Stabile Isotopenanalyse

Im green.tv/de-Blog wird Neues über den Lebenszyklus der Suppenschildkröte berichtet. Hier gibt es Hintergrundinformationen zur Analysemethode, der stabilen Isotopenuntersuchung:

Chemische Elemente bestehen aus einer bestimmten Anzahl von elektrisch neutralen Teilchen, den Neutronen, die ihnen Gewicht verleihen aber keine Ladung, und aus positiv geladenen, ähnlich schweren Protonen, sowie gleich vielen negativ geladenen Elektronen. Die geladenen Teilchen bestimmen die chemischen Eigenschaften der Elemente. Unterschiedliche Anzahlen von Neutronen erzeugen Elementkerne mit abweichenden Massen, Isotope. Eine hochgestellte Zahl vor der Elementbezeichnung gibt die Masse aus Neutronen und Protonen eines Elements an. Zerfällt das Isotop nicht wie bei radioaktiven Isotopen der Fall, spricht man von stabilen Isotopen.

Mit einem Massenspektrometer können die unterschiedlich schweren Isotope eines chemischen Elements aufgetrennt und ihr Verhältnis zueinander bestimmt werden. In tierischem Gewebe ist das schwere Stickstoffisotop ¹⁵N gegenüber dem Isotopen-Verhältnis in Pflanzen angereichert, d.h. der Anteil von ¹⁵N gegenüber ¹⁴N ist höher. Die Nahrung bestimmt das Isotopen-Verhältnis. Karnivore Tiere haben gegenüber herbivoren einen höheren Anteil schwerer Isotope in ihren Geweben.

Unterschiedliche Lebensräume und unterschiedliche Arten zeichnen sich durch charakteristische Isotopenverhältnisse der verschiedenen chemischen Elemente aus. Man spricht von Isotopen-Signaturen. Das kann man gleichsetzen mit einer Herkunfts- und Marken-Kennzeichnung. Hungerzustände und großräumige, jahreszeitliche Isotopen-Verschiebungen, sowie künstliche eingetragene Stoffe wie z.B. Dünger beinflussen die stabilen Isotopenverhältnisse. Dennoch kann die stabile Isotopenanalyse je nach Gewebe Auskunft über die aktuelle und vergangene Ernährungsweise und den Aufenthaltsort eines Tieres geben.

Die Abweichungen im stabilen Stickstoff-Isotopenverhältnis ¹⁵N/ ¹⁴N von einer Probe gegenüber dem Verhältnis im Luftstickstoff liegen im Promille- (Tausendstel) bis Prozent-Bereich (Hunderstel). Als Messwert wird die relative Abweichung des Isotopenverhältnisses der Probe bezogen auf das Isotopenverhältnis in Luftstickstoff angegeben: δ ¹⁵N (‰) = (Stickstoff-Isotopenverhältnis in der Probe minus Isotopenverhältnis im Luftstickstoff) dividiert durch das Isotopenverhältnis im Luft-Stickstoff.