数百年来，迁徙动物，其远距离运动和生命周期一直困扰着科学家，特别是对于那些难以追踪的小物种，例如标志性的帝王蝶。但是，借助于同位素技术的帮助，全世界的专家可以更好地了解传统技术已显示其局限性的动物迁徙的流程和方式。
2020年世界野生动植物日庆祝“维持地球上的所有生命”，而此时全世界都比以往任何时候都更需要保护计划。气候变化，农业栖息地的破坏，非法偷猎和伐木，污染和使用农药对全球的动物物种构成威胁。
“物种丧失的速度比过去一千万年来的任何时候都高。[…]一百万个物种在近期内面临灭绝的危险，”联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯(Antonio Guterres)于2020年1月22日在联合国大会上表示，敦促通过2020年后全球生物多样性框架。
为了保护迁徙动物的生命，同位素技术极大地有助于确定这些动物的起源，繁殖地，越冬和中途停留地点。基于这一科学数据，决策者可以为鱼类，鸟类，哺乳动物或昆虫等各种动物开发更好的保护方法。
国际原子能机构同位素水文学实验室负责人伦纳德·瓦瑟纳尔说：“同位素技术比传统的跟踪方法具有无与伦比的优势，因为它们是非侵入性的，不需要重新捕获相同的动物。”
一个多世纪以来，用于跟踪动物运动的常规标记和捕获方法一直依赖于外部标记，例如标签，无线电和卫星跟踪，这些标记不适用于小型和短寿命的动物。然后，在1996年，当时是加拿大环境部同位素科学家的伦纳德·瓦瑟纳尔和基思·霍布森的研究表明，同位素技术可用于确定动物的起源。
他们的研究基于对雨水中氘(一种稀有的氢同位素)的测量，该氘被植物直接吸收或被动物和人类吸收。由于雨水及其氘的成分是降雨来源所独有的，因此雨水中的氘含量可以作为标记，科学家可以通过测量毛发，翅膀，爪子，骨头，羽毛或羽毛中的氘含量来确定动物的来源。
这一发现帮助打开了帝王蝶神秘生活的新门。这些昆虫在其迁移路径中作为无数野花物种的传粉媒介以及其他昆虫的食物都起着至关重要的作用。
我们对帝王蝶的迁移了解多少?
每年的十月，数百万只帝王蝶从美国北部和加拿大旅行两个月，到达墨西哥中部的山区度过冬天。到3月中旬，他们开始返回“家”，但是他们向北行驶的旅程要花6个月的时间才能到达3500公里，通常需要五到六代的蝴蝶才能完成。更长的旅行时间是因为在北方出生的一代比在南方出生的一代寿命长8至10倍，这使得北方出生的一代能够在两个月内完成南行之旅。
瓦瑟纳尔说：“尽管帝王蝶在不受干扰的条件下可以轻松地在高海拔森林的冬眠中生存，但现在由于非法采伐墨西哥山脉，有些蝶类正在死于冷风。” 非法的鳄梨种植园也正在取代蝴蝶数公顷的冬季栖息地，使它们滞留和垂死。许多人还死于用于破坏马利筋的杀虫剂，马利筋是帝王蝶繁殖地上的幼虫寄主植物，主要影响美国的玉米带。
Wassenaar和Hobson于1996年首次捕获了北美君主蝴蝶的完整迁徙周期。他们从13个冬眠殖民地和整个大陆上收集了1200个标本，检查了机翼中氘的浓度模式，并将其与国际原子能机构的全球降水同位素网络(GNIP)数据库进行了比较，以确定蝴蝶的起源并推断出它们的迁徙路线。
如今，GNIP及其氘同位素测量已广泛用于研究许多动物的迁移，包括蝙蝠，鸟类，昆虫和鱼类。
GNIP是一个用于收集降水中氢和氧同位素数据的全球网络。GNIP由国际原子能机构(IAEA)和世界气象组织(WMO)于1960年发起，旨在帮助科学家研究全球水循环，水的来源，流动和历史。GNIP的数据库在90多个国家/地区拥有数百个监测站点，每月产生超过130,000个同位素记录，如今，它对许多环境科学家而言都是宝贵的资源。
Wassenaar说：“完成这项研究花了我们一年的时间，但是使用传统方法，我们将需要数十年才能得出结论。” “国际原子能机构通过其全球同位素数据库，在使同位素能够用于研究动物迁移方面发挥着基础性作用。事实证明，利用同位素轻松且经济有效地将迁徙物种所使用的所有地理区域联系起来，对于帮助科学家试图将物种种群减少的模式与栖息地破坏，土地利用变化，感染和病虫害以及气候因素联系起来至关重要。 ”
