2008 Facharbeit Hackmann: Temperaturabhängige Ontogenese von Calliphora-Larven und deren Bedeutung für die Forensik

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Temperaturabhängige Ontogenese von Calliphora-Larven und deren Bedeutung für die Forensik

Facharbeit von Stephanie Hackmann

Carl Friedrich von Weizsäcker Gymnasium, Ratingen

Regionalwettbewerb Jugend Forscht: 2. Platz

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1. Einleitung

Da ich vor einiger Zeit im Fernsehen eine Reportage über Forensische Entomologie sah, die ich sehr interessant fand, beschloss ich mich auch experimentell mit diesem Bereich der Kriminalbiologie zu befassen. Unter Forensik versteht man die in der Kriminalistik und Rechtsmedizin angewandten Methoden zu Ermittlungszwecken. Als Entomologie bezeichnet man in der Fachsprache die Insektenkunde. Bei der Anwendung entomologischer Methoden, speziell unter dem Gesichtspunkt der Bestimmung verschiedenartiger Fliegen/ Maden (vorwiegend der Fleisch- und Schmeißfliegen), lassen sich im Labor Rückschlüsse auf die Leichenliegezeit, den Todeszeitpunkt und meist auch auf die Todesursache ziehen. Die Grundlage der forensischen Entomologie stellt das Wissen über die unterschiedliche Biologie solcher Insekten in Abhängigkeit von den klimatischen Gegebenheiten am Fundort dar. Angesichts des Artenreichtums von Insekten am Leichnam entschied ich mich, mich insbesondere auf die Fliegen der Familie Calliphora zu konzentrieren, da in der forensischen Entomologie diese Art am häufigsten und am ausführlichsten behandelt wird. Zuerst recherchierte ich im Internet und besorgte mir schließlich aus der Stadtbibliothek Ratingen ein Buch des Forensischen Entomologen Mark Benecke, um mehr über das Thema zu erfahren. Leider jedoch bekam ich durch das Lesen nicht die gewünschten Informationen für meine Arbeit, sodass ich bei der Universität Düsseldorf anfragte, ob das nötige Material zur Verfügung gestellt werden könne. Dort konnte man mir bedauerlicherweise ebenfalls keine Auskunft liefern, da für die Öffentlichkeit dieser Bereich der Rechtsmedizin in der Universitätsbibliothek nicht zugelassen ist. Ich besuchte also ernut die Stadtbücherei Ratingen um nachzufragen, ob eventuell Bücher aus anderen Bibliotheken für dieses Thema zur Verfügung stünden, doch auch dieser Versuch schlug fehl. Darauf hin fuhr ich en den Aquazoo- Löbbecke Museum, da ich dort vor zwei Jahren ein Praktikum gemacht habe, und erkundigte mich über leichenbesiedelnde Insekten. Ein Tierpfleger, den ich noch von früher kannte, schilderte mir anhand von Schmeißfliegen die Zuchtbedingungen, die ich für meinen Versuch benötigte. Bei meinen Internetrecherchen stieß ich auf die „Wiener Studie“ von 1984, in der ausgesagt wurde, dass sich die untersuchte Art Calliphora vicina nicht bei Temperaturen unter 16°C entwickelt. Dies machte mich stutzig, da ich beobachtet habe, dass sich trotz Minustemperaturen beim Lüften der Wohnung im Winter „blaue Brummer“ einfanden Ich stellte die Hypothese auf, dass sich Schmeißfliegen auch bei Temperaturen unter 16°C entwickeln.

Ich untersuchte zuerst einmal die Temperaturabhängigkeit der Fliegen über 16°C (Versuch A 25°C) und schließlich unternahm ich ein weiteres Experiment mit einer Temperatur unter 16°C (Versuch B 15°C). Hierbei stellte sich heraus, dass die Ergebnisse dieses Versuchs denen der Wiener Studie widersprachen, sodass ich einen weiteren Versuch (Versuch C 10°C) unternahm. Bei dem letzten Experiment bei 10°C koppelte ich einen weiteren Versuch (Versuch D 25°C) aus, um die Entwicklung der Tiere nach Umsetzung von einem kalten Medium in ein warmes zu analysieren.

