生物體型大小受大氣含氧量影響，那麼大氣含氧量又是由什麼決定的呢？

11-29

剛看了另一個問題的答案，談到遠古時期地球大氣含氧量高，所以進化了各種變態的巨型生物，那麼大氣含氧量為什麼會變化？它受哪些因素影響？

瀉藥。

我編輯了你的問題，加上了那張大氣含氧量變化的圖。

自地球誕生以來影響地球大氣含氧量的首要因素是進化出了綠色植物，是綠色植物創造了地球大氣的富氧環境。

而一旦植物已經繁盛，影響大氣含氧量的主要因素（基本上可認為是唯一因素）就是火山活動的劇烈程度。

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先說植物創造氧氣。

地球上的氧氣，幾乎全部依賴植物的光合作用，把二氧化碳轉化成氧氣。如果沒有植物，地球大氣基本上不會有氧氣的，如果現在植物突然滅絕，現有的氧氣會在幾百萬年之內消耗殆盡。我們知道氧氣是一種活潑的氧化劑，它們不能在大氣中長期穩定地存在，而是隨時隨地伺機臨幸各種還原劑（各種金屬、有機物如烴類、低價氧化物等）。請參考沒有植物的金星、火星。

有人可能會說，太陽的紫外線、X射線會擊碎空氣中的水分子，把它分解為氫和氧……

是的，在大氣頂層，紫外線X射線強到足以分解水分子，可惜的是，地球大氣中幾乎所有的水分子都在對流層中而不在頂層，因為對流層頂太冷，水分子在越過對流層頂之前基本上都已經凝結成雨水降下來了。

所以你看到了，那條曲線中最早的一段時期，地球大氣中氧氣含量是極低的，因為那時候還沒有植物或沒有多少植物。

隨後發生了所謂的「寒武紀生物大爆發」，一般主流觀點認為爆發的原因就是植物的出現導致氧氣含量提高，為更多的動植物營造了良好的生態環境，而這樣好的環境又反過來促使植物更加繁盛，從而製造更多的氧氣。

正反饋了，世界似乎越來越美好。

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在寒武紀之後，植物一路高歌猛進，快速發展，然後……很快就撞到了天花板。

我們來看看現在地球大氣的成分（不包含水蒸氣，因為水蒸氣在不同地方不同季節變化極大）：
氮…………………………78%
氧…………………………21%
氬………………………0.94%
其它所有成分…………0.06%

製造氧氣的原料二氧化碳呢？——被包含在那「其它所有成分里」，也就是說，二氧化碳撐破了超不過0.06%。

植物們太強悍了，它們已經把幾乎所有二氧化碳都轉化成了氧氣！跪了！

實際上這樣的情況在寒武紀之後很快就出現了。在之後的地質歷史時期，除非剛發生大滅絕，否則地球大氣中二氧化碳含量始終是很低的。

所以有人以為把人類滅絕，順便滅掉一大票動物，讓森林草原在沒有動物啃食的情況下空前繁榮，地球上氧氣就可望恢復到35%或者更高，那是不切實際的幻想，在目前的地質運動狀態下，甚至沒有任何辦法讓地球的大氣含氧量達到22%。

那麼曾經的35%是怎麼實現的呢？很簡單，在那段時間火山超級頻繁，噴出了大量的二氧化碳，然後植物有了充分的原料，把它們（幾乎）全部都變成了氧氣。

其實大氣含氧量最高的時期，也就是地質歷史上煤炭形成的最高峰時期，因為二氧化碳多，原料多，所以支持更多的植物存在。基本上，測一下大氣含氧量就可以計算出地球上現存所有植物的總量（具體計算過程可能相當複雜，在這裡我就不算了）。

另外，說一個悲催的事實：地球自形成以來，總趨勢是逐漸冷卻的，在未來漫長的歲月里，火山活動將逐漸趨於平息，二氧化碳的供應會越來越少，大氣含氧量也會越來越低，直至把所有人類都悶死（如果那時人類的科技還沒有發展出應對方法的話），這種局面可能會在很多億年後出現。

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補充：關於含氧量變化圖上，大約2.4-2.5億年前的氧氣含量極低值（低到15%以下）。

我們可以注意到，這個時間正好和生物史上著名的「大滅絕」相同。

同時，這個時間又正好和泛大陸的形成吻合。

關於大滅絕的原因，現在眾說紛紜，我也無法判斷究竟哪一個是正解。

不過我們可以確認以下事實：

1、泛大陸的形成並穩定地存在一定時間，將導致造山運動和火山活動的減少，從而減少地球大氣中二氧化碳的來源，並進一步減少氧氣的來源；
2、泛大陸的形成導致全球海岸線長度縮短，不臨海的內陸地區面積增加，通常會導致陸地乾旱沙漠地球增加，陸地植物總量大幅度減少，並有可能導致地球植物總量減少，從而降低通過植物光合作用消耗二氧化碳製造氧氣的能力；
3、許多動物，尤其是新陳代謝迅速的高等動物，基本上沒有能在低至15%的含氧量下存活的。

總之，究竟是因為別的原因先發生大滅絕，植物大量滅絕，導致製造氧氣能力的降低，從而引起了氧氣含量降低呢？還是因為火山活動減少，導致二氧化碳供應不足，氧氣含量下降才導致了大滅絕呢？抑或是兩者相互促進，交替上升，形成惡性循環？目前尚無定論。

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再補充：感謝庄容關於碳酸-硅酸鹽循環的評論對我的提醒。

需要糾正前面的一點小錯誤，即影響氧氣含量的因素還有碳酸-硅酸鹽循環。

二氧化碳被火山噴出之後，被植物光合作用轉化為氧氣，氧氣再被植物自己的呼吸、動物的呼吸、各種有機物的燃燒重新變回二氧化碳，如果沒有碳酸-硅酸鹽循環的話，地球大氣中氧氣+二氧化碳的總量會越來越高。

但事實是氧氣並沒有單調增加，相反，在達到高點後就開始下降了，這一過程起主要作用的就是碳酸-硅酸鹽循環，當然，其它非碳的還原性物質（鐵、硫等）的氧化也會消耗氧氣，但因為量太小可以忽略不計。

因此我們可以得出下面的結論：在植物繁盛，沒有發生大滅絕的前提下，地球大氣中的氧氣含量是由火山作用和碳酸-硅酸鹽循環作用平衡的，當火山噴出二氧化碳的速率超過碳酸-硅酸鹽循環導致二氧化碳被封存在岩石中的速率的時候，大氣含氧量上升，反之則下降。考慮到植物大滅絕的情況，火山作用與碳酸-硅酸鹽循環作用決定的是大氣中氧氣+二氧化碳的總量。

由二氧化碳的多少決定吧。。如果空氣中的氮氣全部變成二氧化碳。。幾千萬年後，含氧量會高得爆炸吧。。

為什麼看的人還不少，回答問題的卻只有一個呢？各位看客請留下你們寶貴的觀點吧！