礎(chǔ)德

氧氣是地球上大多數(shù)生命所必需的物質(zhì)之一，有人擔(dān)心氧氣會被耗盡，那么，這種擔(dān)心是不是杞人憂天呢？

地球上的氧氣是怎么形成的

地球已經(jīng)有46億年的歷史。在地球早期，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。大約從25億年前開始，地球大氣層發(fā)生了第一次“大氧化事件”。生活在原始海洋等水域中的藍(lán)藻等單細(xì)胞生物啟動了這次事件，它們可以利用陽光進(jìn)行光合作用并制造氧氣，地球上的氧氣含量開始漸漸增多。在距今約6億年前的時候，地球上的氧氣含量達(dá)到了1%左右。這時候，地球發(fā)生了第二次“大氧化事件”。地球海洋面積較大，溫度適宜，非常適合藍(lán)藻生長。地球海洋等水域中藍(lán)藻大規(guī)模出現(xiàn)，使海洋中的氧氣濃度成倍提升，而海水中的氧氣通過氣體交換進(jìn)入大氣層，又使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(xiàn)，又使氧氣加倍增加。到了距今約3億年前的石炭紀(jì)，地球上的氧氣含量一度達(dá)到了35%左右。

地球上的氧氣會耗盡嗎

早在100多年前，就已有人為二氧化碳含量的增加而擔(dān)心了。1898年，英國物理學(xué)家凱爾文曾指出：隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的增多，這種情況十分讓人擔(dān)心。地球上的氧氣500年后將全部被消耗光，只剩下日益增多的二氧化碳。

然而多數(shù)人認(rèn)為，不必?fù)?dān)心氧氣會被耗盡，主要理由是地球上生長著種類豐富、數(shù)量眾多的綠色植物。世界上大量的綠色植物在光合作用中會吸收大量的二氧化碳，同時排出氧氣。植物吸收陽光、水分和其他生物呼出的二氧化碳，釋放出氧氣，而氧氣又被其他生物吸收利用。據(jù)科學(xué)實驗分析，3棵大桉樹每天吸收的二氧化碳相當(dāng)于一個人每天呼出的二氧化碳的量。除了綠色植物在消耗二氧化碳外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)在二氧化碳和水的作用下，巖石中所含的碳酸鈣會變成酸式碳酸鈣，這種形式的碳酸鈣可以溶解在水中。據(jù)分析，每年由于巖石風(fēng)化耗掉大約40億～70億噸二氧化碳，這些風(fēng)化的巖石隨著江河流入大海，它再與石灰化合并重新形成石灰石，并以新的巖石的形式沉入海底。

為了研究地球大氣層將如何演化，不久前，日本科學(xué)家尾崎和海與美國科學(xué)家萊因哈德共同建立了一個模擬地球氣候和生物化學(xué)過程的地球系統(tǒng)模型。由于這些過程的發(fā)展存在不確定性，科學(xué)家采用了一種隨機(jī)方式，從而能夠?qū)Ω谎醮髿獾膲勖M(jìn)行概率評估。兩位科學(xué)家對該模型進(jìn)行了40多萬次更改參數(shù)的操作，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前地球上的富氧大氣狀態(tài)可能還將持續(xù)10億年，隨后快速脫氧作用將使地球大氣回到類似于25億年前“大氧化事件”之前的早期狀態(tài)。因此，專家指出這個模型得出的結(jié)論是：至少有一點已經(jīng)很清楚，沒有什么是永恒的，地球上的氧氣也不例外。

為什么地球上的氧氣濃度為21%

科學(xué)家研究表明，地球在46億年的時間里，先后經(jīng)歷了至少5次生物大滅絕?？铸埓蠹s生存了2億年，6500萬年前滅絕。恐龍時代終結(jié)后，再出現(xiàn)的生物體形變小了，直到人類的誕生，荷蘭男性的平均身高為1.8米左右，已經(jīng)是人類身高的“翹楚”，到了2米已經(jīng)算是巨人了。跟恐龍時代的很多生物相比，人類就是矮子。于是有人產(chǎn)生一個疑問：為什么那時地球上的生物比現(xiàn)在大得多？

其實答案也不復(fù)雜，主要還是跟地球上的氧氣濃度有關(guān)。在一段歷史時期里，地球上氧氣的濃度是非常高的。大約3億年前，地球上的氧氣含量一度達(dá)到了35%左右。那時候，植物異常茂盛，動物為了適應(yīng)高含量的氧氣，呼吸系統(tǒng)異常強(qiáng)大，體形自然也非常巨大，這是大自然選擇的結(jié)果。每經(jīng)歷一次生物大滅絕，地球上氧氣的濃度都會有所降低，再次誕生的動物為了適應(yīng)這種變化，呼吸系統(tǒng)就要進(jìn)行調(diào)整，體形也會為了適應(yīng)這種變化而變小一些。到了6500萬年前，一顆小行星撞擊地球，地球生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重破壞，地球的氧氣含量也大幅下降。一直到氧氣含量在21%左右的時候，人類就誕生了。如今，人類和其他動物已經(jīng)完全適應(yīng)了這樣的環(huán)境。也正是因為人類的完全適應(yīng)才使人類文明穩(wěn)定地發(fā)展。地球上的氧氣濃度低于19.5%時屬于缺氧狀態(tài)，氧氣濃度高于23.6%時屬于富氧狀態(tài)，都會對人體有所影響。

如果氧氣濃度減少會發(fā)生什么

如果地球上未來氧氣濃度減少，會發(fā)生什么呢？首先，人類的體形可能會變小，身高也可能隨著氧氣濃度的降低不斷變矮。這主要是因為如果氧氣含量降低了，人類的呼吸系統(tǒng)也會跟著進(jìn)行調(diào)整。呼吸系統(tǒng)的吸氧量變少，自然會影響人的身體，人類不僅會變矮，可能身體也沒有現(xiàn)在強(qiáng)壯。不僅是人類，其他的動物也是一樣。如果地球大氣層變得稀薄，那么會限制動物的生存，當(dāng)然，人類的數(shù)量也會減少。