氧气就是灵气，越多越好？有两次生物大灭绝就发生在富氧时代

绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放出氧气，从而净化了我们的大气，森林因而有地球的肺之称。

大海里生活着数以亿计的蓝藻和藻类，也向水体和大气中释放了大量氧气，因此也有说法称森林和海洋是地球的两叶肺。

地球之肺：热带雨林

现代环保主义的要求是保护森林和海洋，我曾无数次的听到过有读者说氧气就是灵气，氧气越多生物体就长得越旺。但鲜为人知的是，地球生命在进化历程中经历的两次大灭绝，就发生在蓝藻和植物繁盛、氧气浓度急剧上升的时期，无数生命体竟在富氧的大气中窒息而亡。

大氧化事件

地球上本来没有游离的氧气，有了生物才有了游离氧。因此，与一般人想的有氧气才有生命不同，氧气是生物的产物。

距今38亿年前，最早的生命在海洋中孕育，当时大气中只有非常微量的氧气（0.02%），因此早期生物都是一些厌氧生物。

显微镜下的蓝藻

最早的产氧生物出现在距今约34亿年前，是至今仍生活在海洋中的蓝藻。蓝藻能够进行光合作用，将二氧化碳和水合成养分，同时把氧气作为废气释放。蓝藻虽然叫“藻”，但它并不是藻类，也不是植物，它和细菌一样属于原核生物，因此它还有一个更恰当的名字，叫蓝细菌。

当时地球上占统治地位的生物是厌氧的古细菌，氧气对它们是有害的，主要体现在对它们遗传物质DNA的氧化破坏。

最原始的生命：古细菌

古细菌不是古代的细菌，而是一个独立的生物类群，与细菌所属的原核生物域，动物、植物所属的真核生物域并列，是生物的三大域之一，叫古核生物域。“域”是最大的生物分类单位。

蓝藻产生的氧气最初并没有导致大气中游离氧的增多。当时海洋中富含二价的亚铁离子，蓝藻释放的氧立即被亚铁离子还原，生成三价的铁离子。铁盐溶解度远低于亚铁盐，于是沉淀于海底，现在地层中的铁矿床就是在那个时期形成的。

大氧化之前形成的铁矿石

蓝藻产生的氧消耗掉早期地球上的还原性物质共用了近10亿年，到距今24.5亿年前，海洋里所有的亚铁离子都已经被氧化，游离的氧终于释放出来，并在海洋和大气中积累。

从24.5亿年前到18.5亿年前，大气中的氧气浓度从0.02%上升到了4%，这就是地质史上著名的大氧化事件，大量的厌氧生物被氧气杀死。

大气中氧气含量变化，第二阶段即大氧化事件

由于年代过于久远，我们不清楚当时的生命损失有多大。但可以确定的是，当时海洋里随处可见的古细菌绝大多数在大氧化事件中灭绝了，今天我们只能在深海热液喷口、高浓度的盐碱湖湖底这种极端缺氧的环境中，才能见到古细菌的踪迹。

与大氧化事件相伴随的是休伦冰期（距今24亿至21亿年前）。蓝藻吸收了二氧化碳，释放的氧气又把甲烷氧化，这两者是大气中的主要温室气体，于是地球急剧降温，冻成了一个雪球，这就是休伦冰期，地质史上第一次、持续最久也是最严重的一次冰期。

幸亏当时的火山比现在活跃，火山爆发积聚的甲烷和二氧化碳又在几千年间将“雪球地球”融化，否则生物的演化将大受影响。

“雪球地球”，休伦冰期大致就是这个样子

进化机遇：早期生命厌氧的毁灭，为好氧生物的发展腾出了空间。在没有氧气的年代，早期生物的演化受到了能量方面的限制，只能维持最简单的形式。现在有了氧气，各种生物都可以轻易分解有机质获取能量，生命体得以向更复杂、更高级的方向进化。

大多数古细菌都在这场“氧气灾难”中灭亡了，但有一小部分活了下来，它们具备了DNA修复功能，能修复被氧自由基损伤的遗传物质。距今21亿年前，这一伙古细菌演化出了核膜，将细胞核和细胞质分开，成为最原始的真核生物。

真核动物（绿藻）细胞

距今20亿年前，原始真核生物吞噬了一种好氧细菌，并将后者同化为自身的一部分，这就是线粒体——我们细胞中最重要的细胞器，我们的呼吸中心和能量中心。从此真核生物过上了有氧生活。

真核动物的线粒体

真核生物在十几亿年的演化中分为三个分支：动物、植物和真菌，这才有了如今绚丽多彩的世界。

晚泥盆世大灭绝事件

地质史的单位从大到小有宙—代—纪—世—期5个层级，一个代通常有数亿年，一个纪有5000-8000万年，一个世是几百万到2000万年。生物大灭绝通常发生在两代或两纪之交的几万年到几十万年间。

但却有这样一个世，整个世都在发生着大灭绝，这个世就是晚泥盆世。这次大灭绝称为晚泥盆世大灭绝，从距今3.77亿年前一直持续到3.59亿年前，是显生宙的第二次生物大灭绝，也是持续时间最长的一次灭绝事件。

