杰克·霍普金斯负责爆竹弹、豆袋弹和橡皮子弹。作为约塞米蒂国家公园黑熊管理小组的负责人，他用12口径的猎枪向偷吃食物的黑熊发射这些威慑物。每年春天，他都会给困在约塞米蒂山谷拥挤的营地中的熊戴上无线电项圈。然而，在追捕了三年桀骜不驯的熊之后，他有了一些疑问。
在这个公园里——尤其是在山谷之外——有多少只熊把人类和他们的随身物品与食物联系在一起?他在营地欺负过的熊失去了对人类食物的胃口吗?有更好的方法来管理熊和人之间的互动吗?
为了寻找这些问题的答案，其他研究人员花了数年时间追踪有项圈的熊的无线电信号，但霍普金斯认为他有了更好的主意:用一种被称为稳定同位素分析的技术——已经被地质学家、考古学家和气候学家使用了几十年——来回答他关于优山美地的熊和人类访客之间的相互作用的问题。熊毛的同位素特征将有助于说明这个故事。
科学家正在检查太小，太危险的动物的生活，或者在其他方面过于遥远的生活。
稳定同位素分析的依据是，根据中子的数量，不同环境和食物中的元素含有不同的原子特征。例如，随着食物链从植物到捕食者的上升，重氮同位素与普通氮同位素的比例趋于增加。海洋有不同于淡水的同位素特征。干燥生境的碳同位素比例与潮湿生境不同。氘是一种重氢同位素，在热带海洋上空的云层中，其含量往往成比例地高。越往内陆走它就会减少。
近年来，稳定同位素分析的成本已经稳步下降，因此霍普金斯和其他生态学家正在使用这项技术来检查那些太小、太危险或住得太遥远而无法以其他方式进行研究的动物的生命。科学家们现在正在使用稳定同位素分析来拼凑蜻蜓的迁徙，以推断鸣禽可能的越冬地，并确定为什么动物在捕食者的压力下会在不同的地区觅食。
新墨西哥大学(University of New Mexico)生物学助理教授塞思·纽瑟姆(Seth Newsome)说:“生态学家最近采用了稳定同位素分析方法。”“在此之前，地质学家、古生物学家、考古学家和气候学家都在使用这种方法，他们都是研究深度时间的人。”
例如，通过稳定的同位素使用稳定的同位素来研究加利福尼亚植物的转移饮食，通过检查其骨骼中的较重碳和氮同位素的比例。他的工作透露，养老鲸饲喂鲸鱼或其他海洋哺乳动物的更加优秀的秃子，而今天的秃鹰展示了与陆基植物饮食者的饮食，特别是玉米饲料的饲料牛的同位素比例。
稳定同位素被用来研究从更新世到现在加利福尼亚秃鹫的饮食变化。
使用称为质谱仪的器件对稳定同位素之间的比率进行分类。要分析的样品 - 蜻蜓翼或来自熊的毛发 - 密封在小于顶针的金属胶囊中，放入光谱仪中，烧成气体，然后朝向磁体射击。磁体以相对于其重量成一定角度偏转每个原子，棱镜通过波长将光束折射到其成分颜色的方式。
上世纪90年代末，在小到足以让鸣鸟携带的追踪设备研发出来之前，稳定同位素分析将对鸣鸟迁徙的研究从一种机会游戏——等待戴上记号带的鸟再次被发现——变成了一种实验室练习。1998年，当时还在达特茅斯学院(Dartmouth College)的彼得•马拉(Peter Marra)发表了第一篇论文，将鸣禽越冬地的质量与它们的生存和繁殖成功联系起来。科学杂志叫它“禽生态的圣杯。“
现在在史密森尼学会工作候鸟中心，在小歌鸟类的血液样本中使用碳同位素 - 美国红山顶 - 抵达其新的汉普郡养殖场，以确定哪些患有丰富，潮湿的栖息地，它患有贫穷，干燥的栖息地。在牙买加和洪都拉斯的郁郁葱葱的栖息地越冬的鸟类，主要是更老的男性。以前的研究表明，早期的鸟类竟然更多的后代。
“碳技术仍然是最先进的，”马拉谈到他把栖息地和饮食联系起来的方法时说。
为了追踪鸟类的迁徙，现在已经有了小到可以固定在鸣禽身上的数据记录器。但蜻蜓的情况并非如此。因此，佛蒙特生态研究中心的马拉和肯特·麦克法兰正在使用稳定同位素分析来追踪绿色darner蜻蜓的迁徙。绿色的织补布对于昆虫来说太大了——想象一下一只会飞的蓝绿色香烟——但是对于携带追踪装置来说还是太小了，甚至对于用来追踪帝王蝶迁徙的贴纸来说也太精致了。麦克法兰说，人们知道蜻蜓会迁徙已经有几千年了。然而，绿色织补商如何在春天向北迁移仍然是个谜。
