如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

在大多数情况下,大气中的含氧量在21%左右,这符合大部分陆地动植物所适应的摄氧量,可海拔一旦达到了3000米,大气中的含氧量将会较少1/3左右,海拔达到了5000米,大气中的含量量将会较少1/2左右。

海拔越高,含氧量就越少,对绝大多数动植物的危害程度,是随海拔的升高而递增的,这个问题不多分析,因为就像我们耳熟能详的高原反应一样好理解,氧气越少就越让人难受,因为我们离开氧气都活不了。

我们今天来分析一下含氧量的另一个极端:“在氧气暴增的情况下,地球将会变成什么样”

1、动物的体型会慢慢变大

大约在3亿年前(石炭纪),地球海平面的空气含氧量达到了35%到40%左右,那时候的动植物体型明显比现在大得多,所以那时候也被称为“巨虫时代”。

足球大小的蜘蛛、翼展近一米的蜻蜓、近三米长的巨型马陆等等,随便拿出一个“巨虫时代”的昆虫放到现在,那都是“巨兽”一般的存在。

以昆虫为例,许多昆虫是通过遍布全身或部分肌体的呼吸系统吸取氧气的,氧气含量越高,昆虫的呼吸系统就会越发达,体型也会随之向更大的方向进化。

还有非常重要的一点,大气中的含氧量增大,会加快新陈代谢的效率,动物为了能够适应自身的新陈代谢,能量摄取也会变得大一些,消化系统的体积也会随之进化,说白了就是“能吃能喝”,体型也会随之变大。

2、气候会慢慢变得寒冷

二氧化碳的浓度升高,气温也会随之升高,而氧气暴增则会抑制二氧化碳的含量,所以二氧化碳的含量,随氧气含量的增加而降低以后,气候将会慢慢变冷。

我们吸入的氧气会变成二氧化碳排出体外,而二氧化碳会经过绿色植物的光合作用变成氧气,两者在大多数情况下属于互相抑制的关系,所以在大自然中,氧气含量增高,二氧化碳的含量就会减弱。

还有一种说法,氧气暴增以后空气也会变得干燥,不利于大批的热带雨林生长,雨林的崩溃会导致大气中的含氧量降低,“巨虫时代”的生物能够适应低氧的空气环境就存活了下来,适应不了的就会随之消亡,这也许也是地球的一种自我保护机制,虽然过程比较缓慢,但石炭纪的终结却是不争的事实。

3、自然火灾将会发生得更频繁

我们都知道,氧气是有助燃性的,我们准备一个小瓶子,在瓶子里点燃一支蜡烛,在正常情况下蜡烛是可以正常燃烧的,可我们如果堵住了瓶口,瓶子无法摄入新的氧气,那么瓶子里的蜡烛很快就会熄灭。

大部分的燃烧反应都是发光发热的氧化还原反应,可燃性的物质一般都有还原性,当然也有一些可燃物质的助燃剂并不是氧气,比如镁的助燃剂就是二氧化碳。

在自然界中,绝大部分火灾都是需要氧气助燃的,比如森林大火,在氧气含量暴增的情况下,大火燃烧的时间将会大大延长,也更加容易发生火灾。

在石炭纪时期,一场森林大火可以持续十多年,而世界上可查的最长时间森林大火,是东加里曼丹即婆罗洲的印度尼西亚的那次森林火灾,那也才燃烧了3个月左右,跟十多年的森林大火相比真的是“小巫见大巫”,可见氧气含量对自然火灾的影响有多么巨大。

4、动物氧气中毒的风险将会增大

相信你们或多或少都应该听说过“氧中毒”的说法,因为氧气可以产生氧自由基,会让生物膜的结构受到损伤,长期吸入高浓度的氧气,会对人体造成难过不可逆的永久性损伤,甚至会导致死亡。

其实氧气的诞生之初,是被视为有毒气体的,因为那时候的生物已经适应了几乎无氧的生活环境(科学家认为当时大气中的氧气含量只有1%),后来随着生物的进化,能够适应氧气的生物就活了下来。

科学家研究发现,在24亿年前,地球上经历过一次“大氧化事件”,海洋中的亚铁离子被完全耗尽,还有一种名为“蓝藻”的原核生物迎来了大爆发,能够进行光合作用,为大气中提供了大量的氧气,直接导致地球气温骤降,那些无法适应高氧和低温环境的生物迎来了毁灭性的打击。

