadu se v pastech nevyskytoval již jediný jedinec, přestože na zvířeti byla pozorována četná puparia s nedokončeným vývojem. Ve vztahu k rozkladným procesům bylo maximální zastoupení čeledi Piophilidae pozorováno ve fázích aktivního biochemického rozkladu, který charakterizuje zmýdelnění tuků a sýrová fermentace, a pokročilého rozkladu, pro který je typický významný úbytek měkkých tkání. Tab. 1: Počty odchycených jedinců čeledi Piophilidae ve sledovaném období, včetně průměrných denních teplot vzduchu. Měsíc 2012 Počet zástupců čeledi Piophilidae [ks] Průměrné denní teploty vzduchu (max/min) [ C] Březen 0 8,97 (12,58/5,39) Duben 30 9,89 (21,81/0,95) Květen ,73 (22,42/7,00) Červen ,37 (25,95/11,41) Červenec ,40 (28,20/15,90) Srpen ,55 (30,00/14,90) Září ,56 (24,61/9,16) Říjen 211 9,26 (18,30/2,26) Listopad 0 6,14 (10,90/1,97) Celkem

6 3,12 % 2,36 % 2,10 % Protophiophila latipes Liopiophila varipes Paraphiophila vulgaris Stearibia nigriceps 92,42 % Obr. 3: Procentické zastoupení jednotlivých druhů čeledi Piophilidae. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Protophiophila latipes Liopiophila varipes Paraphiophila vulgaris Stearibia nigriceps Obr. 4: Vzájemný poměr zastoupení druhů čeledi Piophilidae v průběhu roku

7 Obr. 5: Druhá sukcesní vlna: fáze nadmutí duben 2012 (Autor: H. Šuláková) Obr. 6: Třetí až čtvrtá sukcesní vlna: biochemicky aktivní rozklad (Autor: M. Hrdinová) 176

8 Obr. 7: Pátá sukcesní vlna: pokročilý rozklad (Autor: M. Hrdinová) Obr. 8: Šestá sukcesní vlna: vysychání zbytků měkkých tkání (Autor: H. Šuláková) Imaturní jedinci všech čtyř druhů byli poprvé zjištěni na přelomu dubna a května 2012 a množství, které odpovídalo poměru jednotlivých druhů, se vyskytovali v odchytech až do října Všichni dospělci získaní odchovem larev náleželi dominantnímu druhu Stearibia nigriceps. Statistické zhodnocení výsledků pomocí lineární regrese prezentují obr

9 Liopiphila varipes y = 0,0037x - 0,5001 R² = 0,4548 Liopiphila varipes Lineární (Liopiphila varipes log) log Obr. 9: Vyhodnocení závislosti kumulativní sumy teplot k počtu jedinců Liopiophila varipes Parapiophila vulgaris y = 0,0015x + 0,7886 R² = 0,1354 Parapiophila vulgaris log Lineární (Parapiophila vulgaris log) Obr. 10: Vyhodnocení závislosti kumulativní sumy teplot k počtu jedinců Parapiophila vulgaris 5 0 Stearibia nigriceps y = 0,0062x - 0,2145 R² = 0,7254 Stearibia nigriceps log Lineární (Stearibia nigriceps log) Obr. 11: Vyhodnocení závislosti kumulativní sumy teplot k počtu jedinců Steraribia nigriceps 178

10 5 0 Protopiophila latipes y = 0,0048x - 0,6163 R² = 0,8224 Protopiophila latipes log Lineární (Protopiophila latipes log) Obr. 12: Vyhodnocení závislosti kumulativní sumy teplot k počtu jedinců Protopiophila latipes Z výsledků vyplývá, že největší závislost mezi kumulativní sumou teplot a počtem jedinců podle regresního koeficientu byla u druhů Protopiophila latipes a Stearibia nigriceps. Menší závislost byla zjištěna u druhu Liopiophila varipes a téměř žádná u Parapiophila vulgaris. Zastoupení čeledi Piophilidae v závislosti na stupni rozkladu vyjádřeném sumou kumulativních teplot prezentují obr Počet Protopiophila latipes 21,92 127,87 336,47 502,25 731,60 953, , , , , , , , , , , , ,90 Suma teplot Obr. 13: Výskyt Protopiophila latipes podle kumulativní teploty 179

11 Liopiophila varipes Počet ,92 127,87 336,47 502,25 731,60 953, , , , , , , , , , , , ,90 Suma teplot Obr. 14: Výskyt Liopiophila varipes podle kumulativní teploty Parapiophila vulgaris Počet ,92 127,87 336,47 502,25 731,60 953, , , , , , , , , , , , ,90 Suma teplot Obr. 15: Výskyt Parapiophila vulgaris podle kumulativní teploty 180