2.Material und Methode

2.1 Probleme

Ein Hindernis für die Leichenliegezeitbestimmung, stellen die abiotischen Umweltfaktoren dar, denn diese sind bei jeder Ermittlung steht zu berücksichtigen um ein möglichst genaues Ergebnis zu erzielen. Als besonders schwierig erweist es sich, wenn die Leiche beispielsweise zuvor eingefroren wurde. Wasserleichen erschweren die Bestimmungen ebenfalls, da die Nekrophagen Wasserlebewesen kaum erforscht sind und somit unter Umständen keine genaue Eingrenzung festgelegt werden kann. Ich habe mich bei meinem Experimenten auf den Faktor Temperatur konzentriert, weil dieser vor den Faktoren Feuchtigkeit, Lichteinfluss u. a. der erfahrungsgemäß wichtigste ist, s. Abb. 1.

Als Versuchstier wählte ich die Calliphora vomitoria (s. Abb. 2), da sie leicht zu beschaffen ist.

Schmeißfliege vomitoria und vicina
Die Schmeissfliegen (oben Calliphora vicina, 10 mm, unten Calliphora vomitoria, 14 mm) legen sofort nach dem Todeseintritt ihre Eier in Nase, Augen, Mund und Ohren der Leiche ab. Ausgewachsene Tiere leben nicht von Leichen. Die Larve der Schmeissfliege (Calliphora spec., 15 mm) dient Forschern als klassisches Indiz bei der Bestimmung der Leichenliegezeit. Aus den Eiern der Schmeißfliegen schlüpfen wenige Stunden post mortem die ersten Maden und wachsen heran.

2.2 Entwicklungsablauf der Fliege

Der Entwicklungsablauf von Fliegen ist bei allen Arten gleich und unterscheidet sich lediglich in Dauer, Größe und Vorlieben von Nahrung, Klima und Standort. Ein einzelnes Fliegeweibchen legt meist mehrere hundert Eier, in Form eines Paketes, auf einem Nährmedium ab. Diese so genannte Oviposition (Eiablage) geschieht normalerweise tagsüber (vgl. 2.2). Je nach Art werden spezielle Bereiche bevorzugt, wie z.B. die Schmeißfliege, die überwiegend an schattigen Plätzen ihre Eier ablegt. Bei optimalen Umweltbedingungen schlüpfen innerhalb eines Tages aus den Eiern Fliegenlarven, die das Wachstumsstadium in der Entwicklung darstellen. Während dieses Stadiums nehmen die Tiere viel Nahrung zu sich. Die Maden durchlaufen drei verschiedene Larvenstadien. Die ersten beiden Stadien (a, b) dauern ein bis zwei, das dritte Stadium (c) drei Tage. Während der larvalen Entwicklung häuten sich die Maden zweimal. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Körperstrukturen und Größen kann das Alter der Maden bestimmt werden. eine Made wächst Durchschnittlich 1,6 mm pro Tag und erreicht insgesamt eine Länge von 17,6 bis 18,2 mm. Sobald der Wachstumsgipfel (d) der Tiere erreicht ist, schrumpfen die Maden wieder etwas zusammen. Vor ihrer Verpuppung beträgt die Länge dann noch ca. 14,5 mm. Das abrupte Zusammenschrumpfen kann durch die Entleerung des Darms erklärt werden: Die Larven (e) scheiden ihren Darminhalt vor der Verpuppung aus, um einem Faulungsprozess des Darminhaltes während des Puppenstadiums (f) entgegenzuwirken. Bevor sich die Larven verpuppen, verlassen sie ihr Nährmedium, da sie im verpuppten Zustand als Nahrung für andere Tiere einfache Beute wären. Die Maden verpuppen sich und liegen dann als Puparium in Form eines Tönnchens vor. In Abhängigkeit von abiotischen Faktoren wird die Puppenruhe beendet und es schlüpft eine voll entwickelte, erwachsene Fliege (g). Die Fliege stellt das Fortpflanzung- und Verbreitungsstadium bzw. Adultstadium dar, in welchem nur noch sehr wenig Nahrung aufgenommen wird.