如果大气中的氧气含量以特别慢的速度增长,给了地球生物一些适应的时间,那么短期内对地球上的动植物影响不大,如果氧气含量突然暴增,那么我们将要面对的不单单是标注氧气含量的数据那么简单了,而是要面对生死存亡的大问题。

5、氧气的氧化作用将会更加明显

氧气具有很强的“氧化性”,食物接触氧气会加快腐坏的速度,比如半个苹果露天放置,切面处不大一会儿就会发黄,然后慢慢腐坏,而用保鲜膜隔绝氧气,将会大大降低苹果切面变黄甚至腐坏的速度。

氧气不但会氧化食物,对人体的氧化也是不可忽视的,上面也提到了氧气会产生自由基,能够非常活跃的从细胞膜上获取其他分子生的电子给自己配对,从而让细胞膜的结构受到损伤,这也是人体衰老的重要原因。

如果空气中的氧气含量暴增,那么包括人类在内的绝大多数动物,寿命都会受到很大的影响,衰老的速度会很快,皮肤、内脏等等都会受到氧化的“侵蚀”,从而加快人体衰老的速度,这还是忽略掉上一条提到的“氧气中毒”问题,如果两者结合起来考虑,包括人类在内的绝大多数动物的寿命将会大大降低,甚至短时间内就会死亡。

6、会诞生一些新的物种

结合上文中第一条所讲,氧气增加会让一些存活下来的动物体型变大,呼吸系统和消化系统都会发生改变,那么进化以后的物种跟原始物种就可以视为两个物种了,就像人类和猿类有着共同的祖先是一个道理。

还有一种情况,结合石炭纪结束以后,大量物种灭绝后又诞生了很多新物种的事实来看,可以把动植物分为“低氧动植物”和“高氧动植物”,氧气暴增以后,“低氧动植物”能够适应高氧环境的就会存活下来,适应不了的就会毁灭,而已经灭绝的“高氧动植物”也有一定概率会随着大气含量量的暴增而重新回到这个世界上。

如果氧气暴增,地球将会迎来一次“大洗牌”,也就意味着这个时代的终结,迎来一个全新的时代,人类将永远活在“控氧设备”之下,无法像现在一样随便在空气中存活,每个人都要穿着类似太空服一样的设备出门,这也就说明地球已经不适宜人类生存了。

注:图片来源于免费图库。

如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

最明显的变化是生物巨型化,大约3亿年前,氧气占空气的35%。蜻蜓作为一类最古老的昆虫,大约3亿5千万年前进化出现的,从化石中得知蜻蜓的体积要大得多,因为它们受益于氧含量的增加,那时候的蜻蜓的翼展大约有2.5英尺。这就是为什么有大型动物如猛犸象和恐龙的原因。随着氧气水平下降,大尺寸的动物不复存在。所以如果氧气加倍,动物也会变大,这将导致地球的动物回归到史前阶段。

因为多数生物都依赖氧气,较高的氧气含量听起来很不错,我们想当然地认为高含量氧气是“好”的,因为我们太依赖它了,但氧气是极其活泼的。想想当火灾突然变得更多更大无法控制时的情况

氧气是如此的活跃,它会对活组织造成重大的伤害,高氧气含量影响最大的是人类寿命会减短,自由基(即O2-)被认为会通过氧化应激加剧老化过程,这干扰了许多细胞生理生化过程:蛋白质的合成、DNA复制、细胞间信号传递,也被认为是导致多发性硬化症、老年病、帕金森病和其他许多疾病的原因。氧气,生命的能量气体来源,也是生命退化,疾病,并最终死亡的来源。

氧气的双刃特性被称为氧悖论。一方面,氧赋予了生命的能量。没有氧气,活细胞虽然可以通过厌氧代谢(无空气的无氧方式)从葡萄糖分子中提取能量。然而,在有氧气条件存在下,人体可以从相同数量的葡萄糖分子中提取16倍无氧条件下的能量。考虑到人类的能量需求,没有氧气意味着死亡。大脑中的神经元特别敏感,即使是几分钟的缺氧,也会导致神经元的快速死亡。

另一方面,氧气具有极强的腐蚀性。一辆崭新的汽车,在有氧气条件下最终会锈成一堆灰尘。氧气破坏食物,使食物变质。自由基学的基本观点是,如果有机会,氧气就会破坏人体的分子成分,就像它锈金属和燃烧建筑物一样。最具破坏性的是,氧与氢结合在一起,形成各种不稳定和高活性的自由基分子,以及其他活性氧自由基(ROS)。在这些有毒的ROS形式中,氧会系统地破坏细胞的DNA、酶、蛋白质和细胞膜。这是氧气的暗面任何在48小时内呼吸纯氧的人都会死亡,这是氧气对肺组织造成损害的受害者。

