Isotopic composition of carbon (ẟ¹³C) and nitrogen (ẟ¹⁵N) in the hair of the order Rodentia of the Vologda Region

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study is devoted to the analysis of the ratio of stable carbon isotopes (ẟ¹³C) and stable nitrogen isotopes (ẟ¹⁵N) in the hair of mammals of the Rodentia order (Eurasian beaver – Castor fiber Linnaeus, 1758; Ural field mouse – Apodemus uralensis Pallas, 1811; European water vole – Arvicola amphibius (Linnaeus, 1758); Muskrat – Ondatra zibethicus Linnaeus, 1766; Siberian chipmunk – Eutamias sibiricus (Laxmann, 1769); Siberian flying squirrel – Pteromys volans Linnaeus, 1758; Red squirrel – Sciurus vulgaris Linnaeus, 1758) in the Vologda Region. The isotopic composition of carbon in the hair of the studied animals varies from −28,2‰ to −17,9‰, nitrogen – from 0,4‰ to 10,6‰. The values of ẟ¹³C in the hair of mammals of the Rodentia order are higher, and ẟ¹⁵N is lower than in the hair of mammals of the Carnivora order, previously studied in the Vologda Region. The ratio of heavy carbon and nitrogen isotopes in the hair of animals captured in different regions of the Vologda Region does not differ significantly statistically. It has been established that the hair of aquatic organisms is less enriched in heavy carbon isotope and more enriched in heavy nitrogen isotope than the hair of terrestrial representatives of the Rodentia order. The hair of omnivores is more enriched in a heavy nitrogen isotope than the hair of herbivores. The overlap of isotopic niches in certain species of the Rodentia order has been revealed. A statistically significant decrease in the δ¹³C content in Muskrat hair by 2,7‰ over 50 years has been established.

Full Text

##article.viewOnOriginalSite##

About the authors

Liubov Sergeevna Eltsova

Cherepovets State University

Email: lskhabarova@chsu.ru

researcher of Biology Department

Russian Federation

Olga Vasilyevna Duryagina

Cherepovets State University

Email: ovduriagina@chsu.ru

student of Faculty of Biology and Human Health

Russian Federation

Liudmila Victorovna Kuznetsova

Russian North National Park

Email: priroda.russever@mail.ru

head of Environmental Management and Science Department

Russian Federation

Elena Sergeevna Ivanova

Cherepovets State University

Author for correspondence.
Email: stepinaelena@yandex.ru

candidate of biological sciences, leading researcher, head of Ecological and Analytical Laboratory of Biology Department

