氧气是灵气,可为什么两次生物大灭绝就发生在富氧时代?
绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳,释放出氧气,从而净化了我们的大气,森林因而有地球的肺之称。
大海里生活着数以亿计的蓝藻和藻类,也向水体和大气中释放了大量氧气,因此也有说法称森林和海洋是地球的两叶肺。
地球之肺:热带雨林
现代环保主义的要求是保护森林和海洋,我曾无数次的听到过有读者说氧气就是灵气,氧气越多生物体就长得越旺。但鲜为人知的是,地球生命在进化历程中经历的两次大灭绝,就发生在蓝藻和植物繁盛、氧气浓度急剧上升的时期,无数生命体竟在富氧的大气中窒息而亡。
大氧化事件
地球上本来没有游离的氧气,有了生物才有了游离氧。因此,与一般人想的有氧气才有生命不同,氧气是生物的产物。
距今38亿年前,最早的生命在海洋中孕育,当时大气中只有非常微量的氧气(0.02%),因此早期生物都是一些厌氧生物。
显微镜下的蓝藻
最早的产氧生物出现在距今约34亿年前,是至今仍生活在海洋中的蓝藻。蓝藻能够进行光合作用,将二氧化碳和水合成养分,同时把氧气作为废气释放。蓝藻虽然叫“藻”,但它并不是藻类,也不是植物,它和细菌一样属于原核生物,因此它还有一个更恰当的名字,叫蓝细菌。
当时地球上占统治地位的生物是厌氧的古细菌,氧气对它们是有害的,主要体现在对它们遗传物质DNA的氧化破坏。
最原始的生命:古细菌
古细菌不是古代的细菌,而是一个独立的生物类群,与细菌所属的原核生物域,动物、植物所属的真核生物域并列,是生物的三大域之一,叫古核生物域。“域”是最大的生物分类单位。
蓝藻产生的氧气最初并没有导致大气中游离氧的增多。当时海洋中富含二价的亚铁离子,蓝藻释放的氧立即被亚铁离子还原,生成三价的铁离子。铁盐溶解度远低于亚铁盐,于是沉淀于海底,现在地层中的铁矿床就是在那个时期形成的。
大氧化之前形成的铁矿石
蓝藻产生的氧消耗掉早期地球上的还原性物质共用了近10亿年,到距今24.5亿年前,海洋里所有的亚铁离子都已经被氧化,游离的氧终于释放出来,并在海洋和大气中积累。
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%,这就是地质史上著名的大氧化事件,大量的厌氧生物被氧气杀死。
大气中氧气含量变化,第二阶段即大氧化事件
由于年代过于久远,我们不清楚当时的生命损失有多大。但可以确定的是,当时海洋里随处可见的古细菌绝大多数在大氧化事件中灭绝了,今天我们只能在深海热液喷口、高浓度的盐碱湖湖底这种极端缺氧的环境中,才能见到古细菌的踪迹。
与大氧化事件相伴随的是休伦冰期(距今24亿至21亿年前)。蓝藻吸收了二氧化碳,释放的氧气又把甲烷氧化,这两者是大气中的主要温室气体,于是地球急剧降温,冻成了一个雪球,这就是休伦冰期,地质史上第一次、持续最久也是最严重的一次冰期。
幸亏当时的火山比现在活跃,火山爆发积聚的甲烷和二氧化碳又在几千年间将“雪球地球”融化,否则生物的演化将大受影响。
“雪球地球”,休伦冰期大致就是这个样子
进化机遇
早期生命厌氧的毁灭,为好氧生物的发展腾出了空间。在没有氧气的年代,早期生物的演化受到了能量方面的限制,只能维持最简单的形式。现在有了氧气,各种生物都可以轻易分解有机质获取能量,生命体得以向更复杂、更高级的方向进化。
大多数古细菌都在这场“氧气灾难”中灭亡了,但有一小部分活了下来,它们具备了DNA修复功能,能修复被氧自由基损伤的遗传物质。距今21亿年前,这一伙古细菌演化出了核膜,将细胞核和细胞质分开,成为最原始的真核生物。
真核动物(绿藻)细胞
距今20亿年前,原始真核生物吞噬了一种好氧细菌,并将后者同化为自身的一部分,这就是线粒体——我们细胞中最重要的细胞器,我们的呼吸中心和能量中心。从此真核生物过上了有氧生活。
真核动物的线粒体
真核生物在十几亿年的演化中分为三个分支:动物、植物和真菌,这才有了如今绚丽多彩的世界。
晚泥盆世大灭绝事件