泥盆纪的世界：盾皮鱼称霸，总鳍鱼登陆

这场灾难的起因，被认为是发生在今西伯利亚地区的一次超级火山爆发。然而，有专家指出，这场大浩劫能持续1800万年之久，植物在其中起到了推波助澜的作用。

植物早在泥盆纪之前就已经登上了陆地，当时陆地还没有以活的植物为食的动物，饥饿又无能的节肢动物只能取食植物遗体碎屑。那个时代真的是植物发展的黄金时期，在泥盆纪之初，陆地植物最高只有30厘米，到泥盆纪结束之际，大型蕨类已经可以长到30米，增高了100倍。植物在泥盆纪迅速蔓延到陆地的每一个角落，形成了世界性的原始森林。

晚泥盆世的陆地：植物和昆虫的天堂

在植物强烈的光合作用下，大气中的氧浓度从晚泥盆世开始节节攀升，到石炭纪达到地球有史以来的最高峰。然而，这场海洋生物的灾难就发生在这个富氧时代，凶手之一就是地球之肺——植物。

陆地上本来是没有土壤的，森林主导了风化作用，从岩石中分解出无机盐，这正是植物所需要的肥料。雨水将无机盐冲进海里，引起了藻类的大量繁殖，导致了水体富营养化，耗尽了海洋里的氧气。大量的海洋生物就在海洋缺氧的环境中窒息而死。

水体富营养化

植物释放氧气的同时抽掉了大气中的温室气体二氧化碳，导致地球降温，不仅完全解除了超级火山爆发造成的温室效应，还使地球坠入了冰期。很多海洋生物因承受不了忽热忽冷的气温骤变而死亡。冰川的形成导致海平面下降，海洋生物赖以生存的浅海区域暴露出海面。

这次大灭绝中损失最惨重的就是珊瑚礁，海水缺氧和海平面下降对它们是致命的。其他的无脊椎动物如三叶虫、腕足动物和菊石，都遭到了不同程度的重创。

泥盆纪霸主：邓氏鱼

古鱼类中的盾皮鱼、肉鳍鱼和无颌鱼，要么灭绝，要么损失惨重，只有少数种类残存至今。泥盆纪海洋霸主、有史以来最大的盾皮鱼类——邓氏鱼，体长6-7米，也在这场灾难中灭绝了。幸存的古鲨类体长不超过一米，其他的鱼类多数都只有十几厘米。脊椎动物遭此重创，4000万年之后才重新走上大型化。

在晚泥盆世的陆地，没有什么能阻挡植物和节肢动物的活跃进化，它们在氧气过剩的环境中持续繁荣。地球呈现出冰火两重天的态势，陆地上生机无限，海洋里尸殍遍野。

晚泥盆世的海洋：一片地狱

进化机遇：晚泥盆世大灭绝发生时，地球上有充足的氧气，但海洋动物的鳃无法摄取空气中的氧，只能活活被窒息而死。海洋曾经是地球生命的摇篮，在晚泥盆世却成为一片地狱。

要么死亡，要么离开海洋。在晚泥盆世居于统治地位的盾皮鱼就此全部灭绝，肉鳍鱼也遭到重创，但它们不甘心坐以待毙，而是进化出了可以呼吸空气中的氧气的肺，和适于在陆地上行走的四肢。

就在海洋生物正在经历着水深火热的时候，最早的四足动物——鱼石螈成功登陆，来到了生机勃勃的陆地。这第一批四足动物，就是后来两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物的共同祖先，没有它们就没有后来的恐龙，以及今天的人类。

鱼石螈登陆

当四足动物演化到爬行动物阶段，就已经成为陆地上无可争议的主宰。爬行动物演化出了专门取食植物的植食性动物，从而控制住了植物的无节制蔓延。植物的黄金时代结束了，动物和植物的关系终于实现了平衡，地球大气中的氧气浓度此后一直保持在20%上下，再也没有晚泥盆世那么剧烈的波动了。

给我们的启示

上面两次氧气和植物带来的灾难，给我们三点启示：

第一，氧气不是越多越好，而是够用就行。早期的原始生命适应了大气中只有微量氧，当氧气浓度上升到4%，它们就遭到了灭顶之灾。我们人类和现代生物最适应的就是现在21%的氧气浓度，过高的氧气浓度会对我们机体产生损害。人在纯氧环境中只能存活很短的一段时间，所以医学上的吸氧最多也只能用60%的氧气。

地球之肺：热带雨林

第二，动物和植物需要平衡，植物也不是越多越好，无节制蔓延的植物也会对环境造成破坏。新生代以来，由于气候转为干冷，森林渐渐衰退，大气中氧气浓度一直呈下降趋势，从26%下降到今天的21%。现在森林的破坏和海洋的污染，会加速氧气浓度下降的趋势，因此当务之急就是保护好地球的两叶肺。

第三，每一次生物大灭绝都是一次进化机遇，不适者被淘汰为适者的发展铺平了道路，正是无数次史前灾难造就了今天的世界。