Russian Federation

References

  1. McCutchan J.H., Lewis W.M., Kendall С., McGrath C.C. Variation in trophic shift for stable isotope ratios of carbon, nitrogen, and sulfur // Oikos. 2003. Vol. 102, iss. 2. P. 378–390. doi: 10.1034/j.1600-0706.2003.12098.x.
  2. Тиунов А.В. Стабильные изотопы углерода и азота в почвенно-экологических исследованиях // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2007. № 4. С. 475–489.
  3. Del Rio C.M., Wolf N., Carleton S.A., Gannes L.Z. Isotopic ecology ten years after a call for more laboratory experiments // Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society. 2009. Vol. 84, iss. 1. P. 91–111. DOI: 10. 1111/j.1469-185x.2008.00064.x.
  4. Karmanova T.N., Feoktistova N.Y., Tiunov A.V. High δ¹³C values in red squirrels Sciurus vulgaris explained by a reliance on conifer seeds // Isotopes in Environmental and Health Studies. 2023. Vol. 59, iss. 2. P. 180–191. DOI: 10. 1080/10256016.2023.2179045.
  5. Scheu S., Folger M. Single and mixed diets in Collembola: effects on reproduction and stable isotope fractionation // Functional Ecology. 2004. Vol. 18, iss. 1. P. 94–102. doi: 10.1046/j.0269-8463.2004.00807.x.
  6. Neilson R., Boag B., Smith M. Earthworm δ¹³C and δ¹⁵N analyses suggest that putative functional classifications of earthworms are site-specific and may also indicate habitat diversity // Soil Biology and Biochemistry. 2000. Vol. 32, iss. 8–9. P. 1053–1061. doi: 10.1016/s0038-0717(00)00013-4.
  7. McNabb D.M., Halaj J., Wise D.H. Inferring trophic positions of generalist predators and their linkage to the detrital food web in agroecosystems: a stable isotope analysis // Pedobiologia. 2001. Vol. 45, iss. 4. P. 289–297. DOI: 10.1078/ 0031-4056-00087.
  8. Post D.M. Using stable isotopes to estimate trophic position: models, methods, and assumptions // Ecology. 2002. Vol. 83, iss. 3. P. 703–718. doi: 10.1890/0012-9658(2002) 083[0703:usitet]2.0.co;2.
  9. Bluthgen N., Gebauer G., Fiedler K. Disentangling a rainforest food web using stable isotopes: dietary diversity in a species-rich ant community // Oecologia. 2003. Vol. 137, iss. 3. P. 426–435. doi: 10.1007/s00442-003-1347-8.
  10. Halaj J., Peck R.W., Niwa C.G. Trophic structure of a macroarthropod litter food web in managed coniferous forest stands: a stable isotope analysis with δ¹⁵N and δ¹³C // Pedobiologia. 2005. Vol. 49, iss. 2. P. 109–118. DOI: 10. 1016/j.pedobi.2004.09.002.
  11. Koch P.L. Isotopic study of the biology of modern and fossil vertebrates // Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science. Second edition / eds. R. Michener, K. Lajtha. 2007. P. 99–154. doi: 10.1002/9780470691854.ch5.
  12. Ben-David M., Flaherty E.A. Stable isotopes in mammalian research: a beginner's guide // Journal of Mammalogy. 2012. Vol. 93, iss. 2. P. 312–328. doi: 10.1644/11-mamm-s-166.1.
  13. Shipley O.N., Matich P. Studying animal niches using bulk stable isotope ratios: an updated synthesis // Oecologia. 2020. Vol. 193, iss. 1. P. 27–51. doi: 10.1007/s00442-020-04654-4.
  14. Rosengren E., Magnell O. Ungulate niche partitioning and behavioural plasticity of aurochs in Early Holocene southern Scandinavia revealed by stable isotope analysis of bone collagen // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2024. Vol. 648, iss. 4. doi: 10.1016/j.palaeo.2024. 112257.
  15. Newsome S.D., Del Rio C.M., Bearhop S., Phillips D.L. A niche for isotopic ecology // Frontiers in Ecology and the Environment. 2007. Vol. 5, iss. 8. P. 429–436. DOI: 10.1890/ 060150.1.
  16. Li Y., Shipley B., Price J.N., Dantas V.L., Tamme R., et al. Habitat filtering determines the functional niche occupancy of plant communities worldwide // Journal of Ecology. 2018. Vol. 106, iss. 3. P. 1001–1009. DOI: 10. 1111/1365-2745.12802.
  17. Warsen S.A., Frair J.L., Teece M.A. Isotopic investigation of niche partitioning among native carnivores and the non-native coyote (Canis latrans) // Isotopes in Environmental and Health Studies. 2014. Vol. 50, iss. 3. P. 414–424. doi: 10.1080/10256016.2014.897946.
  18. O'Connell T.C., Hedges R.E.M., Healey M.A., Simpson A.H.R.W. Isotopic comparison of hair, nail and bone: modern analyses // Journal of Archaeological Science. 2001. Vol. 28, iss. 11. P. 1247–1255. doi: 10.1006/jasc.2001.0698.
  19. Eltsova L., Ivanova E., Komov V., Mizgireva I., Kopylov D., Kuznetsova L., Barinova M., Platonova E., Rumiantseva O., Savkova I., Poddubnaya N. Isotope signatures of Carnivorans hair in the North-West of Russia: the role of diet, behavior and metabolism // European Journal of Wildlife Research. 2024. Vol. 70, iss. 5. doi: 10.1007/s10344-024-01851-x.
  20. Ельцова Л.С., Иванова Е.С., Комов В.Т., Мизгирева И.Ю., Кузнецова Л.В., Баринова М.С., Савкова И.С., Платонова Е.В. Изотопная подпись хищных млекопитающих Северо-Запада России // Эволюционные и экологические аспекты изучения живой материи: мат-лы II всерос. науч. конф. с междунар. участием (Череповец, 26–27 октября 2023 г.) / отв. ред. В.В. Петрова. Череповец; Вологда: Сад-огород, 2023. С. 57–61.
  21. Marshall J.D., Brooks J.R., Lajtha K. Sources of variation in the stable isotopic composition of plants // Stable Isotopes in Ecology and Environmental Science. Second edition / eds. R. Michener, K. Lajtha. 2007. P. 22–60. doi: 10.1002/9780470691854.ch2.
  22. Громов И.М., Ербаева М.А. Млекопитающие фауны России и сопредельных территорий. Зайцеобразные и грызуны. СПб., 1995. 522 с.
  23. Fan R., Morozumi T., Maximov T.C., Sugimoto A. Effect of floods on the δ¹³C values in plant leaves: a study of willows in Northeastern Siberia // PeerJ. 2018. DOI: 10. 7717/peerj.5374.
  24. Коновалов А.Ф. Млекопитающие Вологодской области (справочник-определитель): учеб. пособие. Вологда: ВГПУ; Русь, 2005. 160 с.
  25. Виноградов Б.С., Громов И.М. Грызуны фауны СССР. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1952. 298 с.
  26. Cloern J.E., Canuel E.A., Harris D. Stable carbon and nitrogen isotope composition of aquatic and terrestrial plants of the San Francisco Bay estuarine system // Limnology and Oceanography. 2002. Vol. 47, iss. 3. P. 713–729. DOI: 10. 4319/lo.2002.47.3.0713.
  27. Bocherens H., Drucker D. Trophic level isotopic enrichment of carbon and nitrogen in bone collagen: case studies from recent and ancient terrestrial ecosystems // International Journal of Osteoarchaeology. 2003. Vol. 13, iss. 1‐2. P. 46–53. doi: 10.1002/oa.662.
  28. Keeling R.F., Graven H.D., Welp L.R., Resplandy L., Bi J., Piper S.C., Sun Y., Bollenbacher A., Meijer H.A.J. Atmospheric evidence for a global secular increase in carbon isotopic discrimination of land photosynthesis // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2017. Vol. 114, iss. 39. P. 10361–10366. DOI: 10. 1073/pnas.1619240114.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 – Ratio of stable carbon isotopes (ẟ¹³C) in the fur of mammals of the order Rodents. Note here and below: a, b, c – different letter indices indicating the presence of differences between species (Kruskal–Wallis test: p ≤ 0.05)

Download (121KB)
Indexing metadata
3. Figure 2 – Ratio of stable nitrogen isotopes (ẟ¹⁵N) in the fur of mammals of the order Rodents

Download (116KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 – Ratio of stable isotopes of carbon (ẟ¹³C) and nitrogen (ẟ¹⁵N) in the fur of representatives of the order Rodents

Download (128KB)
Indexing metadata
5. Figure 4 – Correlation between ẟ¹³C in muskrat hair and sampling date

Download (171KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eltsova L.S., Duryagina O.V., Kuznetsova L.V., Ivanova E.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».