第二章空气中的撒旦 44

氨是通往肥料的大门。这不仅是因为氨含有氮元素；更重要的是氨含有植物可以利用的氮。要理解这里的区别，你需要了解分子中将原子固定在一起的键。大多数分子只有单键（X-Y）或双键（X=Y），而氮气则由三键（N=N）连接，这是自然界中最强劲、最不易折断的键之一。（折断1盎司氮气中的所有三键，释放的能量足以将一个100万磅重的哑铃举离地面15英寸。）该键的强度解释了为什么氮气在今天的空气中占绝对优势。上一章已经提到，大多数火山喷发气体中的氮气只是一种微量成分，比喷出的其他气体少得多。但是，大多数火山气体会随时间的流逝而消失，要么是因为它们相互反应，要么是因为被紫外线分解，而氮气的三键却能抵抗所有的破坏。因此，氮气虽然在每一次火山喷发所释放的气体中的比例都很小，却会随着时间推移而累积。（火山烟气中的氨气分裂时，也会形成额外的氮气。）换句话说，氮气之所以在今天的空气中占绝对优势，是因为它比火山喷出的其他气体都更持久＊。
绝大多数固定氨来自一种细菌，该细菌拥有一种特殊的固氮酶。酶是一种生物结构，它允许不寻常的反应发生；固氮酶分子中起作用的是一小部分铁、硫和钼原子。这些元素就像一个小型的“救生颚”，一层层地把三键撕开。这需要巨大的能量，同时也产生了严重的间接伤害：每次都有16个水分子被牺牲掉。但最终，固氮酶分裂了三键（N==N），在上面接了一些氢原子，使氮原子无法重新结合，这就产生了氨。氨只有单键，因此更容易转化为蛋白质或DNA。
固氮细菌生活在特定植物的根部，在这里它们用氨换取其他营养物质——这是最好的共生关系。其他固氮微生物在土壤里自由工作，随后植物攫取其中的氮元素。为了获得氮，动物和真菌等生物体以这些植物或腐烂的植物残骸为食。（包括食物链上的食肉动物，它们吃的是食草动物。甚至还有“食肉植物”，比如捕蝇草，它吃虫子主要也是为了获得氮。）所以，归根结底，地球上几乎所有生物体内的氮都来自固氮细菌。没有它们，就不会有任何一种植物或动物，一种都不会有！在大多数生态系统中，土壤中的氮含量决定了生态系统所能承载的生命上限。
即便如此，几千年来，农民已经开发了一些突破土地限制的方法。他们开始轮作，加入大豆等植物的种植，因为这些植物的根系含有大量的固氮细菌。他们还在田里播撒尿液和粪便，这些废物被分解为可吸收的氮。一些聪明人甚至在粪便中掺杂血液等腐烂物，以此提高粪便的肥力。这些堆肥看起来像巨大的棕色面包，而且还散发着热量；当混合物尝起来有辛辣味的时候，农民就知道可以去播撒了。