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法医昆虫学是利用昆虫学知识对尸体的死亡时间、死亡地点、死亡原因及其他事实真相进行分析判断。推断死亡时间主要是依据尸体上昆虫的群落演替、形态变化以及发育历期来确定。推断死亡原因则是依靠现代微量分析技术对昆虫体内的毒物分析检测,推断死亡原因,修正死后间隔时间。本文首先对广州地区四季尸食性昆虫的群落演替和种类组成进行了研究,接着选取了马拉硫磷和砒霜两种毒物致死案件中常见的毒物,分别研究两种毒物对尸食性昆虫群落的群落演替和种类组成的影响,对广州地区重要的尸食性蝇类大头金蝇生长发育的影响,并对两种毒物在大头金蝇体内的积累情况以及与致死剂量和组织含量之间的关系进行了研究。主要研究结果如下:
通过2006-2008两年的调查,共鉴定出广州地区尸食性昆虫3目15科49种。兔尸的腐烂过程可以分为4个阶段:新鲜期,肿胀期,腐烂期和干化期。其中,肿胀期和腐烂期兔尸上的物种多样性高于新鲜期和干化期。尸体内部最高温度的到达时间在气候温暖的季节要早。兔尸上的昆虫的群落演替规律遵循一般的尸食性昆虫的演替规律,早期双翅目占据优势,主要种类有大头金蝇Chrysomya megacephala,瘦叶带绿蝇Hemipyrellia Ligurriens和绿蝇属Lucilia sp.,后期鞘翅目占优势,主要种类有隐翅甲Aleochara sp.,阎甲Saprinus sp.和白腹皮蠹Dermestes maculates。大头金蝇是广州地区四季都在尸体上占据优势的种类,它的生长发育的不同阶段可以作为广州地区推断死亡时间的重要依据。年份和季节之间通过Alpha-多样性指数比较其差别。季节和年份之间的香农-威纳指数,平均度Evenness(J)和优势度(C)都没有显著差异。从Jaccard相似度指数来看,春季和冬季的相似性最高,夏季和冬季之间的相似性最低。研究中还发现一些种类特有地出现在某一个季节,例如,大隐翅甲和郭公虫Necrobia ruficollis只出现在春季,土甲和胡蜂唯独在春季不出现,白腹皮蠹只在冬季不出现,这些种类可以作为指示某一个特定季节的指示种。
马拉硫磷对尸食性昆虫的群落演替有一定影响。本研究通过给家兔灌胃的方式注入0.5倍致死量,1.0倍致死量和4.0倍致死量的马拉硫磷处死后置于野外。结果显示,马拉硫磷减慢了尸体腐烂速度。物种多样性随着浓度的增高而降低。大头金蝇在所有阶段都是优势种,绯颜裸金蝇在含有马拉硫磷的尸体上没有出现,但出现在空白对照的尸体上。有毒尸体上鞘翅目的出现时间比空白对照的要晚1-3天。从尸体上采集的大头金蝇幼虫的生长发育情况来看,幼虫的生长发育历期随着马拉硫磷浓度的升高而延长,幼虫的最大体长和蛹的最大体重也随着马拉硫磷浓度的升高而增大。但是,蛹历期没有显著差异。毒物对大头金蝇幼虫生长发育的影响,可以使对死亡时间的推断改变12-36h。蛹的出现也要延迟12 h。通过计算小时度累积ADH,用生长发育的数据和ADH拟合三次方程Y=b0+b1X+b2X2+b3X3,相关性显著(R2>0.9,p<0.05),其中Y表示体长、体重和蛹重,X表示ADH。
