人们说你吃什么就是什么;每一种生物,无论是人类、动物、昆虫还是植物,都是如此,因为它们体内发现了稳定的同位素。
现在,一项新的研究正在探索这种稳定的同位素,作为一种非侵入性的方式,通过生态系统中动物的变化来监测环境。这项工作由IUPUI的研究人员Christine Picard, William Gilhooly III和Charity Owings领导,发表在4月14日的《公共科学图书馆·综合》杂志上。
吉尔胡利说:“除了南极洲,所有大陆都有吹蝇。”他说,杏耀的信誉气候变化的破坏增加了在不干扰动物的情况下监测动物环境的新方法的必要性。“因此,在世界上几乎任何地方,风蝇都是动物对气候变化反应的有效哨兵。”
之间的多学科研究生物学和地球科学部门超过四年前开始回答一个基本生态问题:“他们(吹飞)在野外吃,”奥因斯说,大学的博士后研究员Tennessee-Knoxville谁当时在IUPUI博士生的研究。“我们知道这些类型的苍蝇以死去的动物为食,但直到现在,我们真的没有办法确定它们利用的尸体类型,除非真的找到它们自己的尸体。”
“稳定同位素是我们真正能以一种有意义的方式做到这一点的唯一方法,”皮卡德补充道。
稳定同位素,包括碳、氮、氢和氧,在我们吃的食物中发现,并成为我们的一部分。
吉尔胡利说:“当我们吃汉堡时,我们得到的碳同位素来自牛喂养的玉米。苍蝇也做同样的事情。”
皮卡德和奥因斯出发去印第安纳波利斯、黄石国家公园和大烟山收集风蝇。
“收集苍蝇很容易:有腐烂的肉,就能旅行,”皮卡德说。“就是这样:我们去某个地方,打开装腐烂肉的容器,苍蝇就忍不住飞进来。收钱的时间从来不会超过30分钟,就像我们从来没在那里一样。”
一旦苍蝇被收集起来,它们被放置在一个高温炉中,将吹飞中的氮和碳转化为氮气和二氧化碳气体。然后,这些气体在稳定同位素比例质谱仪中进行分析,它显示了质量上的细微差异,以揭示样品的原始同位素组成。
“氮和碳同位素保存着关于饮食的宝贵信息,”吉尔胡利说。“吃肉的动物氮同位素值高,
杏耀平台的体会,而主要吃植物的动物氮同位素值低。
“碳同位素将告诉我们饮食中糖的主要形式。美国人饮食中的食物具有明显的同位素特征,因为其中含有大量的玉米,无论是喂给家养动物的玉米,还是用于制作大多数加工食品和饮料的高果糖玉米糖浆。这个信号不同于树木和其他植物的碳同位素。这些同位素模式记录在苍蝇中,因为他们在环境中随机取样动物。”
通过鉴定稳定同位素,研究人员可以确定果蝇幼虫时是捕食食肉动物还是食草动物。
“通过反复取样,人们可以密切关注动物的健康状况,”皮卡德说。“如果果蝇表明突然大量死亡食草动物,现在知道我们所知道的,通常可用的食草动物很容易回收,而不是苍蝇,它可以告诉我们两件事之一:食草动物死亡,然而,拾荒者不希望与他们可能病变;或者食草动物比食肉动物/食腐动物更多,可能这些动物的数量已经减少。”
在印第安纳波利斯,大多数吹蝇幼虫捕食食肉动物。研究人员推测,这是因为大量的动物被汽车撞死,这使得掠食尸体的可能性降低,而尸体更容易被果蝇利用来产卵。
然而,他们对在国家公园取样点的发现感到惊讶,杏耀yl那里的幼虫以食肉动物而不是食草动物为食,尽管食草动物的数量更多。他们推测,寻找更大的草食动物尸体的竞争更激烈,而且吹蝇不容易接近。
皮卡德、吉尔胡利和奥因斯也观察到了人类对动物的影响。从苍蝇身上提取的碳同位素发现,在印第安纳波利斯和大烟山(Great Smoky Mountains)都存在以玉米为原料的食物,这是意料之中的。烟雾公园是美国游客最多的公园,机会主义的食腐动物有更多的机会获得人类的食物。
“吹蝇提供的这些丰富的信息对于探测生态系统内的变化至关重要,”皮卡德说。
“这项研究有可能彻底改变生物学家调查重要全球问题的方式,特别是在气候变化的时代,”Owings说。“研究人员将不再局限于自己寻找动物,这是一项艰巨的任务;苍蝇很容易就能找到动物,然后被科学家‘召集’。”
除了提供一个实时的早期预警系统来跟踪生态系统的变化以应对气候变化,吹蝇的分布使得同位素分析在几乎任何地点都很有用。
“与其他方法相比,收集苍蝇和测量它们的同位素相对容易,这意味着生态系统监测工作可以迅速部署到任何环境敏感地区,”Gilhooly说。