McFarland和Marra的蜻蜓研究将依赖于Deuterium梯度，在北美洲粗略地北向南奔跑，追踪绿色达尔尼的旅程。McFarland希望他的绿色大陆研究将揭示蜻蜓的重要迁移点，以便如有必要，可以保护这些地方。在整个生活中，蜻蜓维持池塘的同位素签名，在那里他们是幼虫。绿色达人的研究是可能的，因为在史密森尼的质谱仪中分析了一块小蜻蜓翼，现在成本仅为8美元，这对一个没有重大资金的项目至关重要。
当优山美地的熊研究人员霍普金斯决定集中精力使用稳定同位素来分析熊的饮食时，他需要一个质谱仪和一个稳定同位素专家。他在加州大学圣克鲁斯分校(University of California, Santa Cruz)的地球和行星科学系(Earth and Planetary Sciences Department)的保罗·科赫(Paul Koch)实验室发现了这两件事。科赫是一位脊椎动物古生态学研究人员，对石头和骨骼都了如指掌。但是分析他通过在公园各处的诱饵站周围扎带刺铁丝网收集到的数百只熊的毛发样本并不像把毛发放进质谱仪并读取结果那么容易。首先，他得打好基础。
同位素特征显示，优山美地公园的问题熊数量是所有人预期的两倍。
随着Marra发现的，特定的场地变量 - 例如海拔，饮食，动物的年龄以及与海岸的距离 - 可以混淆不同生物中的同位素比率。这些变量是一个令人难以粗不安的研究人员的陷阱，Merav Ben-David表示，怀俄明大学的动物学和生理学部教授在一个特殊的特点中写了几篇论文在里面哺乳动物杂志去年进行了稳定同位素分析。她说:“我认为有数百篇论文是不可靠的，因为人们没有量化潜在的变异。”
霍普金斯现在是阿尔伯塔大学和北京大学的博士后研究员发现潜在的变量为他承担研究通过分析人类头发样本在圣路易斯一家理发店,头发样本约塞米蒂黑熊吃人类的食物,熊不吃人类的食物,和样品的熊会吃任何食物在野外,浆果和黑尾鹿。这些不同的样本使他能够将熊毛发中的同位素比率与熊在优山美地吃的实际天然食物进行比较。
Once he compared the isotopic signatures in the hair of about 300 bears from around Yosemite, Hopkins found that there were four additional bears in the busy Yosemite Valley that were conditioned to human food that the bear managers didn’t know about, in addition to about 20 that they did know about. The big surprise was how many bears in the backcountry — 15 — were also eating human food. There were twice as many problem bears in the park than previously known. Bears that had been identified as eating human food in an earlier study stayed human-food eaters in this study; scaring or moving bears was not changing their behavior.
霍普金斯大学对熊的研究为约塞米蒂国家公园正在进行的熊管理变化提供了科学证明。公园管理人员仍在向优胜美地山谷里顽抗的熊发射豆袋弹，但今年，除了其他变化外，公园加大了努力，以防止偏远地区的熊尝不到人类的食物。
本大卫说，这样的同位素研究使研究人员能够超越饮食以更广泛的动物行为。她2004年在环境科学用氮同位素表明，雌性阿拉斯加棕熊有年轻幼崽有时避免鲑鱼溪流，迎接盛宴，以防止他们的幼崽免受其他熊的安全。2007年的研究维多利亚大学的自然保护科学家克里斯·达里蒙特发现黑尾鹿在更丰富的栖息地更有可能成为狼的猎物。
本-大卫承认，要想知道两年后生态稳定同位素研究的前沿在哪里是不可能的。“这个领域发展得非常快，”她说。如此之快，以至于当最近有人要求她将一些关于使用稳定同位素进行生态研究的论文编入一本书时，她拒绝了。
“当它发表的时间，”她说，“这将是古代的历史。”