砒霜对尸食性昆虫的群落演替和种类组成的影响不同于马拉硫磷。本文通过给家兔灌胃注入1.0倍致死量、2.0倍致死量和4.0倍致死量的砒霜处死后置于野外,观察兔尸上的昆虫活动情况。结果显示,砒霜的存在可以延缓尸体腐烂的速率,尸体内部最高温度的到达时间随着砒霜浓度的增大而推迟,最高温度也随之降低。但砒霜对昆虫群落的个体数目和物种多样性没有显著影响,4个处理下(含对照)的多样性指数分别是1.147,1.150,1.132和1.149,昆虫个体数目随着砒霜浓度的增加也没有明显地随之变化。但是,鞘翅目的个体数目在4.0倍致死量下显著减少。从尸体上采集的大头金蝇幼虫的生长发育情况来看,砒霜对大头金蝇生长发育的影响具有抑制作用。幼虫最大体长随着砒霜浓度的升高而缩短。四个处理下幼虫的最大体长分别是14.50 mm、14.34 mm、14.30 mm和14.20 mm。且都是在115h采集到蛹,4.0倍致死量的蛹最轻,对蛹历期没有显著影响,都可以在211h采集到蛹壳。通过计算小时度累积ADH,用生长发育的数据和ADH拟合三次方程Y=b0+b1X+b2X2+b3X3,相关性显著(R2>0.9,p<0.05),其中Y表示体长、体重和蛹重,X表示ADH。
马拉硫磷对大头金蝇的幼虫期和蛹期的生长发育有一定影响。在低温(15℃),适温(25℃)和高温(35℃)下用灌药0.5倍致死量,1.0倍致死量和1.5倍致死量后的兔肝脏和肌肉来喂食大头金蝇,研究马拉硫磷对大头金蝇生长发育的影响。结果显示,在上述三种剂量下取食肝脏组的幼虫发育历期在15℃下3种剂量分别延长12.04h、33.48h和71.16h,蛹期分别延长4.28h、17.92h和36.48h;取食肌肉的分别延长8.20h、22.23h和71.64h;蛹期分别延长6.10h、16.13h和38.6h。25℃下取食肝脏的分别延长9.0h,14.0h和15.0h,而取食肌肉的则分别延长8.0h,14.3h和17.3h。35℃下,取食肝脏的幼虫发育历期分别延长3.0h,6.5h和7.8h,但0.5倍和1.0倍的蛹期分别缩短了0.85h和0.64h,1.5倍的延长了13.67h,而取食肌肉的分别延长1.6h、5.9h和9.2h,蛹期延长了3.05h、4.47h和11.47h。幼虫的最大体长、体宽和体重都会随着马拉硫磷的浓度增加而相应增加。幼虫的体长和体宽之间的线性回归关系分析,结果显示,可以根据体宽来推测体长。在25℃条件下,在马拉硫磷的影响下,幼虫的体长与发育时间之间的相关关系最为显著。
在实验室条件下,砒霜对大头金蝇的生长发育有一定影响。本文使用人工肉糜里均匀拌入1.0倍致死量,2.0倍致死量和4.0倍致死量的砒霜来喂食大头金蝇研究生长发育的变化情况。结果显示,25℃下,砒霜抑制大头金蝇的生长发育。幼虫体长、体宽和体重随着砒霜浓度的增加而减小。1.0倍致死量处理的幼虫期、蛹期和成虫期分别比空白对照延长了6.8h、3.2h和3.4h,2.0倍致死量处死的则分别延长了13.2h、5.7h和2.8h。4.0倍致死量处死的幼虫期、蛹期和成虫期分别延长了36.8h、20.3h和8.7h。通过Pearson相关分析,在砒霜的影响下,体重与时间的相关性最强,并随着砒霜浓度的增高,相关性逐渐增强。
本文还对马拉硫磷和砒霜在幼虫体内的积累情况及其与毒物致死剂量和尸体内脏、肌肉内毒物含量之间的关系进行了研究。结果表明,室内条件下,马拉硫磷在幼虫体内是逐渐积累的,与组织含量和最初注入量有一定的相关关系(R2>0.95),但在幼虫离食期相关性不显著。在野外实验中,幼虫体内含量和最初注入量没有相关关系(p>0.05)。1.0倍致死量和2.0倍致死量的砒霜在幼虫体内先积累,但在离食期开始体内含量下降,而4.0倍则是逐渐积累。马拉硫磷和砒霜都没能在蛹内检测到。