Fraktionering af isotoper

I kulstofkredsløbet sker der en fraktionering af kulstofisotoper. Når planter optager luftens kuldioxid via fotosyntesen, optager de relativt færre atomer af kulstof-13 end kulstof-12. Planter indeholder derfor færre kulstof-13 atomer end luftens kuldioxid. Planter, der lever i havet, optager ligeledes kuldioxid gennem fotosyntesen, men forholdene i havet adskiller sig fra dem på landjorden ved, at den kuldioxid, planterne i havet optager, først skal opløses i vandet. Når luftens kuldioxid optages i havet sker der også en fraktionering, således at opløst kuldioxid i havvand indeholder lidt fl ere kulstof-13-atomer end luftens kuldioxid.

Denne forskel på isotopindhold beskrives ved en isotopværdi, der angiver afvigelsen i kulstof-13 indholdet i forhold til en reference. Referencematerialet er en bestemt marin kalksten, hvis isotopværdi defi neres som 0 ‰. Landplanter har således en kulstof-isotopværdi på -25 ‰, mens havplanter har værdier på -18 ‰. Man kan altså på denne baggrund skelne havplanter fra landplanter. Ligeledes kan man skelne marine dyr og terrestriske dyr på baggrund af deres kulstofisotopforhold eftersom denne forskel bibeholdes op gennem fødekæden.

Med kvælstof-isotoperne er det muligt at skelne mellem fødekædeniveauer, idet der sker en berigelse af kvælstof-15 op gennem fødekæden. For hvert trin op i fødekæden, vil der relativt være flere og flere kvælstof-15 atomer i forhold til kvælstof-14. For kvælstofisotoperne opgiver man ligeledes en værdi i forhold til en reference, der i dette tilfælde er atmosfærisk luft. For hvert trin i fødekæden stiger isotopværdien med 3 ‰. Således stiger værdien fra ca. 3 ‰ for græs til ca. 6 ‰ for en elg, der jo lever af planter. Ulven har en værdi på 9 ‰, da den jo hovedsaligt lever af andre dyr. Tilsvarende går de marine kvælstof-isotopværdier fra 3 ‰ for plankton helt op til 15 ‰ for sæler. Man kan bemærke hvorledes man med kvælstof-isotoperne kan se, at den marine fødekæde er meget længere end den terrestriske.

Kilde:

Jesper Olsen, Jan Heinemeier, Pia Bennike & Anders Fischer: Isotoper fortæller om fortidens kost, Aktuel Naturvidenskab, 4, 2008: 8-12.

Beskrivelse: Ved at analysere knogler fra fortidens mennesker for isotoper af kulstof og kvælstof, kan man afsløre, om de spiste føde fra havet eller fra landjorden. At kende kosten er også vigtigt for at kunne lave præcise dateringer med kulstof-14

I forlængelse af ovenstående appetizer vil jeg henlede opmærksomheden på en netop publiseret artikel, som præsenterer en undersøgelse af danskernes kostvaner i den romerske jernalder. Lige som det er tilfældet i vore dage, foretrak man også dengang kød frem for fisk, til trods for, at man boede tæt på kysten:

American Journal of Physical Anthropology
Early View (Articles online in advance of print)
Published Online: 17 Jun 2010

Marie Louise S. Jørkov, Lars Jørgensen & Niels Lynnerup:

Uniform diet in a diverse society. Revealing new dietary evidence of the Danish Roman Iron Age based on stable isotope analysis

Abstract
A systematic dietary investigation during Danish Roman Iron Age (1-375 AD) is conducted by analyzing stable isotope ratios of carbon (¹³C) and nitrogen (¹⁵N) in the collagen of human and animal bone. The human sample comprises 77 individuals from 10 burial sites. In addition 31 samples of mammals and fish were analyzed from same geographical area. The investigation characterizes the human diet among different social groupings and analyses dietary differences present between sex, age, and site phase groups. Diachronically, the study investigates the Roman influences that had an effect on social structure and subsistence economy in both the Early and Late Period. Geographically the locations are both inland and coastal. The isotopic data indicate extremely uniform diet both between and within population groups from Early and Late Roman periods and the data are consistent throughout the Roman Iron Age. Protein consumption was dominated by terrestrial animals with no differences among social status, age, sex, or time period, while terrestrial plant protein only seems to have contributed little in the diet. Furthermore, the consumption of marine or aquatic resources does not seem to have been important, even among the individuals living next to the coast.

Læs pdf