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洞穴生态系统中物质和能量的流动以及生物与生物、生物与环境间的相互作用对于理解生态系统的特征和过程以及环境对生态系统的影响有着重要的意义。稳定性同位素技术已经成为研究生态系统食物网结构和营养级关系及其动态变化的重要手段。
本文首先概括了洞穴生态系统研究中碳、氮稳定性同位素样品的处理、保存、分析以及数据的解释，以及碳、氮稳定性同位素比率(13C/12C和15N/14N)在其他生态系统中的应用。同时，报道了碳、氮稳定性同位素技术在剪刀雨洞、东风洞、田岩洞等洞穴生态系统的相关生态学问题中的应用，包括食物网结构、营养级关系、人类的污染问题，同一物种不同光带以及不同物种同一光带食性的比较等。主要的研究结果和结论如下：
在对田岩洞穴中不同光带的土壤有机物与相应光带马陆类群的和变化特征研究中发现，在田岩洞生态系统中，不同光带土壤有机质的和值是不同的，表现出从有光带到黑暗带和值分别增加，原因是有光带土壤有机质中的和值受洞口植被枯落物的影响，土壤有机质的和值应该继承地表植物和值的特征，而弱光带和黑暗带则相对距洞口较远，受外界影响较小，其土壤有机质的和值主要受土壤微生物对有机物质的分解作用，同位素分馏造成的。通过对不同光带土壤有机质的值和相对应光带的马陆类群的值作相关分析，发现不同光带马陆类群的值与相应光带的土壤有机质的值呈显著正相关，且与相应光带土壤有机质的值相近，变化约在0~1‰，这说明马陆类群的碳源主要来自于其所生活领域的土壤有机质。剪刀雨洞和田岩洞土壤有机物的和值差异很大，剪刀雨洞为一个接近于人类生活区的洞穴，污染较为严重。田岩洞则相对受到人的干扰较少。剪刀雨洞土壤有机质的和值均高于田岩洞相应光带的土壤有机质的和值，其中有光带分别高出3.93‰和1.56‰，弱光带分别高出1.22‰和0.3‰，而黑暗带可以看出两者的差别极小，值非常接近，只相差0.32‰。原因主要是在有光带有机废物和垃圾较多，土壤微生物利用了含较高的碳源和较高的氮源而导致起此差异的产生。在弱光带和黑暗带，两洞穴土壤有机质的和值则相差较小，主要是因为剪刀雨洞这两个带受到人类的干扰较小，有机废物和垃圾很少。剪刀雨洞和田岩洞土壤有机质的和值的差异说明了不同污染状况的洞穴稳定性同位素变化的特点。
应用稳定性同位素技术和构建了东风洞的食物网结构和营养级关系。研究结果表明，东风洞主要为腐食食物链，碳源主要为东风洞中的土壤有机质，作为第一营养级。其中由一些主要摄食关系生物的平均稳定氮同位素比值差异(如马陆与土壤有机物质，螺类与土壤有机物质)可以获得东风洞食物网稳定氮同位素的富集因子为1.16‰。根据营养级模型可知，马陆类群，细长钻螺(Opeas gracile)等土壤动物、班灶马(Distrammena mamorara)、夜蛾(Noctuidae)形稳定性同位素技术在探讨洞穴生态系统食物网关系中的应用研究成第二营养级，即初级消费者，第三营养级为蜘蛛类、盲蛛(Systenocentrus sp)地蜈蚣(Geophiidae)以及黑眶蟾蜍(Bufomdanostictus)，即次级消费者。