為什麼動物吸氧呼二氧化碳（呼吸），正好植物吸二氧化碳呼氧(光合)？是巧合嗎？還是有什麼歷史原因？

01-03

問題更正：
題中所提呼吸泛指生物與環境的氣體交換，只是植物的呼吸作用較光合作用弱的多，所以被我主動忽略了。
謝謝各位指正。我非生物專業，只是出於好奇提問，所以有些專業名詞和概念的錯誤還望包含和指正，謝謝

自力更生版：

bing搜「大氧化事件」

引進技術版：

科學網-氧氣毒性的發現 - 孫學軍的博文

科學網-大氧化事件和線粒體的產生 - 孫學軍的博文

快餐版：

凡「化學性質活潑」者，都可視為對生命有「潛在殺傷性」的物質。氧氣也不例外。

我們更熟悉的碘酒/碘伏，實際上就是利用碘的強氧化性殺菌消毒。

最初，因為氧氣「化學性質活潑」，非常容易和其他物質發生氧化-還原反應，地球原始大氣氧含量極低——就好像除了隕鐵，地球上不存在單質鐵礦一樣：無他，鐵的化學性質太「活潑」，容易和其他物質發生氧化-還原反應。

大約26億年前，地質證據顯示，大氣中氧含量大幅增加。具體原因未知，一般認為是某種可以光合作用、排出廢氣是氧的藻類所致。

前面提到，氧的氧化能力對於生物來說是一種「毒」。氧濃度大增，自然就要導致無法適應高氧環境的生物絕滅（因為某種原因，受空氣中氧影響較小的環境除外）；最終，能夠適應氧氣環境的生物就被篩選出來了。

另一方面，氧的化學性質「活潑」也使得高效率的能量儲存/釋放成為可能。

某些適應氧氣環境的生物並未停留在「抗（氧）毒然後苟延殘喘」這個層面上，而是變「毒」為寶，利用氧相關反應來儲存/獲得能量。這就使得它們在生存競爭中佔據優勢。

一個常見的誤解，是把自然選擇理論當作「進」化論。其實並不是的。

正確說法應該是「演化論」：生物演化到更能適應環境的形態；環境可能因為種種原因而改變；改變的環境迫使生物適應自己……

26億年前的某些生物高度適應了無氧環境，它們極度繁盛；但它們的繁盛導致大量排出氧氣，使得地球大氣有了極強氧化性，反過來殺死了它們中的大多數；然後，所有生物開始跟著氧氣指揮棒轉向……

至於二氧化碳，那只是因為地球被碳基生命主導，就地取材而已……

繼續追問為何是碳和氧的話……那和它們的化學性質、丰度等諸多要素有關。

就是歷史原因，地球大氣的主要組成因為生物的出現經歷了幾次重大的轉變。最初生物出現之前的大氣氧氣含量極低，那時候海洋湖澤里都是原始的微生物，都是厭氧菌。不能利用氧也不會產生氧，現在很多極端的環境也有類似的細菌。隨後一段時間，大洋里突然出現了一類類似藍藻能夠進行光合作用的原始生物。它們能利用太陽的能量，比原始化學能生物的競爭能力高多了，隨後大氣含氧量一路飆升，很多厭氧菌都因此滅絕。正因為氧氣含量高，又進化出了利用氧氣進行氧化作用產生能量維持生存的生物。這類生物和現代的動植物關係就很近了。所以我們能看到化石的上古時期乃至白堊紀的古生物的體型非常巨大，因為超高的氧含量能夠支撐起它們的巨大體型身體中所有細胞的呼吸作用。再到後來，隨著動物的活動和動植物的平衡，氧氣含量逐漸降低，動植物的體型也慢慢縮小了。打了這麼多都是我推理的，僅憑以前看過的一些東西的印象，沒有啥科學依據，哈哈哈。

