由于原子核所含有的中子數不同，具有相同質子數的原子具有不同的質量，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個質子和六個電子，但中子數則分別為6、7和8。與質子相比，含有太多或太少中子均會導致同位素的不穩定性，如14C。這些不穩定的“放射性同位素”將會衰變成穩定同位素。而12C和13C則因為質子和中子所*的穩定結合，不發生衰變，即為穩定同位素。

　　在過去的十幾年中，一些生態與環境科學的最令人矚目的進步依賴于穩定性同位素技術，穩定性同位素能夠被用來解決生態與環境科學的許多問題，特別是，應用碳、氮穩定性同位素研究生態系統的食物網結構和營養級關系。

　　近年來，穩定碳同位素技術廣泛地應用于食物網研究中，用于揭示有機物質的循環路徑和探究消費者之間的營養關系。利用生物天然碳氮穩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中所處的營養級。氮同位素在不同營養級有大約3.4‰的富集度，通常用來指示生物所處的營養級；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。