Metamorphose von Calliphora
2.3 Versuch

In meinem Experiment untersuchte ich die Entwicklung der Schmeißfliege Calliphora vomitoria in Abhängigkeit von der Temperatur.
Am 26.01.2007 kaufte ich in dem Anglerladen Bojak in Ratingen 4 Gramm (ca. 500 Tiere) Schmeißfliegenmaden. Leider konnte mir die Verkäuferin keine Angaben über das Alter der Tiere geben, doch anhand der Größe der Tiere schloss ich daraus, nachdem ich im Internet nachforschte, dass diese maximal 8 Tage alt sein konnten. Die Tiere befanden sich vor dem Verkauf in einer dunkel gehaltenen Tonne, sodass das Wachstumsstadium aufgrund des fehlenden Lichteinfalls eingeschränkt wurde.
Zuhause sortierte ich die schon verpuppten Maden aus, da diese sonst das Ergebnis verfälscht hätten und teilte die übrig gebliebenen Larven auf zwei Behälter (A und B) auf. Dafür benötigte ich:

  • 2 große Glasschalen (Vasen)
  • 4 Plastikteller
  • Vogelsand (jedoch erst kurz vor der Verpuppung)
  • 2 feuchte Wattebäusche
  • Knochenmark ; Blutwurst
  • Unterschlupfmöglichkeiten, z.B. mit Toilettenpapierschnippseln gestopfte Toilettenrolle…

Da die Vasen einen nach unten eingewölbten Boden besaßen und die Tiere sich dadurch nicht hätten ausbreiten könnten, setzte ich je einen Plastikteller waagerecht in die Gefäße um einen möglichst großen Bewegungsfreiraum zu bieten. Danach schnitt ich in die 2 übrig gebliebenen Plastikteller zwei Löcher und bespannte sie mit Fliegendraht. Dies sollte den „Deckel“ für die Gefäße darstellen, damit die Larven nicht hätten ausbrechen können. Auf den Plastiktellerboden setzte ich mittig je einen frischen Markknochen und einen feuchten Wattebausch. Durch die feuchte Watte sollte so die Luftfeuchtigkeit erhalten bleiben, da die Maden sonst vertrocknet wären.
Schließlich setzte ich in etwa gleich viele Maden in die beiden Gefäße. Ein Gefäß benannte ich “A“, das andere “B“. A wurde auf die Fußbodenheizung im Badezimmer gestellt, wohingegen B auf den Dachboden platziert wurde. A besaß nach Messungen, eine Temperatur von 25°C und B gleich bleibende 15 °C. Beide Gefäße standen unter gleichem, natürlichen Lichteinfluss (halbschattig). Bei Versuch C legte ich das Gefäß ebenfalls mit feuchtem Sand aus und bot den Tieren durch Papertücher Unterschlupf. Ein Markknochen diente wie auch bei A und B als Nahrungsquelle. Um eine möglichst niedrige konstante Temperatur zu gewährleisten, stellte ich den Kühlschrank auf die „wärmste“ Stufe mit 10°C und platzierte das Gefäß mittig in den Kühlschrank. Als Lichtquelle dienste eine Taschenlampe.
Die Entwicklung der Tiere wird in den folgenden Tabellen geschildert:


3. Ergebnisse

3.1.1 Tabellarische Aufzeichnung der Madenentwicklung aus Gefäß A (warm 25°C)
Siehe bitte pdf, Seite 7.

3.1.2 Tabellarische Aufzeichnung der Madenentwicklung aus Gefäß B (kalt 15°C)

Siehe bitte .pdf, Seite 8.

3.1.3 Tabellarische Aufzeichnung der Madenentwicklung aus Gefäß C (10°C - Kühlschrank)

Siehe bitte pdf, Seite 9.

3.1.4 Tabellarische Aufzeichnung der Puppenentwicklung aus Gefäß D (25°C)

Am 13. 12. 07 entschied ich mich 50 der Puppen aus Gefäß C separat in ein warmes Gefäß mit einer Temperatur von 25°C zu setzen, um die Entwicklungsgeschwindigkeit der Phase von Puparium zur Adulte zwischen den Gefäßen C und D zu analysieren.
Folgende Ergebnisse sind zu dokumentieren:

Siehe bitte pdf, Seite 11/12.

3.2 Bildliche Darstellungen der Auswertung

Alle Diagramme sind im pdf zu sehen.


