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“
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Nekrobiontní hmyz jako předmět ekologických studií • nekrobiontní hmyz - zásadní role při dekompozici mršin • mršina - potravní zdroj efemérní 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. diurnální aktivitě, 3. preferenci biotopů, 4. fenologii
• výskyt jednotlivých druhů tvoří dobře definovatelnou a předvídatelnou sukcesní sérii
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Klasifikace nekrobiontů nekrofágové – čerstvá mrtvola saprofágové – biochemicky aktivní mrtvola dermatofágové – vysýchající mrtvola keratofágové – dehydratované zbytky
nekrofágové
x omnivorové x parasité a predátoři + (akcesorické druhy)
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Potravní vztahy na mršině
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
(anaerobní dekompozice)
(aerobní dekompozice)
dry
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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)
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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.)
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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)
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Hrobaříci a jejich bionomie
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Hrobaříci a jejich bionomie
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Hrobaříci a jejich bionomie
na mršinách ze dvou důvodů – rozmnožování a potrava (muší larvy)
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Hrobaříci vs. bzučivky
x kompetice o potravní zdroj – využít může jen jeden!
strategie, zbraně:
amoniak
foretičtí roztoči
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Líhnutí bzučivek
při 15-20°C: pouze vajíčka < 24 hod. vajíčka+larvy 24-48 hod. kukly - min. 7 dní líhnutí ca 14 dní
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Metodiky použité při výzkumech
• modifikace zemních pastí • automatické časové pasti
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Dekompozice mršiny drobného savce dekompoziční křivky - tvar obráceného „S“ • prázdné symboly - přístup nekrobiontů • plné symboly – bez nekrobiontů
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Dekompozici ovlivňuje řada faktorů – např. zastínění:
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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“
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Diurnální aktivita nekrobiontů
větší pohybová aktivita brouků ve světelné fázi dne s kulminací okolo soumraku
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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.
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Sezónní aktivita hrobaříků
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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 Lucilia caesar Calliphora vomitoria loss in carrion biomass
90
70
250 200
60 50
150
40 100
30 20
50
10
time
39
37
35
33
31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
9
11
7
5
0 3
0 1
loss in biom ass (%)
80
300
num ber of larvae
100
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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 120
Calliphora vomitoria Lucilia caesar
80 60 40
8-10
6-8
4-6
2-4
24-2
22-24
20-22
18-20
16-18
14-16
12-14
0
hours
20
10-12
num ber of larvae
100
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Počty druhů nekrobiontů a jejich determinace
• na mršině obvykle 100-200 druhů brouků + desítky druhů dvoukřídlých • různá míra determinovatelnosti, většinou potřební specialisté
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Larvy nekrobiontů a jejich determinace
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
Chrysomya megacephala
Hydrotaea capensis
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
CZ.1.07/2.2.00/28.0149
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