12 Stearibia nigriceps Počet ,92 127,87 336,47 502,25 731,60 953, , , , , , , , , , , , ,90 Suma teplot Obr. 16: Výskyt Stearibia nigriceps podle kumulativní teploty 4. Diskuze a závěry V rámci terénního pokusu s volně exponovaným kadaverem prasete domácího byli zjištěni čtyři zástupci čeledi Piophilidae, kteří představují 80 % (celkem 5) všech druhů zjišťovaných na lidských mrtvolách v podmínkách České republiky (Šuláková, nepublikováno) a 23,5 % všech druhů známých z České republiky (Barták 2009). Naše výsledky zcela neodpovídají údajům ostatních autorů (Byrd & Castner 2010; Smith 1986), že na počátku rozkladu, resp. během prvních dvou sukcesních vln se sýrohlodky na mrtvém těle nevyvíjí, resp. jejich aktivita je minimální. Imaturní dospělce jsme zaznamenaly téměř na počátku výskytu čeledi Piophilidae na mršině, přesto nemůžeme jednoznačně vyloučit, že zejména první zachycení jedinci (řádově několik málo kusů) se nevylíhli z nedaleko přezimujících puparií, jejichž larvy se vyvíjely ještě před experimentem na jiném zdroji. Od května bylo však zastoupení imaturních dospělců tak vysoké, že je rozklad přímo na experimentálním zvířeti zřejmý. Nejvíce sýrohlodek bylo zaznamenáno v květnu, resp. během aktivního biochemického rozkladu, což odpovídá údajům ostatních autorů (Smith 1986; Arnaldos et al. 2005). Během biochemického rozkladu dochází nejdříve k zmýdelnění tuků a následně k sýrové fermentaci, kdy se uvolňují zápašné látky vysoce atraktivní právě pro sýrohlodky. Přes relativní pokles počtu se Piophilidae aktivně podíleli na rozkladu také ve čtvrté a páté vlně 181

13 rozkladu. Pravděpodobně s ohledem na počátek pokusu v jarním období, kdy nebyly ještě optimální teplotní podmínky, jsme tak nepotvrdili tvrzení Mihályiho (1965), který uvádí, že druh Stearibia nigriceps se může vyvíjet již na čerstvých mršinách. Zjištěná data o výskytu sýrohlodek v jednotlivých měsících zcela neodpovídají údajům Daňka (1990), který uvádí, že dospělci se v České republice vyskytují až od první třetiny května a pouze do první třetiny října. Přikláníme se více k tvrzení Nuorteva (1977), že při vyšších teplotách lze aktivitu dospělců očekávat již na konci zimy a počátku jara, příp. přes zimní období. Smith (1986) uvádí, že zkoumal živé larvy odebrané z mrtvoly, kterou nalezli ve Skotsku v polovině února. Vzhledem na sledované období (konec března až listopad 2012) jsme údaje o aktivitě larev i přes zimu nemohli potvrdit. Za významné považujeme zjištění, že druh Piophila casei (Linnaeus, 1758), který je typický zástupce forenzně významných sýrohlodek v Mediteránu, kde se běžně vyskytuje na zvířecích zdechlinách (Martín-Vega et al. 2011) i lidských mrtvolách (Byrd & Castner 2010), nebyl v našem pokusu nalezen ani v jediném exempláři. Potvrdila se nám domněnka, že druh vyžaduje vyšší teploty (Martín-Vega et al. 2011; Prado e Castro et al. 2012), kterých lze na našem území dosáhnout pouze uvnitř lidských obydlí, kde se na lidských mrtvolách skutečně vyskytuje (Šuláková, nepublikováno). Naše data o druhu Stearibia nigriceps potvrzují tvrzení Myhályiho (1965), že je zastoupen jak na relativně čerstvých, tak značně degradovaných mrtvých tělech, i když podobné výsledky byly zjištěny také pro ostatní tři druhy. Nicméně, experiment potvrdil současná data z lidských mrtvol, že v podmínkách České republiky představuje Stearibia nigriceps dominantní druh. U druhu Protopiophila latipes jsme zjistili maximální zastoupení v květnu a červnu. Překvapivě tato pozorování odpovídají více údajům z Mediteránu (Prado e Castro et al. 2012), než ze západního Německa, kde byl druh početnější na konci léta a na podzim (Fiedler 2008). Vyšší zastoupení druhu Liopiophila varipes na jaře a na podzim odpovídá literárním údajům z mírného pásma (Fiedler 2008). Toleranci Liophiphila varipes k nižším teplotám potvrzují i Martín-Vega et al. (2011), kteří tuto sýrohlodku zaznamenaly ve středním Španělsku především ve vysokých nadmořských výškách. Data o Parapiophila vulgaris odpovídají literárním údajům (Matuzewskiho et al. 2011), které dokládají výskyt druhu od jara do podzimu. Data z experimentu prokázala, že výskyt druhů Parapiophila vulgaris a Liopiophila varipes není vázaný na aktuální teplotu. Naše výsledky naznačují, že rozhodujícím faktorem je patrně roční období, příp. stupeň rozkladu, který je vyjádřen kumulativní teplotou. Tuto skutečnost bude nutné ověřit dalšími pokusy. 182

