Do δ15N and δ13C values of feces reflect the isotopic composition of diets in small mammals?

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Abstract

The stable isotope composition of carbon and nitrogen in feces can be a useful tool for reconstructing diet. To examine whether the isotopic composition of feces reflect those of diet, we determined the fractionation of 15N and 13C along the digestive tracts of several species of small mammals. There were significant differences in the δ15N values of digesta in different compartments of the gastrointestinal (GI) tract, with consistent enrichment of 15N in the stomach, intestine, and cecum, and the depletion of 15N in the colon (i.e., feces). Although feces had lower δ15N values than digesta in the cecum, feces of small mammals were significantly more enriched in 15N (by ∼2.5‰) than diet. The mechanisms causing this enrichment in the GI tract may arise from the operation of different biochemical pathways within the different GI compartments. The stable carbon isotope composition of digesta in small mammals were similar along the GI tract, but the δ13C values of digesta and feces were significantly lower than reported previously for large ungulates (–3.5‰ vs. –0.5‰). The δ15N and δ13C values of feces did not directly reflect the isotopic compositions of these mammals’ diet. Our data offer evidence for variations in isotopic discrimination effects. This variation can probably be ascribed to metabolism of different body sizes of mammals and the complexities linked with digestive physiology of herbivores.

La composition des isotopes stables de carbone et d’azote dans les fèces peut être un outil utile pour reconstituer un régime alimentaire. Afin de déterminer si la composition isotopique des fèces reflète celle du régime, nous avons déterminé la fractionation de 15N et de 13C le long du tube digestif de plusieurs espèces de petits mammifères. Il y a des différences significatives dans les valeurs de δ15N du bol alimentaire dans les divers compartiments du tube digestif (GI), qui correspondent à un enrichissement en 15N dans l’estomac, l’intestin et le caecum et une perte de 15N dans le colon (c.-à-d. dans les fèces). Bien que les fèces aient des valeurs de δ15N plus faibles que celles du bol alimentaire dans le caecum, les fèces des petits mammifères sont significativement plus riches en 15N (par ∼2,5 ‰) que le régime alimentaire. Les mécanismes responsables de cet enrichissement dans le GI peuvent résulter de l’action de diverses voies biochimiques distinctes dans les divers compartiments du GI. La composition des isotopes stables de carbone du bol alimentaire chez les petits mammifères est constante le long du GI; les valeurs de δ13C du bol alimentaire et des fèces sont cependant significativement plus faibles que celles signalées antérieurement chez des ongulés de grande taille (–3,5 ‰ plutôt que –0,5 ‰). Chez ces mammifères, les valeurs de δ15N et de δ13C des fèces ne reflètent pas directement la composition isotopique de leur régime alimentaire. Nos résultats apportent des données qui indiquent des variations dans les effets de discrimination isotopique. Cette variation peut probablement s’expliquer par le métabolisme des mammifères de tailles différentes et par la complexité inhérente à la physiologie de la digestion chez les herbivores.

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