4. Diskussion

Aufgrund der optimalen Lebensbedingungen im Gefäß A entwickelten sich die Tiere bedeutend schneller als in B. Interessant erscheint mir jedoch die hohe Zahl der schlagartig sich entwickelnden Tiere in B (s. Diagramm B, Tag 27). Während des Fallens in das Verpuppungsstadium in A schleichend erfolgt (6 Tage) erkennt man in A ein Eintreten innerhalb von 4 Tagen. Noch deutlicher ist es bei dem Schlupf zu erkennen: In A benötigten die Tiere 9 Tage, währenddessen geschieht dies in B innerhalb von nur 2 Tagen! Dies bestätigt tendenziell die in verschiedenen Studien gewonnenen Ergebnisse, so z. B die der Wiener Studie (s. Anhang!). Jedoch ergibt sich aus dem Vergleich meiner Ergebnisse mit der o.g. Studie, dass jede Calliphora- Art separat zu betrachten ist: Die Wiener Studie arbeitet mit Calliphora vicina, die unterhalb von 16 Grad Celsius bereits immobilisiert wird, während die von mir untersuchte Calliphora vomitoria bei 15 Grad Celsius zwar eine verzögerte (s.o.), dennoch kontinuierlich verlaufende Entwicklung durchmacht.
Bei meinem Versuch C mit 10°C ist trotz der geringen Temperatur ein Eintreten in das Puppenstadium erfolgt. Dies erfolgte schleichend, jedoch haben sich alle Tiere verpuppt und 50 der Puppen bei Versuch D entwickelten sich sogar innerhalb von 16 Tagen zu Fliegen. Aufgrund des längeren Zeitaufwandes konnte ich bis jetzt keine weiteren Ergebnisse über das Adultstadium von Versuch C ermitteln, werde den Versuch jedoch weiterführen, da ich der Überzeugung bin, dass die Tiere weder in eine Ruhephase gefallen, noch dass sie gestorben sind.


5. Kurzfassung

In meinem Projekt beschäftigte ich mich mit der temperaturabhängigen Ontogenese von Calliphora – Larven und deren Bedeutung für die Forensik. In zwei Experimenten untersuchte ich die Entwicklung von Calliphora vomitoria bei 15°C und 25°C.
Es zeigte sich, dass sich die Tiere – wie erwartet – bei höherer Temperatur schneller entwickelten als bei niedriger. Wie in der Wiener Studie berichtet wird, wurden Vertreter der Art Calliphora vicina bei einer Temperatur unter 16°C immobil. Dieses Phänomen trat bei meinem Versuch nicht auf: Die Larven, die ich bei 15°C hielt, entwickelten sich etwas verzögert, jedoch kontinuierlich und normal. Um diese Zusammenhänge noch näher zu untersuchen, habe ich einen weiteren Versuch bei 10°C angesetzt. Es zeigte sich bereits nach einer Woche, dass jegliche Nahrungsaufnahme unterblieb, aber verminderte Aktivität und asynchronische Entwicklung stattfanden.


5.1 Fotos

Siehe bitte pdf.


Quellen- und Literaturverzeichnis

Grafikangaben

Abbildung 1
In Anlehnung an:
http://www.grassberger.org/medical-zoology/fe_images/regression.jpg 24.01.2007
Dr. H. Grassberger, Leichenliegezeitbestimmung anhand abiotischer Umweltfaktoren (Seite existiert nicht mehr)

Abbildung 2

In Anlehnung an:
http://www.benecke.com/leicheninsekten.html 22.01.2007
Benecke, Mark: Leicheninsekten, die Zeit 42/1999 (14. Okt. 1999), Seite 42

Abbildung 3
In Anlehnung an:
http://www.medizinstudent.de/uploads/tx_dcmedstudscripts/7262_entomologie.pdf 15.01.2007
Dominik Spies, Forensische Entomologie

Abbildung 4
http://www.medizinstudent.de/uploads/tx_dcmedstudscripts/7262_entomologie.pdf 15.01.2007
Dominik Spies, Forensische Entomologie


Literaturverzeichnis

Benecke, Mark:
Mordmethoden - Ermittlungen des bekanntesten Kriminalbiologen der Welt
Gustav Lübbe Verlag ; Auflage: 3 (Oktober 2002)


