源文献索引系列之稳定同位素篇

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一

• DeNiro and Epstein (1978) suggest that for “small organisms”, analysis of the “total animal” carbon will in most cases provide
  a better measure of diet than the analysis of individual tissues, biochemical fractions, or biochemical components.

• DeNiro and Epstein (1978)建议：对于体重很小的生物来说，使用整个生物体（而不是生物体的某个组织，e.g., 筋肉）来测定碳同位素更准确。

源文献1： DeNiro M, Epstein S (1978) Influence of diet on the distribution of carbon isotopes in animals. Geochim Cosmochim Acta 42: 495-506.

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二

• PINNEGAR and POLUNIN (1999) suggest that “white muscle” is found to be less variable in δ¹³C and δ¹⁵N than all other tissues, and is probably the best tissue for use in ecological work.

• PINNEGAR and POLUNIN (1999)建议：对于一般的生物进行碳氮稳定同位素分析时，使用“白色筋肉”为最佳选择，因为它比其它各组织同位素变化更小，即更稳定。

源文献2： PINNEGAR and POLUNIN (1999) Differential fractionation of δ¹³C and δ¹⁵N among fish tissues: implications for the study of trophic interactions. Functional Ecology 1999 13, 225–231.

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三

稳定同位素转换率及半衰期（即半更新时间）的计算方法

• 随时间变化的转化率模型 参照Tieszen等的指数模型[源文献3]:

δ_t = δ_f + (δ_i - δ_f)e^vt 【公式一，此指数模型必须确保具有显著意义，即模型的 p-value < 0.05】

式中, δ_t 代表t时刻的各组织的同位素比值;δ_f 代表各组织同新食物达到平衡的最终同位素比值、δ_i 代表食性
转变前初始同位素比值,v 代表转化率,t 代表食性转变实验开始后的时间(单位，days)。

注意：δ_t 即因变量y，即符号 δ¹³C或δ¹⁵N；t 即自变量x，即时间。另外，δ_f，(δ_i - δ_f)，v 均为关于 y~x的指数方程直接得出，而非人为设定。

• 半衰期:

t₅₀ =ln(0.5)/v 【公式二】 注意：有的文献里半衰期的公式写成 ln(2)/v ;其实实质是和上面的公式一模一样，因为 ln(0.5)= - ln(2) = - 0.6931472.

只是当 转化率计算公式里的 v 取 包含 负号 或者不包含 负号 的差别 [i.e., 转化率v 本身包含负号的话((δ_i - δ_f)e^vt)，公式取 ln(0.5);但，当 转化率v 本身不包含负号的话(δ_i - δ_f)e^-vt，公式取 ln(2)]

源文献3：Tieszen L L, Boutton T W, Tesdahl K G, Slade N A. Fractionation and turnover of stable carbon isotopes in animal tissues: implications for δ¹³C analysis of diet. Oecologia, 1983, 57: 32-37.

【拓展版：将转化率v分成两部分（m+k），k为growth rate，m为matabolic turnover constant】[源文献3.2]

δ_t = δ_f + (δ_i - δ_f)e^-(k+m)t 【公式三，此时转化率v=-（m+k），即计算半衰期时一定要注意用ln(0.5)还是ln(2),见上述说明】

W=W₀*e^kt 【公式四，如果要与上述公式一致的话，其实此公式应该写成： W_t=W_i*e^kt 】

式中, W₀ is the fish weight (单位，grms) when the food was switched, and W is the fish weight (单位，grms) at the time of t（单位，days）.

源文献3.2：Hesslein R.H., Hallard K.A., Ramlal P. 1993. Replacement of sul- fur, carbon, and nitrogen in tissue of growing broad whitefish (Coregonus nasus) in response to a change in diet traced by δ³⁴S, δ¹³C, and δ¹⁵N. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 50: 2071-2076. http://dx.doi.org/10.1139/f93-230






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# 四 #

稳定同位素随组织变化或新陈代谢变化影响的判定方法

• 随组织生长的转化率模型 参照Fry和Arnold的指数模型: [源文献4]

δ_t = δ_f +(δ_i -δ_f)(w_t/w_i)^c

式中,δ_t 代表t时刻的各组织的同位素比值;δ_f 代表各组织同新食物达到平衡的最终同位素比值、δ_i 代表食性转变前初始同位素比值,

w_t 代表t时刻实验鱼的百分比体重（percent weight，相对于初始体重的百分比，> 100%）,w_i 代表初始实验鱼的百分比体重（设为 100%）,c 代表代谢衰减指数。

When c = - 1, no turnover occurs, and simple “dilution” applies; for c < -1, turnover commences and is more rapid for lower values of c.

当 c = -1,表明同位素转化率是由组织生长引起的;当c<-1,表明同位素转化率主要是由组织代谢引起的。

• 相对生长速率: SGR= ln(w_t/w_i)/t 【其实就是公式四，SGR=k】

源文献4：Fry B, Arnold C. Rapid ¹³C/¹²C turnover during growth of brown shrimp (Penaeus aztecus). Oecologia, 1982, 54: 200-204.

【对于源文献3和4的“应用的文章”推荐以下两篇】

• Guelinckx J, Maes J, van Den Driessche P, Geysen B, Dehairs F, Ollevier F. Changes in δ¹³C and δ¹⁵N in different tissues of juvenile sand goby Pomatoschistus minutus: a laboratory diet-switch experiment. Marine Ecology Progress Series, 2007, 341: 205-215.

• 曾庆飞,谷孝鸿,毛志刚,周露洪.同位素富集-稀释法研究食性转变对鱼类不同组织N同位素转化率的影响.生态学报,2012,32(4):1257-1263.

Zeng Q F, Gu X H,Mao Z G,Zhou L H. Effect of diet switch on turnover rates of tissue nitrogen stable isotopes in fish based on the enrichment-dilution approach. Acta Ecologica Sinica,2012,32(4):1257-1263.

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