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1 # 啟源10
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2 # 和風
氧氣的出現的確給當時的地球帶來了一次生物大滅絕事件,但也正因為氧氣的出現,才讓大型動植物的出現有了先決條件,也才有瞭如今物種豐饒的地球。
在地球誕生生命後的相當長的時間裡,地球上的生命都是原始生命——細菌,地球早期海洋裡充斥著硫化氫,硫化氫非常容易氧化生成硫,因此細菌早期都是利用硫化氫為原料來進行光合作用,化學反應方程式如下:
H2S + CO2 -光照→ 含碳有機化合物 + S2(硫單質沉澱)+ H2O
我們現在熟悉的光合作用是利用水(H2O)為原料並生成氧氣,不過當時的細菌並未選擇H2O,原因也很簡單,與H2O相比,氧化H2S的難度要低很多,H2O比H2S更難被氧化,氧化過程需要的能量也更多,反應體系和條件也更復雜。
不過很快,海洋裡的硫化氫就被這些細菌消耗一空了,迫不得已細菌只好選擇和硫化氫最接近的『氧化氫』(即水)來代替它,雖然水氧化起來更費勁,不過水的最大優點就是——幾乎無限量供應。細菌開始用水作為光合作用的原料才有了氧氣這種副產物,慢慢的形成了我們賴以生存的大氣層。
以水作為光合作用原料對環境的最大改變就是,之前以H2S為原料時,生成的硫單質會直接沉澱到海底,而現在生成的氧氣會直接釋放到大氣中,慢慢的整個原始大氣中的氧含量越來越高,而氧氣是一種非常活躍的氧化劑,地球環境在短時間被髮生了很大的改變,使得絕大對數當時習慣於生活在惰性環境中的微生物都死亡了,主要原因就是氧氣將生命結構物質氧化,使其失去原有的結構和功能進而導致生命體死亡。而在地球充滿氧氣之後誕生的生命,都有著對氧氣惰性的保護性結構。
不過豐富的氧氣為更充足的能量供應提供了必要條件,在沒有氧氣的時候,地球只有微生物,因為微生物對於能量的需求很低,依靠光合作用合成的微弱能量來源(上面方程式中的含碳有機化合物)就足夠微生物生存和繁殖了。有了氧氣之後,才慢慢的出現大型異養生物,透過攝取其他生命積累能源物質,利用氧氣氧化供能,充足的氧氣為大型生命個體的誕生提供了必要條件。
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這個問題問得有點無聊。我們老祖宗很早以前就已經知道了,平衡非常重要。如果長時間吸入高(壓)濃度的氧氣,將會導致氧中毒。遠古時代,由於氧氣濃度較高,當然是沒有達到那種非常高的濃度,在這個環境下的生物,往往生長的比較高大,這個科學家已經在,較高濃度下培養蟑螂,獲得大型蟑螂的實驗已經證實。所以恐龍時代的生物往往都比較高大的。某種意義上來說,氧氣可以是無毒,也可以是有毒。就如水一樣,沒有水,絕對就沒有生命,但是短時間裡大量的飲用水,同樣會導致水中毒。