Анализ стабильных изотопов стал ключевым инструментом для экологов.
Стабильные изотопы полезны, поскольку многие физико-химические (т.е. кинетические) и биохимические процессы (т.е. равновесные реакции) чувствительны к различиям в энергиях диссоциации молекул, которые часто зависят от массы элементов, из которых эти молекулы состоят.
Таким образом, изотопный состав многих материалов, в том числе тканей организмов, часто содержит ярлык процесса, создавшего его.
Например, производители сырья на основе пищевых полотен часто оставляют отпечатки биологических молекул, которые они производят, с отчетливыми признаками углерода, азота и водорода.
Поскольку животные включают эти "сигнатуры" в свой организм через потребление и синтез тканей, ученые могут использовать изотопы для количественной оценки биоэлементов своей ниши.
Например, они могут использовать коэффициенты 13C/12C для определения зависимости потребителей от первичных производителей с различными путями фотосинтеза.
Ученые также можем использовать комбинацию 13C/12C и 15N/14N для определения вклада морских и наземных пищевых сетей в рацион питания животных или для оценки трофического положения.
Оба примера того, как стабильные изотопы могут помочь экологам заполнить биоэкономические ниши.
Стабильные изотопы могут также дать нам представление о сценопоэтических измерениях ниши, таких как широта среды обитания или температура окружающей среды.
Например, изотопный состав дождевой воды определяется сочетанием таких факторов, как высота над уровнем моря, широта, расстояние до берега и температура.
Эти "изоскейпы" широко используются для отслеживания перемещений животных.
Аналогичным образом, физико-химическая сортировка (т.е. фракционирование) изотопов кислорода при образовании карбоната кальция зависит от температуры, обеспечивая удобный изотопный термометр, регистрирующий температуру, при которой синтезируются карбонат-содержащие структуры.
Палеоэкологи и палеокеанографы используют эти систематические, эмпирически проверенные фракции на протяжении десятилетий, анализируя изотопный состав твердых тканей животных (раковины, отолиты, кости) для отслеживания изменений условий окружающей среды в геологических временных масштабах.
SIA также особенно хорошо подходит для исследования внутри- и межотраслевых компонентов широты ниши.
Поскольку различные ткани животных включают изотопные признаки ресурсов с разной скоростью, они могут интегрировать информацию в течение разных периодов времени, что является основным преимуществом SIA по сравнению с традиционными пищевыми прокси, такими как наблюдение или анализ содержимого кишечника/ската.
Белки плазмы очень быстро интегрируют изотопные особенности рациона питания и, таким образом, предоставляют информацию о видах пищи, потребляемой животными за очень короткий промежуток времени.
Костный коллаген, напротив, содержит признаки питания очень медленно и поэтому усредненный состав усвоенных диет в течение гораздо более длительного периода времени.
Некоторые ткани, такие как перья или апатит в зубах, метаболически инертны и поэтому обеспечивают запись положения животного в -пространстве во время осаждения тканей.