14 Pro využití čeledi Piophilidae ve forenzní entomologii, tedy určení post-mortem intervalu, navrhujeme využití metody, kdy sledované druhy jsou dány do vztahu ke stupni rozkladu, který definuje suma kumulativních teplot. Předpokládáme, že u jiného objektu odpovídající velikosti bude při podobné sumě teplot stejné zastoupení druhů. 5. Poděkování Výsledky byly získání z finanční podpory projektu č. VF Ministerstva vnitra České republiky a S grantu ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR. 6. Literatura Arnaldos M. I., García M. D., Romera E., Presa J. J. & Luna A. 2005: Estimation of postmortem interval in real cases based on experimentally obtained entomological evidence. Forensis Science International Barták M. 2009: Piophilidae Macquart, In Jedlička L., Kúdela M. & Stloukalová V. (eds): Checklist of Diptera of the Czech Republic and Slovakia. Electronic version 2. < Barták M. & Roháček J. 2011: Records of interesting flies (Diptera) attracted to meat baited pyramidal trap on sapping stump of European walnut (Juglans regia) in Central Bohemia (Czech Republic). Časopis slezského zemského muzea (A), 60 (3): Benecke M. 2004: Forensic Entomology: Arthropods and Corpses. In: Tsokos M. (ed.): Forensic Path. Rev., Vol. II., Humana Press, Totowa (NJ, USA): Byrd J. H. & Castner J. L. 2010: The Utility of Arthropods in Legal Investigations. Forensic Entomology. Boca Raton. FL Daněk L. 1990: Možnosti využití entomologie v kriminalistice. Čs. Kriminalistika. č Fiedler A., Halbach M., Sinclair B. & Benecke M. 2008: What is the edge of a forest? A diversity analysis of adult diptera found on decomposing piglets imide and on the edge of a Western German woodland inspired by a courtroon question. Entomologie heute Lefebvre F. & Gaudry E. 2009: Forensic entomology: a new hypothesis for the chronological succession pattern of necrophagous insect on human corpses. Ann. Soc. Entomol. Fr. 45 (3)

15 Martín-Vega D., Gómez-Gómez A., Baz A. & Díaz-Aranda L. M., 2011: New piophilid in town: the first Palaearctic rekord of Piophila megastigmata and its koexistence with Piophila casei in central Spain. Med. Vet. Entomolog Matuszewski S., Bajerlein D., Konwerski S. & Szpila K. 2008: An initial study of insect succession on decomposition in variol forest habitat sof Central Europe. Forensic Sci. Int Mihályi F. 1965: In: Daněk, L., Eliášová, H., Šubrt, J. & Zuska. J. 1987: Kriminalistický sborník Nuorteva P. 1977: Sarcosaprophagous insects as forensic indicators. In: Tedeschi, C.G., Eckert, W.G. & Tedeschi, L. G. Forensic Medicine, a Study in Trauma and Environmental Hazards. Vol. II. Physical Trauma, Saunders, Philadelphia Povolný D. 1978: Hmyz v kriminologii. Vesmír Povolný D. 1979: Některá hlediska praktického využití hmyzu v kriminalistice. Kriminalistický sborník Prado e Castro C., Cunha E., Serrano A. & García M. D. 2012: Piophila megastigmata: first records on human corpus. Forensic Science International Smith K. G. V. 1986: In: Arnaldos, M. I., García. M. D., Romera E., Presa J. J. & Luna A Estimation of postmortem interval in real cases based on experimentally obtained entomological evidence. Forensis Science International

16 ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE FAKULTA AGROBIOLOGIE, POTRAVINOVÝCH A PŘÍRODNÍCH ZDROJŮ Workshop on biodiversity, Jevany Štěpán Kubík and Miroslav Barták (editors) 2013

17 Štěpán Kubík & Miroslav Barták Reviewer: Doc. RNDr. Jan Minář, Dr.Sc. Proceedings of the Workshop on biodiversity, Jevany, 2.-3.th July, 2013 This project was financially supported by S grant of MSMT (Ministry of Education, Sports and Youth) The workshop was organized under the auspices of the Czech Academy of Agricultural Sciences, Department of Animal Production ISBN:

18 Název: Workshop on biodiversity, Jevany Vydavatel: Česká zemědělská univerzita v Praze Povoleno: děkanátem FAPPZ Tisk: Power Print, Praha- Suchdol Náklad: 50 výtisků Počet stran: 436 Vydání: první Rok vydání: 2013 ISBN: