Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity BIOINDIKACE Nekrobiontní hmyz a jeho využití v kriminalistice Petr Kočárek CZ.1.07/2.2.00/28.0149 EKOLOS
Nekrobiontní hmyz jako předmět ekologických studií nekrobiontní hmyz - zásadní role při p i dekompozici mršin mršina - potravní zdroj efemérn rní v prostoru a čase => řada nezbytných adaptací (R-strat.) limitovanost potravního zdroje => mezidruhová kompetice o potravní zdroj vede k segregaci nik. Možno pozorovat ve čtyřech úrovních: 1. preferenci typu nebo stupně dekompozice (v sukcesi), 2. diurnáln lní aktivitě, 3. preferenci biotopů,, 4. fenologii výskyt jednotlivých druhů tvoří dobře e definovatelnou a předvp edvídatelnou datelnou sukcesní sérii
Význam nekrobiontního hmyzu Teorie Ekologie modelové organismy pro studium obecných principů ekologické sukcese, mezidruhových a vnitrodruhových vztahů, teorie nik vyostřená kompetice Megnin (1894) teoretické základy sukcese Praxe kriminalistika využití specifických vlastností (většinou úzce vyhraněných) v pomoci při objasňování kriminálních případů
Klasifikace nekrobiontů nekrofágové čerstvá mrtvola saprofágové biochemicky aktivní mrtvola dermatofágové vysýchající mrtvola keratofágové dehydratované zbytky nekrofágové x omnivorové x parasité a predátoři + (akcesorické druhy)
Potravní vztahy na mršině
Sukcesní vlny a jejich klasifikace stadia podle charakteristických fyzikálních změn: Fuller (1934) 3 fáze Payne (1966) 6 fází Leclercq (1974) 8 fází Goff (2000) 5 fází (fresh, bloated, decay, post decay and skeletal) fresh bloated decay dry (anaerobní dekompozice) (aerobní dekompozice)
Soudní entomologie (Forensic entomology) 1. Stanovení PMI (Post Mortem Interval) - vazba nekrobiontů na stadium rozkladu - znalost délky vývoje za různých podmínek - znalost fenologie a diurnální aktivity - 72 a více hodin po smrti je hmyz nejpřesnější metoda pro PMI 2. Stanovení místa činu - geografický výskyt hmyzu, endemity, specifické biotopy, vertikální distribuce - vazba nekrobiontů na biotop - mobilita nekrobiontů
Soudní entomologie (Forensic entomology) 3. Analýza mikrostop - části hmyzích těl a jejich identifikace - kumulace látek v hmyzích tělech (např. Pb, Hg apod.) 4. Detekce smrtících jedů, drog a DNA - analýza obsahu látek v muších larvách v případech pokročilého rozkladu (entomotoxikologie) - např. fenobarbitol, organofosfáty, oxazemap atd. - DNA z larev hmyzu, když mrtvola zmizela
Soudní entomologie (Forensic entomology) 5. Hmyzí jedy - úmrtí způsobená bodnutím nebo kousnutím (alergické reakce) - dopravní nehody (např. Oxytelus tetracarinatus), pracovní úrazy - vraždy pomocí hmyzích jedů (kantaridin smrt. dávka 0,02-0,03g)
Historie soudní entomologie první popsaný případ využití soudní entomologie z Číny - Sung Tz u (13. stol.) 18.-19. stol. Francie a Německo využití při exhumacích (Reinhard, Hofmann) první stanovení PMI francouzský lékař Bergeret (1855) Megnin (1894): La faune de cadavres první soudně-lékařská studie od 20 let 19. stol. desítky studií (např. Meixner, Merkel, Bianchini) a zavedení do kriminalistické praxe
Modelové druhy pro studium sukcese studium na lidech problematické pouze příležitostné a útržkovité informace obecné zákonitosti sukcesívního výskytu lze sledovat na různých obratlovcích prase Payne (1965) pes Reed (1958) králík řada autorů potkan řada autorů + jiné (slon, cibetky, studenokrevní obr.)
