如果地球上的氧气突然增加一倍,会发生怎样的变化?为什么?

氧气,对于地球上的大多数生物来说,都是必不可少的元素。不仅如此,大气中氧气含量的多少也左右着地球生物的演化过程。比如,早期地球上的生命都是厌氧生物,随着大氧化事件出现,地球迎来了巨虫时代,后来氧气浓度减少,巨虫也被淘汰。

也就是说,氧气浓度的比例,决定着地球上存在的生命种类。目前我们人类之所以能够在这个时代生存,就是因为我们适应着目前地球上的氧气浓度。

但如果地球上的氧气突然增加一倍,或许包含人类在内的许多生物都难逃灭绝的威胁。

对生物的影响

目前,地球的大气成分中的氧气含量约为21%,如果氧气增加一倍,那么大气中的氧气含量约为42%。这里补充一下:目前地球上大部分生物的氧气适应范围为35%以下。

突然之间人体吸入纯度比之前高一倍的氧气,容易出现醉氧,甚至氧中毒。原理是这样的,由于氧元素是一种非常活跃元素,因此氧自由基进入人体后会到处流窜,攻击和杀死各种身体细胞,会导致身体无法正常工作,甚至会出现器官代谢出现问题,以及出现各种功能障碍,比如:引起血管硬化,记忆力衰退,老年痴呆等,还会使得人体老化得更快。

如果长时间处于高浓度氧气的环境,就会出现氧中毒,甚至会因为呼吸衰竭而死。注意一下,并不是全部人都会因为氧中毒而死,如果有些人生活在高原上,则会更适应环境。

这是因为气压伴随着海拔高度不断下降,海拔3000米以内,海拔每上升1000米,气压减少10Kpa,氧气含量也随着减少。

比如,海拔4000米左右的气压约为54.9 千帕,标准大气压为101.325kPa,是标准大气压的0.54倍。

如果全球发生大氧化事件,那么高原上的氧气含量会低于平原地区,单纯从氧含量来说,高原相对于平原而言更宜居。

对地球的影响

巨虫增多在2.9亿年前的石炭纪,地球处于大氧化时期,空气中氧气浓度约为35%,甚至有时达到了45%,是今天氧气浓度的两倍还要多。

在这个时期,地球上的生物有两栖动物和巨型昆虫。由于没有天敌,再加上它们适应富养环境,因此在此时的地球上,它们是地球的霸主。

值得注意的是,无论是两栖动物,还是昆虫,它们的体型都非常巨大,在石炭纪时代,一种名叫巨脉蜻蜓的物种,展开双翼时,体型可达95cm,是今天的五倍。

除了巨脉蜻蜓外,石炭纪还有很多昆虫以及两栖动物体型都非常巨大,甚至有些两栖动物以爬行动物为食。

火灾增加在生活中,如果想要发生燃烧反应,需要满足三个条件:可燃物,助燃剂,着火点。而氧气就是助燃剂。

不仅如此,氧气的浓度还影响着燃烧反应的完全程度,高中时我们做实验时会知道,如果在一个封闭的烧瓶内放一个点燃的蜡烛,那么等烧瓶内的氧气被消耗完后,蜡烛就会自动熄灭。

但是,如果在烧瓶内燃烧时,我们可以通过一个管子往里面添加浓度较高的氧气,那么蜡烛燃烧的程度将会剧烈,也就是蜡烛发出的光会更亮。

当氧气浓度大于25%时,会导致燃烧剧烈,当氧气浓度大于30%时,可引起爆炸性燃烧。

因此,一旦发生火灾,将会引起大规模连环反应。

2.9亿年前的石炭纪生物大灭绝,就是因为氧气含量过高,导致火灾频发。

这是因为当时石炭纪植物资源非常茂密,产生了大量的劣质煤褐煤(褐煤会在时间的推移下,成为优质煤),预估褐煤的厚度约为30米,而极高的含氧量导致大火极其容易扩散,因此大批动物被直接烧死,还有一批动植物失去栖息地而灭绝。

据科学家推算,大火开始后的10年,地球上50%的地区仍在继续燃烧,仅有部分地区由于山河的阻拦才没有全部燃烧。

即使如此,由于地球大火的波及,空气中有毒气体增加,又间接导致一大批物种灭绝;而且大火导致温室气体增加,因此在大火发生的100年后,全球平均气温达到了30度左右,又有一大批生物灭绝。

这场灭绝又被称为石炭纪生物大灭绝,约有46%的物种在此消亡。

虽然我们这个时期没有大量的煤炭可供燃烧,但我们所在的地球仍有很多可燃物,因此当空气中的氧气增加一倍时,发生在泥炭纪时期的生物大灭绝,很有可能再度重现。