由于原子核所含有的中子數(shù)不同，具有相同質(zhì)子數(shù)的原子具有不同的質(zhì)量，這些原子被稱為同位素。例如，碳的3個主要同位素分別為12C、13C和14C，它們都有6個質(zhì)子和六個電子，但中子數(shù)則分別為6、7和8。與質(zhì)子相比，含有太多或太少中子均會導致同位素的不穩(wěn)定性，如14C。這些不穩(wěn)定的“放射性同位素”將會衰變成穩(wěn)定同位素。而12C和13C則因為質(zhì)子和中子所*的穩(wěn)定結(jié)合，不發(fā)生衰變，即為穩(wěn)定同位素。

　　在過去的十幾年中，一些生態(tài)與環(huán)境科學的最令人矚目的進步依賴于穩(wěn)定性同位素技術(shù)，穩(wěn)定性同位素能夠被用來解決生態(tài)與環(huán)境科學的許多問題，特別是，應用碳、氮穩(wěn)定性同位素研究生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)級關系。

　　近年來，穩(wěn)定碳同位素技術(shù)廣泛地應用于食物網(wǎng)研究中，用于揭示有機物質(zhì)的循環(huán)路徑和探究消費者之間的營養(yǎng)關系。利用生物天然碳氮穩(wěn)定同位素可以有效地揭示其有機物來源、消費者的食物組成以及各生物在食物網(wǎng)中所處的營養(yǎng)級。氮同位素在不同營養(yǎng)級有大約3.4‰的富集度，通常用來指示生物所處的營養(yǎng)級；消費者的碳同位素和其食源基本相似，平均富集在0.1‰-0.4‰之間，是食物來源良好的示蹤指標。