地质史的单位从大到小有宙—代—纪—世—期5个层级,一个代通常有数亿年,一个纪有5000-8000万年,一个世是几百万到2000万年。生物大灭绝通常发生在两代或两纪之交的几万年到几十万年间。
但却有这样一个世,整个世都在发生着大灭绝,这个世就是晚泥盆世。这次大灭绝称为晚泥盆世大灭绝,从距今3.77亿年前一直持续到3.59亿年前,是显生宙的第二次生物大灭绝,也是持续时间最长的一次灭绝事件。
泥盆纪的世界:盾皮鱼称霸,总鳍鱼登陆
这场灾难的起因,被认为是发生在今西伯利亚地区的一次超级火山爆发。然而,有专家指出,这场大浩劫能持续1800万年之久,植物在其中起到了推波助澜的作用。
植物早在泥盆纪之前就已经登上了陆地,当时陆地还没有以活的植物为食的动物,饥饿又无能的节肢动物只能取食植物遗体碎屑。那个时代真的是植物发展的黄金时期,在泥盆纪之初,陆地植物最高只有30厘米,到泥盆纪结束之际,大型蕨类已经可以长到30米,增高了100倍。植物在泥盆纪迅速蔓延到陆地的每一个角落,形成了世界性的原始森林。
晚泥盆世的陆地:植物和昆虫的天堂
在植物强烈的光合作用下,大气中的氧浓度从晚泥盆世开始节节攀升,到石炭纪达到地球有史以来的最高峰。然而,这场海洋生物的灾难就发生在这个富氧时代,凶手之一就是地球之肺——植物。
陆地上本来是没有土壤的,森林主导了风化作用,从岩石中分解出无机盐,这正是植物所需要的肥料。雨水将无机盐冲进海里,引起了藻类的大量繁殖,导致了水体富营养化,耗尽了海洋里的氧气。大量的海洋生物就在海洋缺氧的环境中窒息而死。
水体富营养化
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。冰川的形成导致海平面下降,海洋生物赖以生存的浅海区域暴露出海面。
这次大灭绝中损失最惨重的就是珊瑚礁,海水缺氧和海平面下降对它们是致命的。其他的无脊椎动物如三叶虫、腕足动物和菊石,都遭到了不同程度的重创。
泥盆纪霸主:邓氏鱼
古鱼类中的盾皮鱼、肉鳍鱼和无颌鱼,要么灭绝,要么损失惨重,只有少数种类残存至今。泥盆纪海洋霸主、有史以来最大的盾皮鱼类——邓氏鱼,体长6-7米,也在这场灾难中灭绝了。幸存的古鲨类体长不超过一米,其他的鱼类多数都只有十几厘米。脊椎动物遭此重创,4000万年之后才重新走上大型化。
在晚泥盆世的陆地,没有什么能阻挡植物和节肢动物的活跃进化,它们在氧气过剩的环境中持续繁荣。地球呈现出冰火两重天的态势,陆地上生机无限,海洋里尸殍遍野。
晚泥盆世的海洋:一片地狱
进化机遇
晚泥盆世大灭绝发生时,地球上有充足的氧气,但海洋动物的鳃无法摄取空气中的氧,只能活活被窒息而死。海洋曾经是地球生命的摇篮,在晚泥盆世却成为一片地狱。
要么死亡,要么离开海洋。在晚泥盆世居于统治地位的盾皮鱼就此全部灭绝,肉鳍鱼也遭到重创,但它们不甘心坐以待毙,而是进化出了可以呼吸空气中的氧气的肺,和适于在陆地上行走的四肢。
就在海洋生物正在经历着水深火热的时候,最早的四足动物——鱼石螈成功登陆,来到了生机勃勃的陆地。这第一批四足动物,就是后来两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物的共同祖先,没有它们就没有后来的恐龙,以及今天的人类。
鱼石螈登陆
当四足动物演化到爬行动物阶段,就已经成为陆地上无可争议的主宰。爬行动物演化出了专门取食植物的植食性动物,从而控制住了植物的无节制蔓延。植物的黄金时代结束了,动物和植物的关系终于实现了平衡,地球大气中的氧气浓度此后一直保持在20%上下,再也没有晚泥盆世那么剧烈的波动了。
给我们的启示
上面两次氧气和植物带来的灾难,给我们三点启示:
第一,氧气不是越多越好,而是够用就行。早期的原始生命适应了大气中只有微量氧,当氧气浓度上升到4%,它们就遭到了灭顶之灾。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。人在纯氧环境中只能存活很短的一段时间,所以医学上的吸氧最多也只能用60%的氧气。
