地球上的两次氧气暴增事件,在氧气被发现前人类呼吸的是什么气体

35亿年前地球上的两次氧气暴增事件,地球上出现了第一个原核生物——蓝藻,它是最早通过光合作用的生物,从此,地球上开始有了氧气,共发生两次大氧化事件,第一次大氧化事件发生在23亿年前;第二次大氧化事件发生在5.8亿—5.2亿年前,为寒武纪生命大爆发创造了条件。

而人类诞生,最早可追溯到第一个脊椎动物——昆明鱼诞生,昆明鱼出现在5.3亿年前,人类的祖先只不过几百万年。可以说,不仅人类,现在所有的动物,包括我们人类在内,都是靠吸收氧气的!

从近几十年的观测来看,受温室效应影响,大气含氧量正在缓慢下降,但幅度极小,基本没有影响。而把目光放到整个地球史上,大气含氧量一直处于剧烈波动状态。

地球上的两次氧气暴增事件,在氧气被发现前人类呼吸的是什么气体

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地球上的两次氧气暴增事件,在氧气被发现前人类呼吸的是什么气体

最早的氧气可能来自于光合细菌,也有可能来自于地球内部,由火山爆发而来。

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约35亿年前出现了最早的光合细菌(蓝藻),但并不意味着当时的大气中就有了氧气,因为有限的氧气会被快速的消耗掉。在地球形成的最初20多亿年里,大气一直处于缺氧状态,可能与熔岩冷却消耗有关。24亿年前地球发生了一次“大氧气事件(GOE)”,大气中的含氧量达到1-3%。

这种低氧环境一直持续到6-7亿年前,“雪球地球”时期结束后,大气含氧量迅速提升,推测是因为大面积的浅海使得蓝藻爆发性生长,释放出大量氧气,大气含氧量从1-3%上升到10-12%。由于含氧量升高,促成了“埃迪卡拉纪生物群”和“寒武纪生命大爆发”的产生,地球开始变得热闹起来。到了距今约3亿年的石炭纪末二叠纪初,大气含氧量达到历史最高值,接近35%,整个石炭纪的平均大气含氧量约32.3%,所以石炭纪出现了很多巨型昆虫,比如翼展可达70厘米的巨脉蜻蜓和体长70厘米的普莫诺蝎。但氧浓度只对低等动物的体型有影响,因为它们的呼吸方式很特殊,而对高等动物没有影响。因为大气含氧量高,很容易引发森林大火,整个石炭纪基本都处于大火之中。

二叠纪末,地球史上最严重的一次生物大灭绝发生,绝大多数物种灭绝了,西伯利亚地区发生大规模的熔岩涌流,地壳内部的二氧化碳和甲烷大量喷出,大气含氧量急剧下降。到了三叠纪中期,生物群落恢复,地球温度升高,恐龙崛起。恐龙时代大气含氧量也一直在大幅波动,有时甚至会下降到15%以下。所以,恐龙的体型与大气含氧量没有关系。

白垩纪末期,小行星撞击尤卡坦半岛,结束了恐龙的霸权,并严重影响了地球的生态,之后的数千万年时间里,大气含氧量也在波动,最终稳定在如今21%的水平。现如今,海洋中的藻类是氧气的最大贡献者,它们制造了约70%的氧气甚至更高。而各种陆生植物只制造了不到30%的氧气,其中超过60%是森林制造的。而森林更大的作用是固碳,仅亚马逊雨林就能储存900亿-1400亿吨二氧化碳,对于全球气候的调节作用非常大。

所以,海洋和森林都是需要人类保护的,它们对人类的生存至关重要。

答:如果地球的氧气增加一倍,昆虫和节肢动物会朝着大体型方向进化;一亿年,人类就骑着皮皮虾出行吧!

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地球上的两次氧气暴增事件,在氧气被发现前人类呼吸的是什么气体

目前地球表面的平均含氧量为21%,这个指的是氧气的体积百分比,不是质量百分比;如果含氧量增加到42%,实际上氧气的总量差不多要翻3倍;氧气总量翻一倍后,实际含氧量约为34%。

地球上的两次氧气暴增事件,在氧气被发现前人类呼吸的是什么气体

对于34%的含氧量,几乎正好是3亿年前石炭纪至三叠纪时期的含氧量(35%),那时候又被称作“巨虫时代”,有长达1米多的蜻蜓,3米多的马陆(俗称千脚虫),半米高的蜘蛛,都和含氧量有着密切关系。

含氧量对人体的影响大致如下:

(1)低于10%,几乎困难,意识丧失,几分钟就能致命;

(2)10%~15%,呼吸急促,嘴唇发紫;

(3)15%~19%,头晕发困,工作效率大大降低;

(4)19%~24%,正常范围;

(5)24%~30%,富氧浓度,人体生存最佳氧气浓度,精神表现旺盛;

(6)30%~50%,高氧浓度,人体可以慢慢适应,但是难以预测是否会导致其他病变;

(7)50%~90%,短时间内人体不适,长时间可致命;

(8)大于90%,几分钟可致命,只有特殊场合才用如此高的浓度给人呼吸,比如抢救重伤病人;

在3.55亿年前到2.5亿年前之间,属于石炭纪和三叠纪时期,因为前一段泥盆纪时期蕨类植物和裸子植物崛起,那时候陆地生物还太少,使得接下来的石炭纪氧含量剧增,达到了地球历史的最高值——平均35%。

高浓度的含氧量,对部分生物来说是致命的,但是对于某些生物却非常有利,尤其是昆虫,因为昆虫不用肺呼吸,在含氧量低时只能缩小体型来保证氧气供应。

一旦含氧量增高,昆虫的呼吸系统就可以支持更大的体型,或许皮皮虾也能长到两米长;而且昆虫的外骨骼结构,在对抗哺乳动物时有着天生的优势,最终昆虫的体型会越来越大,直到超过哺乳动物。

而且高浓度的氧气,能大大加快人的新陈代谢功能,总体上会趋向于降低人类的平均寿命,所以,氧气浓度还是保持在适当的水平比较好。

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2022-06-10

2022-06-10