我們常聽說「人如其食」的俗語，而一些具有開創精神的生態學家現已證明，在北美洲西北太平洋的荒野地區，確實存在這樣的原則。不過，他們主要的研究對像不是人類，而是鮭魚。
紅鮭魚一年一度的洄游，其實是從海洋溯流而上前往遙遠湖泊的長途遷徙，在那裡完成產卵後便會死去，它們的驚人之舉也時常被用來激勵人們面對逆境時要有決心。相比那些沿著曲折海岸在密佈森林的水域裡生活了幾千年的居民來說，它們的確更有「決心」。毫不誇張地說，鮭魚已經成了那裡生命基礎的一部分。而氮元素，或者更具體說，較重的氮同位素讓科學家們又可以講述這個古老故事的新版本了。
當你望著滿是鮭魚的河流時，你的視線很容易就會在混亂中跟丟其中的某一條。為了解決這一問題，生物學家採用標籤對特定的魚進行標記，從而可以弄明白它和同伴們的行跡、它們的壽命，以及整個群落被捕撈的比例。不過如果你想深究鮭魚的故事，那麼一般的標籤還是不夠用，因為當鮭魚死亡時，標籤會脫落並遺失。於是，一種新型的標記方式派上了用場，我們可以借此跟蹤鮭魚的氮原子，直到這些魚進了森林居民的口腹，最後回饋給森林本身。
加拿大不列顛哥倫比亞省維多利亞大學有一位生物學家，他的研究課題是鮭魚與氮原子特性之間的聯繫，這一切首先開始於腐爛海草的氣味。
「這種氣味你肯定也熟悉，就是當你在沙灘上散步時聞到的那股海腥味。」當我給湯姆·萊莫什（Tom Reimchen）打電話時，他如是說道，「海草腐爛的時候，細菌將它們降解，就會釋放出氨氣還有其他氣體。海洋中其他區域如果有什麼東西腐爛時，也會發生同樣的事情。」對於萊莫什和他的團隊而言，這些分子中的同位素分佈比例，讓追蹤生態系統中的鮭魚原子蹤跡成為可能。
「氮有兩種同位素，其中一種略微重一些，所以向空氣中逸散的難度也會略微大一些。這點差異使得重同位素更易於在海洋中積累。」他繼續補充道。
儘管你也許會猜想，原子看起來大概會和一群魚那樣整齊劃一，但同位素的存在卻說明事實並非如此。氮15比氮14多一顆中子，質量也就略大一些，比起更為輕盈的弟兄來說，氮15也顯得略微遲鈍一些。對萊莫什這樣的科學家而言，氮15的遲鈍卻是件好事。
「較重的氮15比氮14的振動略微弱一些，因此當它和其他原子之間構成化學鍵時，也就更為穩定而不易被破壞。腐爛海草散發出的氨氣，其中的氮14含量更為豐富，因為微生物將它們從蛋白質分子上摘落的難度更低，這樣氮15就會被遺落在海洋中。」同樣的事情在海洋食物鏈系統中也有發生，從被捕食者到捕食者的每一級，氮15在器官組織中的含量都會有所提升。單細胞的藻類從死去的海草那裡獲取含氮化合物，這些食物分子轉化為藻類細胞的過程中，氮15相對於氮14的含量也會有所提高。小型浮游生物吃掉藻類，氮15含量又一次升高，小型魚類又吃掉浮游生物，效應也因此不斷累加。紅鮭魚幾乎處於食物鏈的頂端，它們只會在氮15非常豐富的海域中捕獵，所以在它們的身體中，會攜帶含量明顯較高的氮15同位素。科學家研究發現，在紅鮭魚的身體組織中，氮15的丰度超過大氣及地殼中的10倍。
「相比淡水魚，在海洋中生長的魚類含有更多的氮15，」萊莫什解釋道，「而且食物來自海洋的各類生物，氮15的含量也要比那些生活在陸地上或一般河流湖泊中的生物更高。」因此，鮭魚組織中的高濃度氮15含量在一個前所未有的角度揭示了「鮭魚森林」與海洋的微妙原子關係。