地球之肺:热带雨林
第二,动物和植物需要平衡,植物也不是越多越好,无节制蔓延的植物也会对环境造成破坏。新生代以来,由于气候转为干冷,森林渐渐衰退,大气中氧气浓度一直呈下降趋势,从26%下降到今天的21%。现在森林的破坏和海洋的污染,会加速氧气浓度下降的趋势,因此当务之急就是保护好地球的两叶肺。
第三,每一次生物大灭绝都是一次进化机遇,不适者被淘汰为适者的发展铺平了道路,正是无数次史前灾难造就了今天的世界。
氧气并不是灵气,世界上没有绝对好的东西,有的只是“甲之蜜糖,乙之砒霜”,有许多生物根本适应不了高浓度的氧气,所以才会被时代淘汰,就算是我们人类处于60%以上纯度的氧气之中,也会迅速失去生命。
01、氧气并不是所有生命的必备条件,先有生物后有氧气许多人觉得我们的生命离不开氧气,其实这只是想当然的想法,事实的真相是最开始的地球并没有啥氧气,最开始的生命也是厌氧生物。它们基本都生活在海洋之中,氧气对于它们来讲根本不是什么“灵气”,而是属于废气,甚至是有害气体,因为氧气会对它们的DNA遗传进行破坏。
要说游离氧气的起源,还得从海洋之中的蓝藻说起,它其实并不是藻类,而是细菌,是大型单细胞原核生物,早在约35亿年之前就生活在地球之上了,至今仍然广泛分布在世界各地,可以说是地球的老住户了,它是把水和二氧化碳合成养分,以此维持生命,然后把氧气当做废物排出,就这样,大气之中的氧气含量开始逐渐变高,自然环境也开始变化。
02、植物释放大量氧气,让地球气温骤变,各类生物均遭到严重打击在大气之中缺乏氧气的时代,生物们获取的养分和能量比较有限,它们被迫进行简单的生存和繁衍方式。但是当氧气开始逐渐充足之后,不适应的生物被淘汰,少量生物演化出了保护膜,抵挡氧气的破坏,反过来又利用氧气进行分解有机物,获得了更多的养分,拥有了向高级生命进化的能量。
由此,动物和植物就产生了,初期的动物并不会去吃植物,植物和昆虫得以迅速发展和进化,但是植物的光合作用让大气之中二氧化碳含量降低,氧气含量骤增,这也就造成了空气富氧化、火山加速喷发、水体富营养化,海洋之中的诸多生物由于缺氧而死,陆地上节肢动物和植物疯长。
再加上植物制造氧气的时候需要消耗二氧化碳,温室气体二氧化碳的含量就大幅下降,地球加速进入冰川时期,导致了生物的大淘汰和重新洗牌。
03、万物皆需要平衡有度,氧气也同样需要适量,21%较为适合现代生物
由于海洋里的氧气含量过低,海洋里的生物又无法直接在空气中呼吸,它们就被迫进化出肺,向陆地进军,逐渐演化成爬行动物,开始征服新的天地。在漫长的进化过程之中,爬行动物也演变出了食草性动物,它们以植物为食,限制了植物的“泛滥性发展”,让动物和植物之间保持一种微妙的平衡。
对于现代的生物来讲,氧气少了会窒息,多了同样也会有严重的损害,它需要保持在21%左右,才比较适合我们的生存。从现实角度来讲,目前森林的乱砍乱伐现象、海洋污染现象、人类释放大量温室气体现象都相当严重,大气之中的氧气含量并不高,我们需要保护自然环境,植树造林,维持平衡,才符合世界的发展趋势。
地球上的氧气高升,为植物提供了方便,水中藻类也是疯狂生长,释放的二氧化碳也增多,导致气温逐渐下降,地球进入冰封时代,很多生物灭绝。
氧气虽然是灵气,可当氧气太过富足,就会使气温下降,温度降低,会让很多动物不能适应,所以氧气太富足也不是什么好事情。
氧气是灵气没错,可是它不是万能的,火山爆发,很多植被灭绝,很多动物没有办法生存,就是这样被饿死。在以前虽然人类活动很少,可是大自然的竞争激烈,食物有限,互相残杀,长此以往肯定就灭绝了。
答:现代环保主义的要求是保护森林和海洋,我曾无数次的听到过有读者说氧气就是灵气,氧气越多生物体就长得越旺。但鲜为人知的是,地球生命在进化历程中经历的两次大灭绝,就发生在蓝藻和植物繁盛、氧气浓度急剧上升的时期,无数生命体竟在富氧的大气中窒息而亡。 大氧化事件 地球上本来没有游离的氧气,有了生物才有了游离...
