甜馬糞、酸鳥屎:動物糞便中隱藏著怎樣的科學與歷史?

世間萬物皆有屬於它的專屬味道

在人—動物—環境之間架構起一座「橋梁」

秘魯的「撿鳥糞工」，以撿鳥糞謀生

作為人與動物共有的最重要的生理感覺之一，味覺在很大程度上決定了對食物的選擇，人類的祖先根據氣味判斷獵取到的肉類是否變質。

後來這一方法被擴展至瓜果蔬菜、雞魚肉蛋等幾乎所有食物，成為人們判斷食材可食用性的不二要素。

變質腐敗的食物，會散發出不同的令人作嘔的氣味：哈喇味、腐臭味、酸味、黴味等，因食材而異。

對於蛋白質含量較高的食物，由於微生物的分解作用，使蛋白質中的硫與氫結合形成具有「臭雞蛋味」的硫化氫。它是食物臭味的根本來源之一，另一則是硫醇。

與腐臭食物「臭味相投」的糞便，同樣是由於微生物的分解作用，將胃腸道中的食物分解生成硫化物、硫醇、吲哚等極具臭味的物質。雖然受到人類的嫌棄，但在某些動物的口鼻中，它們則是上乘之物。

在「吃屎」這事上，狗並不孤獨

許多哺乳動物以糞便作為食物來源之一，包括我們的一些靈長類親戚。在1983年出版的《迷霧中的大猩猩》一書中，作者戴安·福西寫道：

「人們觀察到各種年齡的大猩猩都在吃自己和其他動物的新鮮糞便，「在糞便接觸地球之前，用一隻手抓住糞便，然後，在咀嚼的時候，會津津有味地咂咂嘴。」

好一個重口味的畫面

兔子和其他一些以植物為食的哺乳動物為獲取所需的維生素B12，通常會在食物殘渣被腸道微生物富集後「二次食用」，就像牛的反芻。

對兔子和老鼠的研究還發現，籠子裡有它們排洩物往往會減少攻擊行為，降低心率，並提供「積極、安慰」的效果。

實際上，研究動物糞便及其散發的揮發性化合物的科學家主要是為了找出如何減少動物養殖過程中的攻擊行為。

動物糞便的氣味主要來自缺氧的消化系統下遊的厭氧微生物。微生物以動物身體尚未消化和吸收的食物殘渣為食，也以動物身體本身的「殘渣」為食，主要是消化道內壁不斷脫落和替換的細胞，以及起潤滑保護作用的富含蛋白質的粘液。

動物下消化道的微生物密度是地球上任何已知生態位中最高的，因此微生物質量可以達到動物糞便的物理質量的一半。

所以那裡發生了很多事情，所有這些活動都會產生揮發物——小到足以飛出源頭並進入空氣的分子。

含硫的硫化氫和甲硫醇在產量上總是走在最前面，因為動物腸道中通常有大量的硫，所有綠色植物都攜帶含硫的脂質，腸道粘液含有硫酸化的碳水化合物，厭氧菌利用它作為電子供體來產生能量。另一種蛋白質副產品——糞臭素，與硫化物相輔相成對動物死亡的，產生令人窒息的氣味和功效。

同樣是糞便，就是味不同

一些動物排洩物有獨特的組成和氣味，可以追溯到特定的飲食或新陳代謝。

馬糞沒有許多人那麼討厭，甚至被18世紀的內科醫生和自然哲學家喬治·凱恩描述為「甜的」，正是和馬的消化系統有關。

馬的腸道內豐富的微生物群落會迅速將進入胃腸道的植物性食物分解消化，而且只是部分消化，所以馬的排洩物大部分是相對無味的纖維。揮發物主要是甲苯酚和苯酚，這兩種物質在瀝青和消毒劑中也能遇到，因此聞起來不太像糞便。

相比之下，生而為反芻動物的牛，共有四個胃，前三個胃為食道變異，分別是瘤胃（草肚）、網胃（蜂巢胃）、瓣胃（重瓣胃、百葉），最後一個才是真胃——皺胃。

被稱為反芻動物第一胃的瘤胃，是已知的降解纖維物質能力最強的天然發酵罐。在瘤胃中，非反芻動物胃腸道中有的菌種它有，非反芻動物沒有的它也有，包括纖維降解菌、澱粉降解菌、半纖維降解菌、蛋白降解菌、脂肪降解菌等，以保證進入瘤胃的食糜可以充分發酵降解。

由於牛進食快而多，來不及消化，遂而有反芻瘤胃內容物的習慣，以便進行另一次咀嚼，從而最大限度地吸收營養。因此，牛的糞便中富含各種代謝揮發物，味道也稍顯刺激。

雜食性動物豬從高蛋白動物材料中獲得一些營養，它們產生的糞中富含支鏈酸、硫化物。出於某種原因，豬的腸道及其微生物群明顯富含糞便氣味的糞臭素，其中一些糞臭素是從腸道中運輸出來的，並儲存在全身的脂肪組織中，在那裡它可以為豬肉的特殊「豬性」做出貢獻。

鳥類糞便有一種獨特的特別刺鼻的氣味，可能是為了幫助保存水分，大多數鳥類將多餘的氮專門轉化為尿酸，尿酸的溶解性比尿素差得多，因此可以作為半固體糊狀物與消化道廢物一起排出體外。鳥屎本質上是屎和尿混合在一塊，通常以氨和胺為主，還有乙酸和奶酪酸。

