ג'ונתן סוויפט המחיש פעם את ההשקפה הנטורליסטית ואמר, שלפי
ההשקפה הזאת, לכל יצור יש יצור קטן המתפלל אליו, ועוד יצור, עוד
יותר קטן, שאותו הוא אוכל. האמת היא, כמובן, ששרשרת המזון בטבע
מורכבת וארוכה בהרבה מתיאורו זה של סוויפט. התשובה על השאלה מי
אוכל את מי, לא תמיד ברורה, ולמעשה, חלקים ניכרים של שרשרות מזון
בסביבות שונות, עדיין אינם מוכרים לנו.
שיטה הקרויה "טביעת אצבע איזוטופית", משמשת בשנים האחרונות
למעקב אחר קטעים מסוימים של שרשרת המזון בסביבות שונות. השיטה
מבוססת על תפוצתם השונה של איזוטופים ידועים. איזוטופ
הוא אטום של יסוד מסוים, שבגרעינו יש נויטרון נוסף, או נויטרונים
נוספים, בהשוואה לאטום רגיל של אותו יסוד. זוהי מעין גירסה של המקור,
שבמקרים רבים תתנהג ותתפקד בדיוק כמו המקור.
האיזוטופים היציבים של פחמן הם פחמן 12 (היותר נפוץ) ופחמן 13,
הפחות נפוץ. בצמחים שונים, המפיקים חומר אורגני (המכיל פחמן) בתהליך
הפוטו-סינתזה, נאספים האיזוטופים הללו ביחס מספרי אופייני, המשתנה
לפי סוגי הצמחים, תנאי האקלים או האזור שבו הם צומחים וההבדל שבין
צמחי יבשה לבין צמחי ים הנוטלים את הפחמן הדרוש להם בתהליך
הפוטו-סינתזה מהפחמן הדו-חמצני המומס במים. היחס המספרי המתקיים
בצמח מסוים בין שני האטומים הללו, מאפשר את זיהויו. צמחים מסוימים,
המכונים טיפוס C3, נוטים להשתמש פחות באיזוטופ הכבד של הפחמן,
(פחמן 13). צמחים אחרים, המכונים טיפוס C4 , יוצרים חומר אורגני מועשר
המכיל יותר אטומי פחמן 13, ביחס למספרם של אטומי הפחמן 12 שבאותו
החומר.
כאשר בעל-חיים מסוים אוכל צמח, הוא משתמש בחומר האורגני המרכיב
את הצמח, לבניית גופו שלו. לפיכך, בדיקת החומר האורגני של בעל-החיים,
עשויה לגלות (לפי היחס האופייני בין אטומי הפחמן), איזה סוגי צמחים אכל
אותו בעל-חיים, באיזה איזור, ועד. המעקב האיזוטופי יכול להימשך על-פני
שלבים רבים בשרשרת המזון, שכן כל בעל-חיים בונה את החומר
האורגני שלו מחומרים אורגניים שהוא נוטל מצמחים או מבעלי-חיים
אחרים.
בדיקת "טביעת האצבע האיזוטופית" ניתנת לביצוע תוך שימוש בכמות
קטנה מאוד (מיליגרם אחד) של חומר נבדק. כך אפשר, למשל, להבדיל בין
עצמותיהם של דייגים קדומים (שאכלו דגים, שאכלו אצות, המשתייכות
לצמחים מטיפוס C4, הבונה חומר המכיל, יחסית, יותר פחמן 13), לבין
עצמותיהם של תושבים קדומים של מרכז היבשת, שאכלו פירות שצמחו על
עצים מטיפוס C3, היוצרים חומר אורגני שכמות הפחמן 13 בו, ביחס
לכמות הפחמן 12, היא קטנה יותר.