Internetrecherche

  • http://www.aerzteblatt.de/v4/archiv/artikeldruck.asp?id=39896 01.02.2007

Deutsches Ärzteblatt 100, Ausgabe 51-52 vom 22.12.2003, Seite A-3382 / B-2818 / C-2636,
Dipl.-Biol. Jens Amendt; Richard Zehner; Hansjürgen Bratzke
Forensische Insektenkunde: Ein aktueller Forschungszweig der Rechtsmedizin

  • http://www.benecke.com/ettje.html 03.02.2007

Ettje Inken Dau, Kriminalistische Möglichkeiten der Leichenliegezeitbestimmung sowie der Straftatenaufklärung anhand insektenkundlicher Spurensicherung

  • http://www.benecke.com/geyerdoc.html 01.02.2007

Dipl.-Biol. Dr. rer. medic. M. Benecke, Antworten auf häufig gestellte Fragen zur rechtsmedizinisch-kriminalistischen Untersuchung von Insekten an Leichen bzw. Leichenfundorten

  • http://www.benecke.com/history.html 01.02.2007

Mark Benecke und Marcel Leclercq, Ursprünge der modern angewandten rechtsmedizinischkriminalistischen Gliedertierkunde bis zur Wende zum 20. Jahrhundert (Foundations of modern Forensic Entomology until the turn of the century)

  • http://wiki.benecke.com/index.php?title=Trainings 02.02.2007

Mark Benecke, Forensic Entomology Trainings

  • http://www.benecke.com/pdf-files/angewandt.pdf 01.02.2007

Mark Benecke, Rechtsmedizinisch angewandte kerb- und spinnentierkundliche Begutachtung in Europa - Eine kurze Übersicht über Ursprünge und den aktuellen Stand der Forschung

  • http://www.benecke.com/leicheninsekten.html 05.02.2007

Mark Benecke, Leicheninsekten

  • http://images.google.de/imgres?imgurl=http://library.thinkquest.org/04oct/00206/images/thermo meter.JPG&imgrefurl=http://library.thinkquest.org/04oct/00206/de/lo_ta_time_since_death.htm& h=195&w=260&sz=43&hl=de&start=16&tbnid=zVVTQqFpQYd9- M:&tbnh=84&tbnw=112&prev=/images%3Fq%3Dleiche%2Binsekten%26svnum%3D10%26hl% 3Dde 04.02.2007

© Thinkquest Gruppe 00206 Oktober 2004-2005, Forensische Wissenschaft

  • http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.planetwissen. de/pics/IEPics/av_rechtsmed_insekten.jpg&imgrefurl=http://www.planetwissen. de/pw/Artikel,,,,,,,0D5F58086C130FDEE0440003BA5E08D7,,,,,,,,,,,,,,,.html&h=115&w= 183&sz=12&hl=de&start=20&tbnid=1V2q3cBLEtauHM:&tbnh=64&tbnw=102&prev=/images%3 Fq%3Dleiche%2Binsekten%26svnum%3D10%26hl%3Dde 01.02.2007

Andrea Schultens, Maden - tierische "Kommissare"

  • http://www.ingoblank.de/PDF-Dateien/Forensische%20Entomologie.pdf 03.02.2007

Heiko Jachim Koch, Forensische Entomologie,
Prä- und Postmortale Leichenbesiedlung durch Insekten

  • http://www.rechtsmedizin-frankfurt.de/cms/cms/upload/pdf/ForschungFrankfurt.pdf 03.02.2007

Jens Amendt, Roman Krettek, Constanze Niess, Richard Zehner, Hansjürgen Bratzke;
Mit Insekten den Tätern auf der Spur

  • http://tvtotal.prosieben.de/show/letzte_sendung/2007/02/07/09768.html 05.02.2007

- Videoaufzeichnung

  • http://www.univie.ac.at/entomology/pdf/Call%20vicina%20Reiter%201984.pdf 06.02.2007

C. Reiter, Zum Wachstumsverhalten der blauen Schmeißfliege Calliphora vicina
Zeitschrift für Rechtsmedizin, Springer Verlag 1984 91: 295-308

  • http://www.wildvogelhilfe.org/sonderbeitraege/futtertierzucht/fliegenzucht.html 24.01.2007

Andrea Wiegand, Fliegenzucht


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