我老婆讓我幫她回答說是上帝安排的。

不用邀，我自己來忽悠一個答案。

其實不止動物用氧氣啦。大多數生物都用氧氣。為什麼用氧氣？這其實是一個經濟問題：因為生物使用氧氣產生能量不但「便宜」而且「效率高」：

氧氣在大氣成分中的含量高，佔21%，所以容易獲得（便宜）
消耗一個葡萄糖的情況下，氧氣氧化釋放的能量比無氧氧化釋放的能量多（效率高）

這給採用有氧呼吸的生物帶來極大競爭優勢。當然這不是地球生物初始狀態就有的。要回答你問題中的植物，必須看看生物進化。

下面回到地球早期，大概4億年前，生命（生物）在原始地球上出現。

據諸多材料顯示，地球早期大氣缺少氧氣，多為二氧化碳，甲烷，氨氣，氮氣，氫氣，和其他惰性氣體。那麼早期生物採用的呼吸方式是？這是中學生物考題，答案是無氧呼吸。這個問題肯定是出題人拍著腦門想出來的。目的是為了考呼吸作用和原始地球大氣成分這兩個知識點。我也可以負責任的拍拍屁股說這個答案99%不對。

中學生物書中所說的無氧呼吸是指的無氧環境中的糖發酵。糖發酵需要原材料葡萄糖（或其他糖）各種酶，以及關鍵分子NADP+。原始生物所生存的環境中應該不會有葡萄糖和NADP+這兩個牛掰的分子，更不用說發酵所需的酶。這些都是生物後期演化產物。

生物呼吸作用本質是將有還原性的高能分子（高能是相對於處在氧化態的電子受體分子來說）裂解，釋放高能電子，將電子逐級傳遞到氧化態的電子受體，中間不斷釋放能量的過程。早期大氣和地球表面有氫氣，甲烷，氨氣等可能作為高能分子裂解，而硫酸鹽，和硝酸鹽一類的物質，可以作為電子受體。但是，還有一個關鍵因素，那就是所需要的酶。酶的本質蛋白質，是對早期生物（很可能只有簡單的RNA和DNA）來說是非常高級的分子。雖然RNA可以有催化作用，但我個人猜測，原始生物很可能在太陽光的輔助下，對高能有機分子光裂解。

當然我無法證明這個猜測，所以考試請選無氧呼吸。

後來光合作用中的光反應出現，生物開始直接光裂解水（前面猜測的光裂解其他高能分子的機制是光反應的前身）。光裂解水之所以會的出現，大概是因為地球表面高能分子如氫氣，甲烷，氨氣等被大量消耗，迫使生物採取其他方式獲取能量。生物之所以一開始不裂解水，是因為裂解水比裂解其他高能分子困難的多。光反應出現也給具有此種功能的生物以極大的競爭優勢。還是上述原因「價格」和「效率」：

因為光容易獲得
水到處都有

此時大氣中的氧氣開始增多。之前早期生物的代謝廢物，因為氧氣的增多，可以進一步被生物利用（即進一步氧化，如甲烷最終可以被氧化生成水和二氧化碳）。

最後光合作用的暗反應（固定二氧化碳那一步）的出現，讓生物可以存儲多餘的能量存儲起來，在需要的時候隨時使用或者傳給自己的後代。這又給具有暗反應的生物有巨大的優勢，想像一下：你可以在油價低的時候買進石油，然後再需要的時候用，或者傳給後代，這是多麼的爽。換一句話說，就是降低了平均成本和機會成本，間接的提高了資源的使用效率。

不幸的是，隨著光合生物增多，大氣中氧氣的增多，曾經的巨大優勢也變成了劣勢。其他生物可以靠進食光合生物獲得高能分子，並且使用光合生物產生的氧氣氧化這些高能分子獲得能量。

