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地球有過兩次大氧化事件,對生物進化意義重大,它怎麼發生的呢

在地球大氣中,氧氣的含量大約佔到了21%,但是並不是地球上的氧氣一直就有如今的這麼多,地球已經有46億年的歷史,在30億年前,地球大氣層中的氧氣含量極其稀少,含量只有百分之零點幾,基本可以忽略不計,更多的是二氧化碳和氮氣等,但是大致從26億年前開始,地球大氣層發生了第1次大氧化事件。

生活在原始海洋等水域中的藍藻等單細胞生物啟動了這次事件,它們可以利用陽光進行光合作用並製造氧氣,地球上的氧氣含量開始漸漸增多,不過這一氧氣製造過程大約從30億年前就開始了(藍藻最早出現於30億年前),在距今約6億年前的時候,地球上的氧氣含量達到了1%左右,接著便開始了地球上的第二次大氧化事件。

那麼第二是地球大氧化事件是怎麼發生的呢?有科學家認為在距今大約5.8億年前的時候,地球上發生了一些劇烈的地質活動,主要的大陸拼合成了一個岡瓦納超級大陸,熔岩活動將地表的大量硫酸鹽剝蝕帶入海洋,與海水中的微生物和有機質發生反應,產生了大量氧氣,使海洋的含氧量增高,經過幾千萬年的時間變化,地球上海洋的氧氣含量逐漸增加到如今的60%左右,這一過程同時催生了地球生命史上的寒武紀生物大爆發。

上面說法是中科院南京地質古生物研究所與英國地質、古生物學者合作研究得出的,研究成果於2019年9月2日發表在《自然-地球科學》上發表在自然科學雜誌上。不過也有不少學者有其他的看法,比如更多的學者認為地球早期大氣層中的氧氣含量與藍藻等單細胞生物的光合作用直接相關,到了大約6億年前的時候,地球海洋面積較大,溫度適宜,非常適合藍藻生長,使得地球海洋等水域中藍藻大規模出現,海洋中的氧氣濃度成倍提升,而海水中的氧氣又通過氣體交換進入大氣層,使得大氣層中的氧氣含量也迅速增加,地球陸地上的動植物也開始變多,而植物的大量出現,又使得氧氣加倍增加,到了距今約3億年前的石炭紀,地球上的氧氣含量一度達到了35%左右。

我們都知道氧氣濃度含量多的時代,地球上出現了一些大型的動植物,由於氧氣豐富,動物呼吸方面不是問題,一些大型的昆蟲等節肢動物出現於石炭紀及其前後時代,之後的蚊子蒼蠅等相當於現在的數倍大,蜻蜓可以長75厘米,地球上生長著茂盛的蕨類植物,這些動植物都留下了豐富的化石痕迹,煤炭和石油等就是這一時期的主要貢獻。

不過地球上的氧氣突然增多,也曾經造成過生物史上的災難,在大氧化事件發生的時期,有一些原始生物因地球上氧氣的增多而消失了,因為有些簡單的生物是不需要氧氣的,而且氧氣的活性很強,不依靠氧氣生存的生物,很難接受氧氣的化學作用造成的傷害,因此當地球上的氧氣開始增多的時候,有些在地球上存在了幾億年的原始生物也就消失了,因此在地球氧化事件也被有些生物學家稱之為氧氣災難。

不過總體來看,地球上氧氣的增加對生命的發展的意義要大得多,具有不可替代的作用,它在消滅一些原始人厭氧生物的同時,催生了生命從單細胞生物向多細胞生物的進化,使得生命形式進入到更高級的發展階段,才有了今天千姿百態的生物世界。不過凡事皆有度,過之如不及!如果地球氧氣含量突然暴增或降低的話,生物短時間中不能適應,同樣會造成災難性事件。

動物的生存都需要氧氣,近幾百年來,由於人類燃燒化石燃料等活動的增加,導致地球上的氧氣含量不斷減少,二氧化碳濃度則不斷提升,這也引起了人們對地球缺氧及全球變暖等等方面引起的問題的擔憂,其實氧氣太多了,也並不就是好事,目前氧氣減少與二氧化碳的增多還不足以造成特別大的災難事件,但是這種消耗氧氣和增加二氧化碳的趨勢需要控制。

參考資料:

《中國青年報》2019年9月4日文章《中英科學家還原5億多年前「地球大氧化」事件始末》

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