Rozklad v různých prostředích temperátní oblasti klíčová je teplota pouště a polopouště klíčový je nedostatek vlhkosti (rychlý rozklad, převládá mumifikace) tropické oblasti kombinace teploty a vlhkosti (rychlý kompletní rozklad)
Hrobaříci a jejich bionomie
Hrobaříci a jejich bionomie
Hrobaříci a jejich bionomie na mršinách ze dvou důvodů rozmnožování a potrava (muší larvy)
Hrobaříci vs. bzučivky x kompetice o potravní zdroj využít může jen jeden! strategie, zbraně: amoniak foretičtí roztoči
roztoči Poecilochirus spp. draví roztoči, živí se vajíčky a larvami (<5mm) much mutualismus - hrobařící boj s kompeticí much - roztoči transport na mršiny (forézie) vzájemná korelace vývojových cyklů, vývoj v kukelních komůrkách transportovány deutonymfy, nasedají na líhnoucí se brouky
Líhnutí bzučivek při 15-20 C: pouze vajíčka < 24 hod. vajíčka+larvy 24-48 hod. kukly - min. 7 dní líhnutí ca 14 dní
Metodiky použité při výzkumech modifikace zemních pastí automatické časové pasti
Dekompozice mršiny drobného savce dekompoziční křivky - tvar obráceného S prázdné symboly - přístup nekrobiontů plné symboly bez nekrobiontů
Dekompozici ovlivňuje řada faktorů např. zastínění:
Sukcese výskytu nekrobiontních brouků na mršinách potkanů bylo uloveno celkově 145 druhů brouků ve 22 čeledích v průběhu dekompozice množství ulovených druhů brouků dosahovalo maxima ve stadiu decay
Diurnální aktivita nekrobiontů větší pohybová aktivita brouků ve světelné fázi dne s kulminací okolo soumraku
Diurnální aktivita hrobaříků segregace nik vyostřená mezidruhová kompetice nižší překrývání nik u druhů s odlišnou vazbou na biotop Fig. 1. spring period, forest habitat; Fig. 2. spring period, non-forest habitat; Fig. 3. summer period, forest habitat; Fig. 4. summer period, non-forest habitat; Fig. 5. autumn period, non-forest habitat.
Sezónní aktivita hrobaříků
Diurnální aktivita larev bzučivek (Diptera: Calliphoridae) během disperse z mršiny larvy bzučivek se kuklí v půdě v určité vzdálenosti od mršiny (až 6-10 m) disperse sledována u druhů Calliphora vomitoria a Lucilia caesar k dispersi docházelo 7-12 den po exponování mršiny 100 90 80 Lucilia caesar Calliphora vomitoria loss in carrion biomass 300 250 loss in biomass (%) 70 60 50 40 30 200 150 100 number of larvae 20 10 50 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 time 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Diurnální aktivita larev bzučivek (Diptera: Calliphoridae) během disperse z mršiny disperse larev z mršiny vrcholila v rozmezí 00-02 hod. u L. caesar a v rozmezí 04-06 hod. u C. vomitoria dark period number of larvae 120 100 80 60 40 20 Calliphora vomitoria 0 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 24-2 2-4 4-6 6-8 8-10 Lucilia caesar hours
Diurnální aktivita larev bzučivek (Diptera: Calliphoridae) během disperse z mršiny proces disperse bíle zbarvených larev po povrchu půdy je riskantní z hlediska napadení predátory noční dispersí larvy toto riziko výrazně snižují
Počty druhů nekrobiontů a jejich determinace na mršině obvykle 100-200 druhů brouků + desítky druhů dvoukřídlých různá míra determinovatelnosti, většinou potřební specialisté
Larvy nekrobiontů a jejich determinace
Chrysomya megacephala Hydrotaea capensis
Knoxville, antropologický ústav University of Tennessee farma založena v 70-letech prof. Bassem školící středisko forenzních entomologů, policie, FBI sledování rozkladu lidských těl za různých podmínek rozmístěno několik set těl (ve vodě, v zemi, na slunci, v autě apod.) - dobrovolní dárci. darovací smlouva
Základní literatura Daněk L. 1990: Možnosti využití entomologie v kriminalistice. Kriminalistický ústav, Praha, 142 pp. Goff M.L. 2000: A fly for the prosecution. Harward Univ. Press, Cambridge & London, 225 pp. Byrd J.H., Castner J.L. 2000: Forensic Entomology: The Utility of Arthropods in Legal Investigations. CRC, 440 pp. Catts E.P. & Goff M.L. 1992: Forensic entomology in criminal investigations. Annu. Rev. Entomol. 37: 253-272