說到這裡，你就會發現，這一系列的進化包含了三個過程：

氫氣，氨氣，甲烷，光裂解（或者原始的無氧呼吸）將電子傳遞給硫酸鹽和硝酸鹽的能量生產過程，是單向的，只消耗高能分子，不產生高能分子。迫使另外一種產能方式出現，那就是光合作用。
光合作用和呼吸作用正好打了一個循環，本質就是光碟機動的化學電子泵。自養生物可以自己通過有氧呼吸釋將糖分解獲得能量並且放水和二氧化碳，同時通過光合作用將自己產生的水和二氧化碳合成糖
其實光合生物（自養生物）本身可以在地球上自給自足。異樣生物（只有呼吸作用的生物）為啥會出現呢？這是一個博弈過程。既然自養生物能造食物，異樣生物幹嘛要維持一個光合系統自己造食物，直接奪取就可以了（前提條件：奪取成本遠小於自造食物成本）。自養生物也不傻，所以進化出了各種抵禦機制。同時，如果自養生物被消滅太多，食物和氧氣短缺，異養生物也會減少。

過程1和2是一個系統逐漸進入自循環的過程；過程3是一個系統自己博弈找平衡的過程。

這就可以回答你的問題了：

這不是巧合，是系統進化和演化的必然。過程3的博弈過程也是必然產生的。
但是又是巧合，地球上的複雜化學成分和適宜的環境滿足了電子供體和受體循環往複的過程。

本文中不停地提到「價格」和「效率」，說得像是再說經濟。其實經濟活動和生物進化很像。

嚴格的說吸二氧化碳呼氧氣這不是呼吸系統，是光合作用的結果。把水和二氧化碳合成有機物釋放氧氣提供自身需要

植物本身也是進行有氧呼吸的，只是被光合作用掩蓋了，植物的無氧呼吸主要產生酒精乳酸

那麼高等生物為什麼普遍進行有氧呼吸？一方面是地球演變，適者生存原因另一方面

生物進行有氧呼吸在於對生物氧化過程中產生的主要還原性電子載體通過一系列酶催化和連續的氧化還原反應逐漸失去電子讓氫質子和氧生成水並釋放能量以讓ADP磷酸化生成ATP，為生命活動提供基本需求。

換句話說動物之所以要呼吸是因為氧化反應提供的生命能量，之所以有氧呼吸是因為氧化反應對氧氣的需要

當然低等生物也有不少進行無氧呼吸

無氧呼吸主要是沒有分子氧參與的不完全氧化反應，雖然也是可以，但對能量的釋放比有氧呼吸小的多

有氧無氧在第一階段都是葡萄糖在無氧條件下分解為丙酮酸的過程。

C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi=2CH3COCOOH+2NADH2+2ATP

之後無氧呼吸丙酮酸在不同酶的催化作用下，或脫羧形成乙醛，再被還原成乙醇；或直接被還原生成乳酸。

所以無氧呼吸對有機物分解是不徹底的，和有氧呼吸中葡萄糖徹底分解成水和二氧化碳以及呼吸鏈上氧化作用釋放的能量和ADP的磷酸化作用偶聯起來，形成大量ATP提供能量相比較能量提供存在明顯差異。大概差了十幾倍（具體數值忘了記得十幾倍了）