變身是一個在世界範圍內廣泛流傳的古老神話。在這些傳統故事中，女巫會變成黑貓，多毛的人會變成狼人，而吸血鬼則會變成蝙蝠。我們也許會被這些故事逗笑，但是像萊莫什這樣的科學家卻不會，在原子王國裡，魚類會變身成為熊、狼、鳥，甚至人類，滄海也會變成森林。
夏洛特皇后島（也被稱作海達瓜依島）就坐落在不列顛哥倫比亞省的海岸外圍，年復一年這裡都會吸引遷徙的鮭魚游進河裡。在《生態林業》上發表的一篇文章中，萊莫什指出，夏洛特皇后島上的一頭黑熊可以在夏末秋初的六周時間裡——也就是鮭魚的產卵期裡——捕食大約700條鮭魚。通常黑熊會帶著戰利品來到叢林中獨自享用，只吃掉最美味的部分，然後就再次返回捕獵場，剩下大堆殘餘的鮭魚屍體。在原子王國裡，食物很少會真正變成廢物，黑熊沒有吃掉的部分很快就成為鷹隼、烏鴉和海鷗的晚餐。幾天後，殘餘的軟組織和動物糞便又成了蜂群、蒼蠅和細菌的樂土，並被轉化為含氮的廢物。用萊莫什的話說，腐爛的垃圾已經讓河邊森林成了一片「臭不可聞的水岸區域」。
與黑熊一樣，在不列顛哥倫比亞省一年一度的鮭魚遷徙期間，灰熊的氮元素攝入也幾乎完全依賴於魚類的蛋白質。敏捷地刺入，緊扣雙頜，甩一甩厚重而潮濕的毛，這位成功的獵手便將獵物拖進了叢林之中。撕開魚皮，橙色或粉紅色的魚肉便露了出來，灰熊大口將魚肉蛋白送到胃裡，在那裡守候多時的酶開始工作，將其分解為小分子的氨基酸。從食物中獲取的氨基酸，順著捕食者的血管來到肝臟，在這裡它們中的大部分都被加工成各類原料，用於構建肌肉、筋腱或其他身體組織。超過每天生長或新陳代謝所需的部分，都會被分解成氨，並被轉化為尿素排出體外。這些需要丟棄的含氮化合物，九成都是通過腎臟過濾，並由尿液排出，其餘部分則主要隨著固體排泄物離開身體。當你咬下美味的鮭魚並將它們的原子據為己有時，類似的過程也會在你的身體中發生。
如果這頭熊是哺乳期的母熊，那麼很多沒有被用上的氮原子，就會用於構建乳汁中的蛋白質，而身體通常會將大多數氨基酸用於毛髮及其他部位的生長。根據一項研究，熊的毛髮中有80％的氮原子都可以追溯到海洋中。新生毛髮纖維中的這種原子信號，不僅出現在鮭魚遷徙的秋季，也出現在春季到夏初的這段時間，此時熊的食物來源主要是植物而不是魚。來自海洋的氮原子，已經滋養了整個森林，而不僅僅是熊了。
植物用氮原子構造能夠捕獲光子的葉綠素，並因此成了綠色，此外也用它們構建酶、細胞壁以及香味物質。在鮭魚洄游的溪流邊，植物從土壤中吸收的大多數氮元素，都是黑熊們搬運上來的鮭魚蛋白，而且萊莫什和他的團隊通過測定發現，當地越橘、野生杜鵑以及美莓（這種植物的命名恰到好處，因為它的英文名salmonberries直譯過來便是「鮭魚莓」）中氮15濃度都比較高，這也顯露了其原子是來自海洋的同位素特徵。類似的研究還發現，北太平洋沿岸的各分水嶺都有同樣的現象，葉片中的氮15含量可以反映植物與溪流的距離，以及魚群密度和熊群規模等。
然而不幸的是，通過氮原子的這張食物網絡，海洋也給我們送來了一份沉重的「大禮」。根據環境學家珍妮·克裡斯坦森（Jennie Christensen）及其團隊的研究，落入太平洋的大氣污染物最終也會使鮭魚遭到污染。他們得出結論認為，洄游的鮭魚體內，可以檢測出多達70％的有機氯殺蟲劑類別，而在以魚為食的灰熊體內，則可以檢出多達90％的有毒多氯聯苯物質類別。他們總結道：「由此可見，這些陸地食肉動物與北太平洋的污染物形成了緊密關聯。」