排著肚裡的，看著地上的

鳥糞的大規模利用起始於古代秘魯的蓋丘亞人，他們在秘魯海岸的島嶼上撿拾鸕鷀、鵜鶘和鰹鳥的糞便，其中富含氮和磷酸鹽。

氮磷含量之所以如此之高，是因為海鳥高蛋白的飲食和乾燥的氣候，使得糞便快速脫水，同時最大限度地減少尿酸轉化為氨和胺，否則氨和胺會揮發。

經過了幾個世紀，這些海鳥在島上堆積了高達30米厚的鳥糞，被蓋丘亞人開採了大約1500年，用於農業生產和貿易，並且曾在長達40年時間裡，為秘魯「躺著」帶來財政總收入的一半收入！

動物糞便的氣味雖然令人生厭，但也象徵著地球上大部分生命的生存危機。它們提醒我們物質和能量的不可避免的重組，正是這種重組讓複雜的偉大遊戲得以繼續。

人類是唯一一種能夠以前所未有的規模調動物質和能量的動物，從而在一定程度上指揮這地球上複雜的生態系統。

事實上，動物糞便的刺激性氣味標誌著它富含各種由碳、硫和氮等原子組成的分子，因此可作為其他生物的營養來源。

幾千年前，當早期農民發現這種價值時，他們使農業的長期成功成為可能，從而促進了文明的發展。人類對化學的掌握使得農業成功，以及文明的崛起。

我們石器時代的祖先一定非常熟悉各種動物排洩物的氣味，獵人會像其他食肉動物一樣利用這些氣味來定位獵物。

大約3萬年前，狗加入了人類社會。大約10000年前，第一批定居的農業居民開始馴養山羊、綿羊、牛和馬，以利用它們的奶和肉、毛髮和皮革以及它們的肌肉力量。

考古遺蹟表明，動物的糞便被用作建築材料和燃料，這些用途在當今世界上工業化程度較低的地方仍然存在，同時還進行燻蒸以減少蚊蟲叮咬。排洩物的氣味滲透了早期農民的生活。

在某個時候，早期農民還觀察到，當糞便碰巧被踩進土壤時，它會促進農作物的生長——正如我們現在所知道的，因為它會取代作物從土壤中提取的養分，並對土壤的物理結構和生物多樣性產生有益的影響。

考古學家發現，在希臘和中歐，糞便有組織地應用於農業生產至少可以追溯到7000年前。

這種做法緩慢地提高了農作物產量，因此代表了對土壤資源的長期投資，它很可能有助於激發土地管理、所有權和財產的早期想法。

有機堆肥比新鮮糞便更溫和、更溫和、腐蝕性更小，通常是通過將糞便與穩定的秸稈和飼料殘渣混合，並儲存一段時間，使其濃度更低，以消除致病微生物而製成的。

添加低氮物質、暴露在空氣中以及好氧微生物的代謝都有助於降低氨、胺和硫化物的水平，因此堆肥比新鮮糞便的味道淡了許多。

隨著人類對肉類及乳製品的需求量逐年增加，今天的配方飼料通常比動物從自然植食性飲食中獲得的氮要多，所以它們的糞便中富含最具味道的揮發性物質，如支鏈酸、甲酚、糞臭素、氨和胺。

換句話說就是：現如今的動物糞便比以往的動物糞便更臭，而且可能會越來越臭。

集中動物飼養將大量動物限制和飼養在一個小區域內，並在過去幾十年中主導了現代肉類和乳製品生產。在大型動物養殖場中產生了大量的排洩物，例如一頭牛每天產生接近30千克的尿液和糞便，散發出的氣味從千百米外就能聞到。

糞臭素也存在於香菸煙霧中，已知會損害肺部DNA。

由於養殖場經營管理者經常以儘可能低的成本處理糞便，將糞便傾倒在露天瀉湖中或直接堆積在田地上，因此附近居民會受到揮發物的影響，附近的土壤和水也會受到嚴重汙染。

正是因為集中動物飼養對人與環境具有危害性，所以科學家對動物糞便中的揮發性物質進行了深入的研究。化學家們瘋狂但恰當地借用香水界的前香、中香、後香來描述糞便的味道。

前香是氨和硫化氫，易揮發，持續時間短；中香有胺類，硫醇類和硫化物、醛類、醇類，酮類，持續時間較長；後香是短鏈直鏈和支鏈的酸、甲酚和其他酚類化合物以及糞臭素，能夠持續存在較長時間。

在2006年的一項關於豬糞和牛糞的研究中，甲酚被確定為主要的令人不快的氣味來源之一，在順風十幾公裡的地方都能被檢測到。

「地可使肥，多糞肥田」

作為農業大國的中國，有著悠久的農耕歷史，也有著豐富的用肥養地的經驗。後魏時期的《齊民要術》中講到了「踏糞法」，明代的《寶坻勸農書》更是全面講述了「蒸糞法」、「煨糞法」、「釀糞法」、「窖糞法」等有機肥製造方法。

但在二百年前，人們對糞便的了解只停留在「知其用，不知其理」的層面。

從19世紀開始，化學家開始試圖研究糞肥的哪些成分是必需的植物營養素；20世紀初，德國人弗裡茨·哈伯和卡爾·博施發現了直接利用空氣中的氮氣製造氨鹽的工業化合成方法，化肥工業的時代就這樣開始了。

尿素的一種工業合成方法

化肥的施用大大提高了的農作物的產量，進而導致了人口的急劇增加。如今在世界範圍內，合成肥料的使用比糞肥多五倍。

合成肥料的發明和成功可謂喜憂參半。它們幫助推動了文明的快速發展，但也是複雜的生態系統遭受嚴重破壞的根源，而正是這種破壞使人類社會快速發展成為可能。