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Caution on isotopic model use for analyses of consumer diet

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Isotopic models are increasingly used to determine the relative contribution of different food sources to an animal’s diet. However, these models are based on restrictive assumptions and provide estimates rather than exact values of contributions to consumer diet. The sources of inaccuracies in isotopic models are not well understood and laboratory experiments may be useful to evaluate model performance. In this paper we assess the accuracy of the three main isotopic models in controlled laboratory experiments, involving a breed of Norway rats (Rattus norvegicus (Berkenhout, 1769)), in which the isotopic values of resources are known. At the same time, we measure errors resulting from the use of fixed or specific discrimination factor values for each resource and tissue. We show that the results of the three main isotopic models deviate considerably from the correct values in some cases. Estimations obtained using specific discrimination factors (corresponding to each experimental diet and tissue) were more accurate than those obtained using fixed discrimination factors (obtained from the literature). In addition, estimations varied depending on the tissue used, with the liver giving more accurate results than muscle or hair. We discuss the assumptions and limitations of isotopic models and highlight the importance of taking these assumptions into account when the most accurate results are sought. Finally, we propose some recommendations for the correct use of isotopic models, emphasizing the need to use specific discrimination factors for each species, tissue, and diet isotopic value.

On utilise de plus en plus fréquemment des modèles isotopiques pour déterminer les contributions relatives des différentes sources de nourriture au régime alimentaire des animaux. Ces modèles sont, cependant, basés sur des présuppositions restrictives et ils fournissent des estimations plutôt que des valeurs exactes des contributions au régime du consommateur. On connaît mal les sources des imprécisions dans les modèles isotopiques; des expériences en laboratoire peuvent donc être utiles pour évaluer la performance de ces modèles. Dans notre étude, nous évaluons la précision de trois modèles isotopiques courants dans des expériences contrôlées en laboratoire avec une race de rats surmulots (Rattus norvegicus (Berkenhout, 1769)), dans lesquelles les valeurs isotopiques des ressources sont connues. En même temps, nous mesurons les erreurs produites par l’utilisation de valeurs de facteurs de discrimination fixes ou spécifiques pour chaque ressource et tissu. Nous démontrons que les résultats obtenus dans les trois modèles isotopiques courants peuvent s’éloigner considérablement des valeurs réelles dans certains cas. Les estimations obtenues par l’usage de facteurs de discrimination spécifiques (correspondant à chaque régime et tissu de l’expérience) sont plus précises que celles obtenues par l’utilisation de facteurs de discrimination fixes (tirés de la littérature). De plus, les estimations varient en fonction des tissus, car le foie permet des résultats plus précis que les muscles ou les poils. Nous discutons des présuppositions et des limites des modèles isotopiques et nous insistons sur l’importance de tenir compte de ces présuppositions pour l’obtention des résultats les plus précis. Nous faisons, enfin, des recommandations sur l’usage approprié des modèles isotopiques en soulignant la nécessité d’utiliser des facteurs de discrimination spécifiques pour les valeurs isotopiques de chaque espèce, chaque tissu et chaque régime alimentaire.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-05-01

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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