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在富氧环境下,生物为何普遍变大?

2021-05-02 07:35 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



前天瀚海狼山(匈奴狼山)曾经提到过,地球目前的大气氧气含量只有21%,但这并不是地球地质历史上大气氧气含量最高的时代。地球地质历史上氧气含量最高的时代,被认为氧气比例占据到大气含量的27%到28%,也就是高于今天的海平面氧气含量的30%以上。这种富氧高峰被认为可能有两个。一个出现在3.6亿年到3亿年前的石炭纪。此时的植物因为富氧而生长得特别巨大。蕨类植物动辄几十米到上百米高。这些巨型植物死亡后产生了大量的堆积,也就是今天煤炭地层的最大来源,因此这个时代就叫做石炭纪。另外一个富氧高峰可能出现在2到1.4亿年前的侏罗纪,此时全球遍地都是巨大的爬行动物,成为恐龙最繁盛的时代。因此地球一旦富氧,不论植物还是动物的体量都会同步的大规模加大。这已经是基本共识。但问题是,


一旦富氧,为何生物会普遍变大?这可能是自然选择的结果。首先要明白一个大前提,就是不论是植物还是动物,长得更加巨大,对本身和种群的好处;肯定是大于坏处的。不论是动物还是植物,一旦变得相对巨大,第一个好处就是变得更加长寿。比如巨大的树木,其生活年份就动辄数百甚至数千年不死。而小型植物一般都是一年一生。动物也一样,巨大的大象和蓝鲸的年龄都是80岁起步,不少可以活到120岁。而大部分小鼠只能有五六年的寿命。人类按照体型比例,正常寿命也就45岁左右。而古人的平均寿命也恰恰就是45到50岁。现代人普遍到了大象的寿命,是科技进步和人类在地球上占据绝对优势的结果。而且物种体积重量大了,天敌就少。遇到一般的伤害也可以更好地自愈。因此生物有追求体量和重量更大的天然要求。


地球生物有了让自己变得更大的天然需求,那么有条件变大的情况下,就要尽量的变大。除了部分细菌,动物和植物都是需要呼吸作用来发挥自身体内的物质和能量的循环。而呼吸本身又是很费能量的。比如人在睡眠的时候,最大的体内能源消耗部位就是呼吸肌。其实植物也一样,呼吸都需要高耗能。因此不论是动物还是植物,在氧气含量不变的情况下,本身体量和重量越大,那么呼吸系统就必须同步加大。而呼吸系统是很难快速放大的,这也是动物和植物不能突然变大的一个最拖后腿的因素。而在富氧环境下,呼吸系统不需要太大的能量,就可以满足机体的氧需求,最直接的体现就在昆虫身上。昆虫比较特殊,其呼吸除了通过呼吸器官,也就是原始的肺之外,昆虫还可以直接通过身体上的气孔呼吸。植物也有气孔。当然进化到人类身上只有鼻孔没气孔了。在大气高富氧的情况下,昆虫和大部分植物,只需要氧气体表自然渗透就可以满足大部分呼吸要求。


反倒用不上需要消耗很大能量的呼吸器官。因此泥炭纪的植物和昆虫都吓人的巨大。而植物的普遍变大又导致光合作用更强,氧气释放更多。植物和昆虫都变大了,食物链上的更多动物,也就有了吃不完的食物,自然也会跟着变大。此时地球迎来了史前最繁盛的时代。而如果地球的氧气含量一直如此之高。植物都长得铺天盖地,到处都是巨蟒巨虫,人类根本没有进化发展的空间。也正是因为地球被撞,氧气含量大降,恐龙要么团灭要么变成了小鸟依人。人类才有了发展进化的大前提。因此看起来一切都像是安排好的。其实不过是一个概率问题。


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