我们能够在地球的大气层生存下去,很大原因是因为惰性氮气稀释了我们呼吸的氧气,而身体已经形成了应对机制,以应对这种低水平的氧气的破坏性影响。

如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

如果地球上氧气暴增,对于现在的生物圈将是一个巨大的颠覆,现在地球上的生物会大洗牌,至于物种会不会大爆发,不敢下结论。

现在的生态环境是一个相对稳定的环境,但是这一环境下的生物,对于环境变化来说都是很脆弱的。地球氧气含量21%已经有了很久的历史,各种生物都已经适应了所处的环境。不用说太大的变化,平原的人上高原会感觉缺氧,会有高原反应,这是因为高原氧含量比平原略低,同样的,高原生活的人下到平原,也会“醉氧”,因为低氧地区的生物,体内红细胞携氧能力强。所以,如果地球氧含量微量增加,大部分生物会有“醉氧”的表现,不过经过一段时间的适应就能缓解。

如果氧含量增加更高,或者增加的速度更快,对于生物的损害就更大,大部分生物离不开氧气,不过氧气过多也会促进细胞损伤,减短生物寿命,增加细胞分裂出错的几率。顺便说一句,有一些保健品打着清除或中和氧自由基的旗号,贩卖富氢水、吸入氢气等等都是不可信的,同样的,富氧水也是没有价值的。(富氢水和富氧水要不要打一架呢?)

氧含量也会使昆虫体型增大。昆虫没有肺,依靠马氏管呼吸,效率较低,这也限制了它们体型的增加,氧气含量增加,昆虫、以及其他用类似方式呼吸的生物体型会增加,我们可能会回到远古的巨虫时代。但是这并不是没有代价的,很多物种可能会因为适应不了而灭绝。地球生命之初,据推测主要是各种厌氧菌,但是随着藻类的出现,光合作用开始,地球上氧气含量增加,很多厌氧菌也就消失了。没有一种兴旺不是以其他物种的消亡为代价的。

氧气是有毒性的,如果大气中氧气浓度超过50%,连续呼吸就会造成氧中毒,主要表现类似于肺部炎症,也有脑型氧中毒和眼氧中毒等。到了这个浓度,可能很多物种都要灭亡了。

如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

我们先来回顾地球的两次大氧化事件

第一次大氧化事件

46亿年前,地球诞生,那时候的地球空气中的氧分子还不到现在大气氧含量的0.001%,在荒芜了20多亿年后,在距今24亿年前,地球迎来了第一次大氧化事件,那时的地球,出现了蓝藻和细菌等等单细胞生物,而蓝藻是最早可以通过光合作用释放氧气的生物,随着蓝藻的繁衍,大气中的氧气逐渐增多,从24.5亿年前到18.5亿年前,大气中的氧气浓度从0.02%上升到了4%,大量的厌氧生物被氧气杀死。

但在随后的十几亿年里,大气的含量一直维持在这个数值,学界认为,前寒武纪海洋中进行光合作用的细菌、蓝藻等微生物死亡后产生有机质在海水中不断堆积,大量消耗海水中的氧气,阻碍了大气氧含量的增加。

第二次大氧化事件

直到距今5.8亿—5.2亿年前后,地球发生第二次大氧化事件,大气中的氧含量增加到现代大气氧含量的60%以上的水平,大洋也全部氧化,导致多细胞真核生物大辐射,以及动物快速起源和寒武纪大爆发。植物登上了陆地,时间来到泥盆纪,那时候陆地上还没有以活的植物为食的动物,植物大肆生长,到泥盆纪结束的时候,大型的蕨类能够长到30米,比之前增高了100倍,形成了世界性的原始森林。

而这些植物就使得大气中的氧浓度节节攀升,到石炭纪达到地球有史以来的最高峰,一度飙升到了35%,科学家还给石炭纪起了另一个名字,“巨虫时代”,那时候,陆生动物体型巨大,就拿蟑螂和蜻蜓来说,蟑螂可以长到蜥蜴一般大,蜻蜓张开翅膀,长度可以达到惊人的70厘米,还有千脚虫、蜘蛛这些昆虫,动辄就是一、两米的体格,其中大型蜥蜴更是绝对的统治者。

