地球的氧气含量是在逐渐增加还是逐渐减少?氧气是从水中而来吗?

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。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。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。


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