一、 有毒的氧气45.7亿年前，地球形成了，形成之初的地球，遍地是火山，火山喷发带来了大量的水蒸气，这些水蒸气冷却下来后沉淀在地表的低洼地带形成了原始的海洋。 原始海洋想象图 图/网络 经过数亿年的缓慢演化，这些原始的海洋中出现了原始的生命。几乎一直到35亿年以前，整个地球上都是没有氧气的，从35亿年前开始，地球上演化出一些能够进行光合作用的细菌：蓝藻（又称蓝细菌）。这些细菌能够利用光照将空气中的二氧化碳变成有机物，但是会释放出一种副产物：氧气。 光合作用过程中，氧气是一种废气 氧气对当时的生命们其实是有毒的，因为那时候的海洋就是一种无氧环境，在无氧环境中长大的生命对于氧气是无法适应的。这些生命可能非常类似于我们如今农村里面大规模使用的沼气池里面的甲烷细菌，是非常讨厌氧气的，在有氧气的环境下甚至无法存活。（我们身边就有很多厌氧细菌：甲烷细菌、破伤风杆菌、肉毒杆菌等） 甲烷细菌 图/网络 破伤风杆菌 图/网络 在这个时候，地球氧气含量是非常低的，地球上的氧气对于大多数的生命来讲，是一种毒气。 二、 第一次大氧化事件但是生命的演化的目的其实很简单——遗传DNA。为了遗传DNA，就需要繁殖，为了繁殖，繁殖需要消耗大量的能量，因此，只要能够快速获得大量能量，就能够遗传更多的DNA。 光合作用相较于其他的能量获取方式，更有效率，且对于环境要求不高，有水有光有二氧化碳即可，因此那些使用光合作用获取能量的生物迅速繁衍起来，很快就扩散到了全球。我们现在在那些古老的岩层中就能够发现大量的化石证据：叠层石。 叠层石 图/网络 叠层石是一些光合作用细菌活动的遗迹化石，蓝藻之类的细菌，聚集在一起生长，在生长的过程中把水中的矿物质等胶结在了一起，从而形成了这种生物遗迹化石。 35亿年——25亿年之间，这些光合作用生物大量繁衍，向外排放光合作用的“废气”：氧气。在氧气向地球排放的过程中，这些氧气首先氧化了海洋，25亿年前的海洋中，存在有大量的二价铁（Fe2+），因此那时候的海洋颜色可能是绿色的。氧气首先将这些二价铁（Fe2+）氧化成为了三价铁（Fe3+），形成三氧化二铁（Fe2O3），三氧化二铁是赤红色的，且不溶于水，因此很快就沉淀到海底，形成了赤铁矿。 硫酸亚铁溶液，这就是二价铁的颜色 红色部分就是沉淀下来形成的铁矿 我们地球上现在开采的铁矿石，大约80%左右都是在大约25亿年前以这种方式形成的。这些赤铁矿在全世界各地都有分布，而且呈现条带状分布，因此又被称为条带状含铁建造，地质学家们就是通过条带状含铁建造来研究25亿年前的这次大氧化事件的。 条带状含铁建造细节图 在氧气将海洋中游离的铁消耗完毕后就进入到了大气中，从此以后地球的大气成分发生了彻底的改变：氧气含量升高了！那时候氧气的含量可能是现在水平（PAL）的1%—2%。 伴随着大气圈中氧气含量的增加，生物演化也发生了巨大的变化：真核生物出现了。真核生物是怎么出现的，至今还未有定论。但是真核生物出现的意义却非同一般，这些真核生物往往是需氧生物，它们利用氧气氧化体内的有机物，就好像一个放慢了过程的燃烧过程一样，在利用氧气进行呼吸的过程中，真核生物们获得了更多的能量，从而在演化过程中一骑绝尘，超越了原核生物们，成为地球上最重要的生物类型：现今地球上的鸟、兽、虫、鱼，这些可都是真核生物！ 三、 第二次大氧化事件在第一次大氧化事件之后，地球上的生命演化历程再一次进入了沉寂阶段，在往后的10亿年间，生物们的演化过程乏善可陈，这个阶段被科学家们称之为“无聊的10亿年”（boring billion 1000Ma）。 漫长的时光中，地球进入它形成后的第37亿年，此时地球再一次开始活跃起来。这是距现在8.5亿年前，地球逐渐开始进入到一个被叫做“雪球地球”的时期：地球整体被冰封，最寒冷时可能全球都被冰层覆盖。 雪球地球时期想象图 虽然地球被冰雪覆盖，但是神奇的是，地球上氧气含量再一次开始上升，从8.5亿年前—5.4亿年前，在这3亿年间，地球上的氧气含量突飞猛进，增加到了现在氧气含量（PAL）的5%—18%。这3亿年，被科学家们称为“咆哮的3亿年”（Roaring 300Ma）。
咆哮的3亿年中，氧气含量迅速升高 为什么这个时间内氧气含量会变化呢？科学家们目前的猜测是，在这段时间内，原先的罗迪尼亚超级大陆解体，而后又重新汇聚形成一个新的冈瓦纳古陆，在这个过程中形成一个环冈瓦纳超级山脉，这些山脉被快速风化侵蚀，从被侵蚀的岩石中释放出大量的基本营养物，包括铁和磷，从而激发了藻类与蓝细菌的爆发，大量的藻类和蓝细菌进行光合作用，从而让地球上的氧含量大量增加。
罗迪尼亚大陆
冈瓦纳大陆 这次大氧化事件导致了生物的快速演化，演化的结果就是埃迪卡拉纪生物化石的大量出现，这其中包括中国瓮安生物群中的动物胚胎化石、澳大利亚埃迪卡拉生物群、中国陕西高家山生物群中的带外骨骼动物化石和大量的蠕虫形化石。
瓮安生物群中的动物胚胎化石
埃迪卡拉生物群中的化石
埃迪卡拉生物群中的化石
中国陕西高家山生物群化石 四、 总结在地球演化历史的前40亿年间，氧气从无到有，从“毒气”到推动生命演化的有用气体，其实可以看作是地球与生命协同演化的一个过程：生命活动产生氧气、氧气制造铁矿、氧气推动真核生物出现、地球板块运动产生无机营养物质、无机营养物质导致更多氧气出现、更多氧气的出现又推动生命爆发性演化······
我们人类面临的挑战其实是如何在与地球的协同演化中不被淘汰掉——地球是不会毁灭的，地球上比现在温度高很多的时候有的是，地球上巨型火山爆发的时候也很多，陨石撞击地球也不止一次，但是就算是历经了五次生物大灭绝，地球上的生命依旧在演化！ 所以其实我们人类面临的问题是，不要成为那个消失掉的物种！ |
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