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氧氣是生物形成的基礎,也是地球大氣主要的成分之一,許多小夥伴去到高原地區大都會有高原反應,其實這就是因為高原地區的氧氣濃度較低,造成的病理表現。氧氣對於地球生物既然如此的重要,那麼是不是氧氣濃度越高越好呢?假如地球的氧氣濃度比現在增加一倍,會發生什麼呢?我們一起來探討一下這個有意思的問題。
首先,我們來看一下地球上氧氣濃度最高的時期發生了什麼?
科學家根通過C12同位素測量法對地球不同地質年代中的含氧量進行的分析發現,在整個地球的發展史上,氧氣濃度最高的時期發生在距今約3.59-2.59億年前的石炭紀,在石炭紀地球上氧氣濃度達到了歷史最高,約佔空氣總比例的35%,是如今地球氧氣含量的約1.7倍。
石炭紀之所以有如此高的氧氣濃度是因為在這一時期,整個地球的陸地幾乎全部被蕨類森林覆蓋,而蕨類植物在進行光合作用的同時,吸收了二氧化碳,釋放了大量的氧氣。值得一提是石炭紀二氧化碳的濃度為0.08%,是現在二氧化碳濃度的接近3倍,這也使得這一時期的溫室效應非常的明顯。
正是因為如此高濃度的氧氣,讓石炭紀的生物開始巨大化,有了翼展接近1米的巨脈蜻蜓、身長3米的巨型馬陸以及體長0.7米的普莫諾蠍等等,因此,這一時期也被稱為「巨蟲時代」(並非單指昆蟲,因為馬陸和蠍子顯然不是昆蟲)。所以說氧氣濃度如果是現在的一倍,表面上看生物的體型也會增加(科學已經證實氧氣濃度高與巨人症有一定的關係),而且可能會出現比「巨蟲時代」時期生物體型還大的生物。
兩倍於現在的氧氣濃度還會發生什麼?
除了生物體型巨大化外,兩倍的氧氣濃度會導致一些生物的滅絕。為什麼這麼說呢?因為氧氣含量其實是與氣壓成正比的,簡單的說就是海拔越低、氣壓越大,相對的氧氣含量越高。因此, 當地球上的氧氣含量變為現在的兩倍,這就證明氣壓相應的變大了。在這種情況下,許多生物會因為壓力的急劇變化不能適應而死亡。
這是其一。除此之外,高濃度的氧氣下,許多物體的氧化會加劇,簡單的說就好比本來我們的鐵器能用3年,但是在這種情況下,只能用一年半不到的時間。而且氧氣濃度的增加,會讓許多可燃物變得更加易燃,就拿世界各地每年都不會「缺席」的山火來說吧,如果在高濃度的氧氣下,火勢會更加,更難控制。到時候,可能你只是想在野外烤個叫花雞,就讓數百畝的莊稼毀於一旦,再比如,我們用煤炭取暖,原本一塊煤能燒10分鐘,現在一塊煤最多能燒5分鐘等等。
其次,從低海拔的地區到高海拔的地區,人會產生高原反應,同樣的,當人適應了高原地區較為稀薄的氧氣之後,再次回到氧氣含量較高的低海拔地區,照樣會產生低原反應,也就是醉氧。這是因為生物為了適應一種氧氣濃度,會慢慢的增加細胞的代養能力,簡單地說,我們生活在21%氧氣含量的大氣中,細胞已經適應了這種濃度,如果氧氣濃度突然翻倍,吸一口空氣,那感覺不亞於喝了一杯白酒,就這樣慢慢的暈乎乎的,就產生醉氧現象了。
而且石炭紀簡單的看,確實是氧氣讓生物體型變大了,但是,這並不是一蹴而就的,而是一個漫長的過程,這個過程長達上千萬年。簡單地說,石炭紀的氧氣濃度也不是一夜之間突然增加的,而是有一個循序漸進的過程。在這個過程中,海面不斷的上下波動,陸地逐漸的增加,植物逐漸地鋪滿了整個陸地,氧氣濃度在不斷的增加,最終達到峰值。也就是說,石炭紀給了動植物們足夠的適應時間,哪些不能適應的滅絕,能夠適應的通過身體變大的方式來讓自己需求更多的氧。但是,如果是突然增加,那麼就等於沒有給地球生物適應的時間,所以,大多數的生物是會滅絕的。
不過,面對突然劇增了氧氣含量,地球生物也不會坐以待斃,生活在陸地上的生物可以像更高的海拔的遷徙,生活在水中的生物像更深的水域中遷徙,這樣都能為自己贏得一些喘息和慢慢適應的時間。當找到一處海拔高度氧氣濃度不至於讓生物產生不適感之後,生物可以再通過慢慢的向低海拔的地方遷徙的方式,最終適應高濃度的氧氣含量。不過,即使這樣,地球現有的生物大洗牌是在所難免的了。
總結
如果地球上的氧氣濃度突然增加一倍,對地球生物來說並不是一件好事,氧化速度的加快、山火的頻發和難控制、以及醉氧反應等等,都會使得一大部分的生物滅絕,屆時地球生物重新洗牌,能夠適應的留下,而且體型會逐漸的增加。