החוקר ניקולאס ון-דר-מר הצליח להבחין בשיטה הזאת בין שני עדרים
של פילים אפריקאיים, שחיו במרחק לא רב זה מזה (90 קילומטרים), אלא
שחלק ניכר מהצמחים שבאזור אחד היו מטיפוס C3 ואילו רוב הצמחים
שאכלו הפילים שחיו באזור השני היו מטיפוס C4. כך, החומר האורגני
שבגופם של הפילים מהאזור הראשון, הכיל, יחסית, פחות אטומי פחמן 13
לכל אלף אטומי פחמן 12, בהשוואה ליחס שהתקיים בין האיזוטופים הללו
בחומר האורגני שהרכיב את גופם של הפילים מהאזור השני. עובדה זו
מאפשרת לשייך כל פיל לאזור המחייה שממנו בא.
למעשה, טביעת האצבע האיזוטופית (היחס המספרי האופייני בין
איזוטופים שונים של אותו יסוד) קיימת גם בחומרים אחרים, כמו חנקן
וחמצן. ון-דר-מר השתמש בעת ובעונה אחת בשלושה מדדים איזוטופיים
שונים, שאותם הפעיל על דגימות משנהב שנתפס אצל חשודים בהשגת גבול
ובציד לא חוקי. כך עלה בידו לזהות את האזור שבו ניצודו הפילים,
ולקבוע אם הציידים עברו על חוקי הציד, אם לאו.
החוקר מיכאל רוסק השתמש בטכניקה הזאת כדי לפתור את אחת
התעלומות שהעסיקו את דארווין: כיצד אלמוגים, באיים הסמוכים
לאוסטרליה, חיים ומתפתחים במים שאין בהם חומרים מזינים. טביעת האצבע
האיזוטופית הוכיחה בבירור כי האלמוגים הללו ניזונים מחומרים המגיעים
אליהם בסחף האדמה, שמקורו בחוף המרוחק מהם כמאה קילומטרים.
דונאלד של, מאוניברסיטת אלסקה, משתמש בטכניקה הזאת כדי לעקוב
אחרי שרשרת המזון הארוכה המתחילה בצמחי ים מיקרוסקופיים, ומגיעה עד
לדובי הקוטב. מיפוי שרשרת המזון הזאת יאפשר להבין טוב יותר את
מנהגיהם ואת מניעי הנדידה של הדובים, מה שיאפשר, אולי, להגן עליהם מפני
הכחדה. לעתים, קטיעה לא מכוונת ולא מודעת של שרשרת המזון, במקום
אחד, יכולה לחרוץ את גורלם של בעלי-חיים שונים, במקום אחר.
לארי טיז'ן בוחן עצמות של בפלו בן עשרת אלפים שנה, כדי ללמוד
על האקולוגיה המשתנה של הערבות הקדומות. שינויים שונים בלחות
ובטמפרטורה, הביאו לשינויים בתפוצתם של שני סוגי עשב, שאחד מהם נמנה
עם קבוצת C3, ואילו השני נמנה עם C4. בחינת היחס בין האיזוטופים של
הפחמן בעצמות הבפלו, עשויה לגלות (לפי סוג העשב שאכל) מה היו התנאים
האקולוגיים והאקלימיים ששררו בתקופת חייו.
אן קצנברג לומדת באמצעות טביעת האצבע האיזוטופית על מנהגי
הנישואים של שבטי אינדיאנים קדומים. באמצעות בדיקת הרכב העצמות של
שלדים שנמצאו בחפירות הכפרים האינדיאניים הקדומים, היא עוקבת אחרי
קשרי הנישואים שהתקיימו בין שבט של אוכלי תירס (C4) לבין שבט של
ציידים, אוכלי בשר, שחיות הציד שלהם ניזונו מעשבי הערבה (C3).
בארץ שימשה השיטה הזאת להבחנה בין חלזונות החיים מדרום לקו הבצורת
(קו עזה-חברון), באזור שבו הצמחים מטיפוס C4 רבים יותר, לבין חלזונות
צפוניים שבאזור התפוצה שלהם רבים יותר הצמחים מטיפוס C3.