再回頭看看鮭魚的殘餘屍體。狼群、鼬鼠和狐狸將其他的鮭魚氮原子帶到周圍，而鷹隼和烏鴉則會將它們帶到更高的樹叢中。有一些氮原子還多繞了一個環節，經過食腐昆蟲進入鳥類體中，最後又變為鳥糞回到地面。即便是在最終剩下的魚骨中，含氮物質也會在細菌的作用下緩慢地分解成氨氣和硝酸鹽進入土壤，在那裡，真菌纖維會將它們送抵樹木的根部。
在萊莫什所研究的溪水邊有一排排雲杉和鐵杉，它們樹幹中所含的氮15，比起那些生長於山坡上方或上游的樹來說都要高多了，那些地點因為坡度或瀑布阻擋了鮭魚的洄游。不列顛哥倫比亞省河邊植被中所含的氮元素，差不多有40％都是來自被熊捕獲的鮭魚，而在魚群最為密集的一條濱海溪流中，萊莫什估測在遷徙規模最大的那幾年，該區域的雲杉當年所需的氮，竟有3/4以上都來自於鮭魚。
研究發現，氮元素可以讓植物生長得更快更茂盛，因此有些研究者就將年輪作為鮭魚洄游規模的記錄。漁業研究一般只會覆蓋幾年或幾十年而已，但雲杉、冷杉和鐵杉卻往往生長幾百年，每一年都會在樹幹的最外層增加一圈。通過測量河邊樹木一圈圈年輪中的氮15丰度，華盛頓大學的研究者發現，在過去的350年裡，鮭魚洄游的規模起伏很大，即便在現代人類對其造成影響之前也是如此。但鮭魚歷史的最長記載還是要從湖裡挖掘，那些從捕食者口中逃過一劫的倖存者在這裡結束了它們華麗的旅程。
當紅鮭魚奮力游到溪流的最上端，回到它們出生時的地方時，雄鮭魚便失去了它們銀色的光澤，魚鰭變得通紅而頭部卻呈現綠色，彎曲的下顎凶相畢露，準備爭奪地盤與配偶。魚群抵達一片湖泊之後會開始繁殖。雌性鮭魚在背陰的位置產下魚卵，而雄性則通過打鬥贏得繁衍的機會，獲勝者可以在臨死前將牛奶狀的精子灑落到巢穴中。不久後，湖底便佈滿了決鬥者的屍體，它們腐爛後向這片水下版的「鮭魚森林」釋放著氮原子。
水藻將這些含氮化合物消化，然後自己成了小型浮游生物的食物，這又給新出生的鮭魚提供了一頓大餐。在新生鮭魚往返於太平洋開啟屬於自己的新一輪旅程之前，它們會花上幾年的工夫，依靠它們祖先的原子增加體重。所有這些過程中，腐殖質與死去的浮游生物形成薄薄一層，在酥軟的湖底淤泥上富集，而這層狀的沉積物就好像是樹幹中的年輪，可以揭示出數千年的鮭魚歷史。
《自然》雜誌2002年發表的一篇論文中，生態學家布魯斯·芬尼（Bruce Finney）和他的團隊介紹了他們在一塊沉積岩芯中的發現，巖芯挖掘於卡魯克湖（Karluk Lake），一處位於阿拉斯加科迪亞克島的野生紅鮭魚繁殖地。在過去的兩千年中，沉積物中的氮15含量與硅藻的玻璃質細胞壁含量同起同落，因為硅藻在鮭魚洄游規模很大的年份也都會爆發式繁殖。不過相比於記錄的久遠和細節而言，更令人吃驚的還是它們揭示了現如今的種群數量。
像現在這種種群數量長期下降的現象並非我們這個時代所獨有，兩千年前還出現過更大幅度的下降，並一直持續了好幾百年。我們到現在為止還不知道具體是由什麼原因引起，不過芬尼的團隊認為這可能和氣候、太平洋洋流以及海水表面溫度的波動有關。
更多的問題在這些發現之後被提了出來。鮭魚的數量「究竟」有多少？過去曾經有報道稱，河水中的鮭魚太擁擠以致人們可以踩著魚背過河，這是否只是「大魚」傳說？商業化捕撈在這個地區興起以後，鮭魚種群反而比過去數千年更龐大了。這種巧合會不會讓我們對未來預期產生錯覺？
這些研究說明，對於鮭魚以及它們在太平洋西北地區「氮經濟」中的地位，我們還需要進行更多瞭解。而且並不意外，類似的研究已經開始了，並逐漸揭開了很多我們自己與世界之間的氮關聯。