Nenhum eucarioto consegue usar o do ar. Algumas bactérias conseguem: a nitrogenase rompe a ligação tripla do e o reduz a duas amônias, ao custo de dezesseis ATP e oito elétrons por molécula, e apenas onde o oxigênio é excluído. As leguminosas (ervilhas, feijões, trevo) alojam tais bactérias (Rhizobium) em nódulos radiculares: a planta constrói uma câmara, alimenta as bactérias com açúcar e mantém o oxigênio baixo com uma proteína vermelha, a leg-hemoglobina, que o entrega à respiração das bactérias numa concentração baixa demais para prejudicar a enzima; as bactérias devolvem amônio, que a planta converte em aminoácidos. Um campo de trevo fixa cem quilogramas de nitrogênio por hectare por ano, pelos quais a planta paga um décimo da sua fotossíntese. O ciclo do nitrogênio como um todo pertence ao volume do 2.o ano.
Exemplos
Exemplo 23.12 (O preço do nitrogênio)
Uma planta de milho precisa de cerca de de nitrogênio por dia; de um nitrato a ela os obtém no litro de água que transpira, e gasta algumas centenas de milimoles de elétrons para reduzi-lo. Um trevo que fixa a mesma quantidade paga ATP por mais o redutor — grosso modo de açúcar por grama de nitrogênio, uns por dia, um décimo da sua produção — e pode crescer em solo sem nitrato nenhum. Os agricultores alternam leguminosas com cereais há dois mil anos para levar esse nitrogênio de um campo para o seguinte.