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  • 1 # 航小北的日常科普

    這是一個很有意思的問題。科學家確實發現,在大概26億年前的時候,地球上的氣體中主要還是以二氧化碳為主,但是由於藻類的大量出現,地球上的氧氣忽然增多,導致大量的依靠二氧化碳生存的生物死亡,然後依靠氧氣生存的生物大量出現。

    那麼因為人類活動的加劇【如下圖所示,是人類碳排放的總量變化】,未來可能會大量出現呼吸二氧化碳的動物嗎?

    這個想法很有道理,但是也有很大的問題。我來解釋一下:

    首先,大氣中的二氧化碳和氧氣含量變化並不是逐步減少的過程,而是一個動態平衡的過程,當大氣中的二氧化碳增多的時候,地球上的植被就會更加茂密,透過光合作用增加大氣中的氧氣含量【如下圖所示】,而當大氣中的氧氣增多的時候,地球上的動物活動就會更加劇烈,釋放出更多的二氧化碳,所以只要地球上的生物圈依然在正常運轉,那麼就不會出現未來地球上全部都是二氧化碳的情況。

    跟很多人的印象相反,人類向大氣中排放的二氧化碳並不佔主要。如下圖所示,是人類和自然界本身的碳排放,其中黑色的是自然過程,紅色的數字是人類活動,所以從總排的兩個數字看:597+165,人類的碳排放只佔到了1/4不到。

    而且現在人類已經開始在限制對森林的砍伐和碳排放,未來二氧化碳的排放會逐漸減少,所以上述的那種自然界自身的平衡就會持續發生作用,那種未來空氣中只有二氧化碳而沒有氧氣的情況幾乎不會出現。

    而從生物本身來說,生物的供能機制是一種很基礎的功能,就好像一棟大樓的地基和框架一樣。生物的進化【或者更準確地說應該是演化】實際上是一種不可逆的、在現有基礎上逐漸改變的過程。就好像一棟大樓可以修修補補外牆、改改內部的裝修,但是地基和框架沒法改變一樣,現有的動物很難會演化出能夠呼吸二氧化碳的動物。

    同時,氧氣是一種比二氧化碳活性更強的物質,正是因為氧氣的出現才讓動物這種需要大量能量來活動的生物得以存在。如果動物要依靠二氧化碳和光合作用來作為體內供能的一環,那麼這個效率實在是太低了,動物根本就沒辦法以此為生,只有像植物一樣站在那兒不動才有可能存活下去。

    但是,我們可能可以看到一些獨特的生物形式,來讓二氧化碳供給動物的活動能量成為可能。

    上文說了那麼多,只是說的最有可能的情況,但是大自然是神奇的,也許可以給我們帶來一些驚喜。比如說,現在有一種如下圖所示的海蛞蝓,這種動物居然透過結合海藻中的葉綠素,來讓自己有光合作用的能力,從而掌握“呼吸”二氧化碳的能力。不過這種情況比較極端,更何況這種海蛞蝓還不能完全依靠這種方式功能,所以未來會發展成什麼樣子,我也說不準呀。

  • 2 # 裸猿的故事

    氧氣不是煤炭或石油,並不是古老生命的遺產,氧氣處於一個相對快速的迴圈過程之中。

    它必須時時刻刻產生出來,大氣中的氧氣濃度才能保持不變。這是因為氧氣十分活潑,很容易與其它物質發生化學反應,即便沒有動物呼吸氧氣,氧氣自身也會慢慢被消耗,據估算,大氣中的氧氣只需要大約5000年2萬5000年,就會被消耗殆盡。如果加上動物的呼吸,那速度更是會大大加速,只需大約200年就能被呼吸完。

    氧氣的誕生,依賴二氧化碳。

    地球生命進化史中最關鍵的一個發明,那就是葉綠體的出現。葉綠體發明了一套利用光能和二氧化碳以及水,製造葡萄糖並釋放出副產品氧氣的複雜系統和流程,透過這套流程,它們就能以太陽為生。這套流程實在牛逼,因此葉綠體成為生命世界中最大的贏家,如今它遍佈山川河流海洋之中,繁衍生息,數量眾多。

    圖示:沒有二氧化碳,光合作用就會停止,沒有光合作用就沒有氧氣。

    記住,氧氣只是葉綠體吃太陽和二氧化碳以及水的時候釋放出來的副產品。因此,空氣中二氧化碳濃度稍微升高,有利於葉綠體的生存,這可以促使它們釋放更多氧氣。

    呼吸二氧化碳的是植物,動物不需要呼吸二氧化碳。

    植物靠呼吸二氧化碳過日子,動物則靠吃植物過日子,並撥出植物所需要的二氧化碳,我們可以認為,由此動植物之間就形成一個有趣的相愛相殺的格局,最終它們彼此依賴,互利共生。

    但是,大千世界無奇不有,跨界混搭是生命世界的風格。科學家還真發現了一些神奇的動物,當它們吞噬藻類之後,可以將藻類中的葉綠體轉移到自己的細胞中去,於是它們就能靠曬曬太陽,呼吸二氧化碳過日子了,只是它們偷竊的葉綠體壽命不長,只能管幾個月,因此它們還是需要時不時地吃海藻,來補充自己損失的葉綠體。

    圖示:跨界動物,綠葉海蝸牛,就像一片遊動的葉子,它就可以靠曬太陽和呼吸二氧化碳為生,讓人心生羨慕,如果人類也能這樣過日子,這生活可就輕鬆太多了,不是麼,至少衣食住行這四大基本需求,就解決了一樣。

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