答:第一次大毁灭是因为一种致命毒气——氧气。几乎当时所有生物都死亡了,因为没几样生物是不厌氧的 再后来造陆运动也导致生物大规模死亡,常见的有火山与地震,还有什么天体的撞击。初期地球大气层很薄弱的。还有恐龙灭绝等,多着呢 现在,人就是杀手了 补充: 科学界普遍认为,地球生命演化史经历过五次...
答:由于"大氧气"事件,海洋中的叠层石生物在光合作用下产生大量氧气,充满海洋及上升到大气层中。原地球上的细菌生物是厌氧生物,它们是以发酵或无氧呼吸而生存。因此,厌氧生物因氧气增多反而大量灭亡了,导致了地球上第一次生物大灭绝。
答:另外就是二氧化碳被植物大规模的吸收,导致地球开始降温,开始了火山爆发,很多生物不能适应这些温度而死亡。在这次因为氧气增多而导致的生物灭绝中,被危害最严重的的就是珊瑚礁了,首先海水中缺氧和海平面开始下降导致它们不能正常呼吸氧气和破坏了它们的生活环境。所以氧气的增多导致了它们的死亡。首先,我...
答:导致此次大灭绝的原因,科学家认为可能是地球曾经发生海平面下降和大陆漂移,这时候所有的大陆聚集成了一个联合的古陆,很多生物失去了生存空间,而且大气层中的氧气也急剧减少,板块运动造成了气候突变、导致沙漠范围扩大和大规模火山爆发等现象。也有科学家认为这次生物大灭绝可能和超新星爆发产生的伽马射线...
答:它们的生命代谢是不需要氧气的。这时期地球上的氧气浓度突然大幅度上升,直接导致了厌氧生物的大量死亡。这就是地球 历史 上的大氧化事件。而导致地球上氧气浓度急剧上升的原因是地球上出现了能够利用光合作用制造氧气的蓝藻。从那以后地球上的氧气含量不断增加,地球上的生物开始把氧气作为新陈代谢必不可少...
答:氧气是世间万物所赖以生存的,我们人类如果不呼吸,几分钟就会丧命。但实际上,过高浓度的氧气对于生物体确实也是有害的,过高浓度的氧气浓度将在短时间内对生物体造成严重损害。在地质史上,有两次生物大灭绝事件就和植物等产氧生物繁盛或氧气浓度过高有关。氧是植物呼吸作用的必要元素,氧的供给影响着...
答:那是什么原因导致的这次大灭绝呢?关于大灭绝发生原因的假说有很多,如大规模的火山活动, 海底二氧化碳、甲烷等有毒气体的大量释放, 以及缺氧事件等,但具体原因仍然没有定论。二叠纪生物灭绝事件经历过两次,一次是发生在2.5亿年前的晚二叠世大灭绝,另一次是发生在2.6亿年前的规模相对较小的中二叠...
答:大气中氧的含量有可能减少了,这对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾, 海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。第四次,三叠纪大灭绝。发生在...
答:而植物的生长又导致地球上的碳-氧循环遭受破坏,由于没有足够的生物消耗氧气,导致地球上的氧气含量不断上升,二氧化碳含量不断下降,最终导致地球温度下降,许多无法适应寒冷的生物因此而灭绝。除此之外,地球在这个时期还遭受了多次的小行星撞击事件,虽然这些小行星撞击事件没有像6500万年前一样威力巨大,...