但是,过高的含氧量也成了后面诱发泥盆纪大灭绝的原因之一,植物释放氧气的同时抽掉了大气中的温室气体二氧化碳,导致地球降温,不仅完全解除了超级火山爆发造成的温室效应,还使地球坠入了冰期。很多海洋生物因承受不了忽热忽冷的气温骤变而死亡,还有水体的富营养化,但跟陆地对比,就是冰火两重天的阵势了,陆地无限生机,海洋尸横遍野,只有向陆地进发,才能不湮灭在历史灰烬中,所以第一只肉鳍鱼爬上了陆地,开启了陆生脊椎动物的新时代。

学界认为,这次大氧化是因为当时的地球大陆通过拼合形成的一个冈瓦纳超大陆和位于超大陆内部的超级中央造山带,将8亿年前后大量沉积的蒸发岩矿物风化剥蚀输入海洋,这些富含硫酸盐的蒸发岩就是一种氧化剂,可以氧化海水中的有机质,同时向大气排放大量二氧化碳,进一步导致大气升温,加强了陆地风化作用和蒸发岩向海洋的输入量,使得大气和海洋中的氧气快速增加。

从此,地球产生的氧气开始净增,建立起了新的平衡,而这个平衡一直维持到现在。

再回到一开始的问题,如果现在氧气暴增,地球会变成什么样?

首先,绝大多数生物会发生醉氧反应,所谓的“醉氧”指的是,身体从缺氧环境中回到富氧环境时发生的反应,和醉酒有点相似,人会产生眩晕或者迷盹的感觉。去往含氧量低的地方肯定会好受些,比如青藏高原这种高海拔地区。当然更快的方法是可以戴上厚口罩,减少氧气的吸入,但最根本的方法还是创造一个低氧环境,不然绝大部分人类和动物都会在醉氧的状态下死亡。

氧气含量的增加还意味着更快的生长速度和更快的老化速度,因为氧气摄入量大会让有机体代谢的速度加快,但也会让一些生物的大脑负担变轻,智商可能会得到很大的提高。

接着就是巨型昆虫,就像前面说过的巨虫时代一样,昆虫在短期内不会有太大的变化,但如果放任不管,这些昆虫会演化成什么样的体型就很难说,超过巨虫时代的体型都有可能,毕竟演化没有固定的模板,一切都是为了种族的延续。而且昆虫们的繁衍速度是很快的,可能在人类还没适应富氧环境前,他们就对人类造成了干扰和威胁。

而且氧气还是一种很好的助燃剂,在合适的条件下,一切皆可燃,到那时,类似澳大利亚山火和加州大火那样的火灾可能会司空见惯,大火还会引发升温,很多动植物也会因为这次升温而走向灭亡。

所以说,氧气并不是越多越好的,还是够用就行。我们人类和现代生物最适应的就是现在21%的氧气浓度,过高的氧气浓度会对我们机体产生损害,而且也会打破地球的生态平衡。

如果氧气突然暴增,地球会变成什么样子?

地球历史上,有多次大气层中氧气含量剧增的情况,每次氧气增加,带来的都是生物体型和数量的暴增,氧气含量增加,直接促使地球上生物物种爆发,蓬勃发展。

有些理论认为地球大气层中的氧气大量的形成,是在大约20多亿年前,在那个冰河纪结束的时期,地球开始回暖,各种能产生光合作用的蓝藻等生物开始大量繁殖,氧气从一个很低的水平不断攀升,最终形成含氧的大气层。

随之带来的就是地球上生命的第一次冲刺般的生长。相比原先不具有细胞核的祖先,新生的具有完整细胞核的生物体型可以增大上万倍。

随后,地球上平淡了很多亿年,直到新的氧气增幅出现,这时,多细胞生物,具有器官和组织的生物不断出现。从软体动物发展到贝壳,骨架。最终生命大爆发出现了,这就是所谓的“寒武纪大爆发”,鱼类,爬行动物,两栖动物,各种植物以及小型的哺乳动物都出现了。

有了氧气,生物才能把食物转化为能量,从而更快的生长和生活。这时大型的动植物遍布地球,在恐龙出现之后,地球上动物的体型达到了顶峰。但大型的恐龙等动物需要更多的氧气和食物,对环境的变化更为敏感,随着小行星撞击地球等灾难的发生,恐龙等大型动物灭绝了。

但是小型的哺乳动物却比较灵活,在躲过了灾难后,不再有大型动物的天敌,就开始蓬勃的发展,随后不断演化成我们现在的地球,慢慢人类出现了,并且站在了食物链的顶端。这就是地球上氧气两次剧增的结果。

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