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地球的大气层含有大约21%的氧气。氧气是所有动物、植物和人类生命不可缺少的。你知道氧气从哪里来吗?

从地质学、化学和天体物理学的研究和理论推断可知,数十亿年前,地球大气中有氮气、氢气、水蒸气和二氧化碳,但没有氧气。即使由于阳光的紫外线照射而产生一些氧气,也会很快被消耗殆尽,无法储存。这么多氧气究竟是怎么来的?人们继续研究,知道原始生物靠发酵生存,它们逐渐进化。大约二十亿年前,能够进行光合作用的生物出现了。植物利用叶绿素吸收阳光,分解水分释放氧气,同时减少二氧化碳合成有机物。一开始是小的局部的,逐渐发展扩大,大气中的氧气逐渐积累增加。到了大约6亿年前,氧气的浓度已经达到了现在的1%;大约4亿年前,氧气的浓度达到了现在的10%;随着多细胞生物和陆生植物的迅速发展,氧气也迅速增加,大约在3亿年前达到现代水平。就这样,高等动物,哺乳动物,最后是人类逐渐进化。动物和细菌消耗氧气,正好与光合作用相反。他们吸入氧气,呼出二氧化碳。此外,岩石的氧化和海洋的缓冲都有助于大气中氧气含量的逐渐稳定。这样,两个矛盾过程中的对立统一就导致了相对的平衡。

光合作用产生的氧气量非常大。有人估计,按照地球上植物的现状,每年可以产生1000多亿吨氧气。大气中的氧气总量只有20多万亿吨。可以说,空气中的氧气通过植物光合作用的循环,平均每两千年更新一次。假设空气中的氧气都没有了,按照现在光合作用的量,只需要2000年就能恢复到现在的水平。从地球的进化史来看,2000年是很短的时间。按照目前光合作用的速度,产生大气中现有的氧气绰绰有余。

现在空气中的氧气是增加了还是减少了?因为没有长期数据,所以无法确定。到了现代,地球上的植物比过去某个时期少了,二氧化碳也少了(大气中约含有十分之三)。然而,由于工业的发展,每年都要燃烧数十亿吨的煤和石油。按此计算,每年进入大气的二氧化碳相当于其原始含量的千分之七;即使消耗同样多的氧气,空气中氧气的年减少量也只有总氧气量的1/10万,仅为光合作用年产氧量的2%。所以地球上的氧气暂时不会有明显的变化。

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