由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和六个电子，但中子数则分别为6、7和8。与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性，如14C。这些不稳定的“放射性同位素”将会衰变成稳定同位素。而12C和13C则因为质子和中子所*的稳定结合，不发生衰变，即为稳定同位素。

　　在过去的十几年中，一些生态与环境科学的最令人瞩目的进步依赖于稳定性同位素技术，稳定性同位素能够被用来解决生态与环境科学的许多问题，特别是，应用碳、氮稳定性同位素研究生态系统的食物网结构和营养级关系。

　　近年来，稳定碳同位素技术广泛地应用于食物网研究中，用于揭示有机物质的循环路径和探究消费者之间的营养关系。利用生物天然碳氮稳定同位素可以有效地揭示其有机物来源、消费者的食物组成以及各生物在食物网中所处的营养级。氮同位素在不同营养级有大约3.4‰的富集度，通常用来指示生物所处的营养级；消费者的碳同位素和其食源基本相似，平均富集在0.1‰-0.4‰之间，是食物来源良好的示踪指标。