為了維持行動需要，所以動物普遍有氧呼吸，靠無氧呼吸供給不足啊

補充下您說的巧合問題，之前提到地球演變，原因之一就是海藻的「製造氧氣」所以適者生存。

但單純適者生存只要不會被氧氣毒死就好了，使用有氧呼吸應該是生物的進化必然，因為能量提供大

所以看上去巧合的植物「製造」氧氣動物「消化」氧氣

不利用氧氣進行新陳代謝的生物絕大部分都被植物毒死了，或者根本無法發展出複雜結構並佔領足夠多的生態位。

反過來說，如果依靠氮循環的某種生物在某個星球佔主流，那麼可能就會出現「植物排除氮氣吸收二氧化氮，動物吸收氮氣排出二氧化氮」。

進化史的結果。

光合作用是生產過程，吸入二氧化碳放出氧；氧化作用是個消費過程，吸入氧氣放出二氧化碳。

很明顯掠食比自主生產獲取能量的效率更高，自然動物的祖先在單細胞進化階段就放棄了自主生產而進化成為專業的掠食者而已。談不上巧合，不同環境下的進化路徑的選擇罷了。

藍綠藻太牛逼

我學的很淺顯，生化還差點掛科，所以我們不談很學術的東西，不講三羧酸循環和C4植物C5植物如何用氧和水固定來自光的能量。

單純的想瞎扯一下。

前面也有答主提到，藍藻統領全球的時候，製造出的氧氣殺掉了很多生物。也就是說，不能耐受氧氣的生物，從那個時候開始就被逐步替代，他們因為氧濃度的升高而自發GG。後來在進化的途中，能夠使用氧來參與代謝高效大量釋放能量的生物，，，應該是比其他生物獲得更好的生存下來的機會（當談話中提到應該,表示推測，表示這些都是不完全嚴謹有依據的，通俗的講，叫意淫）。然後這些可以利用氧的生物因為可以更高效的利用資源，獲得更好的生存機會，進化下去，形成大型一丟丟的生物。最後，形成現在的群落。

存在即合理，並不是偶然，之前那麼多死在進化路上的個體或者種群，是已然存活的我們的奠基者。

另外，植物也會呼吸作用。

植物吃的能量來自光，我們吃的能量來自食物。植物的呼吸和我們的呼吸。個人感覺，應該這樣一一對應。

把植物光和作用和動物的呼吸作用相比較，有點難度。就好比，把植物的呼吸作用（利用氧釋放二氧化碳）和我們吃素放在一起比較。

這不是偶然。

附一張植物。嘻嘻。

機緣巧合看過陳閱曾普通生物學，詳見此書。其實相關書籍都會提到。

生物與環境協同進化的結果。記不全了，如果有偏差，不負責任。

地球早期生命都是異養厭氧的，因為原始大氣沒有氧氣，隨著原始海洋中有機物消耗殆盡，出現了自養型生物，特別是藍藻這種光合自養型生物，開始積累氧氣，而有氧氧化比無氧氧化效率更高，具有有氧呼吸能力的生物顯然在競爭中更有優勢。

有機物的大量積累，使得異養型的動物有了出現條件。畢竟搶來的快。何況順便加速了物質循環和能量流動，最終造就現今生物圈。

此中還有真核細胞出現，各類群綠色植物相繼出現，等等重大歷史進程。好了就到這裡吧，再說我就情不自禁要念詩了。

糾正一點，吸氧氣呼出二氧化碳，是幾乎所有生物（這裡除去厭氧生物等）都要進行的。

然後從生物進化的角度考慮，地球上首先出現的我個人認為是利用地球本身能量的生物，例如熱泉生態系統的生物和硫細菌等等。但是地球本身能產生能量的地方不多啊，怎麼辦？這時候能利用太陽能的生物就應運而生了。最初是藍藻等原核生物，再到單細胞藻類，多細胞藻類，然後爬上陸地，苔蘚，蕨類，草本，木本......利用太陽能，勢必要儲存能量，這裡就有了「有機物」有機物的基本組成C H O，好的C O 二氧化碳中都有，那H呢？自然就是水了。水分子去掉H，自然就生成了氧氣。

但也有另一個分支，自己不生產有機物，靠掠奪植物生成的有機物來提供能量的，嗯，這就是動物了。

最後我們重新定義一下，「吸入二氧化碳，呼出氧氣」其根本上為生產有機物。這是只有能進行光合作用的生物可以進行的。「吸入氧氣呼出二氧化碳」其根本是分解有機物，為自身提供能量，這是動物也好，植物也好，微生物也好都需要做的。(厭氧菌等除外)

應該是進化史期間相互磨合的結果！

動植物都需要氧氣，只不過植物能進行光合作用，只為那個C，O出來了。但是，有機物能量的釋放需要氧氣的參與，所以動植物都需要氧氣，就想燃燒需要氧氣那樣。

沒有什麼歷史原因。是心理因素，典型的倖存者偏差。換句話說是以結果倒推結論。

不是巧合，而是動物在進化過程中，不適應這個客觀環境的都被淘汰了。

高票已經說得蠻好的了。

更簡單一點來說，並非巧合，只不過是順手罷了。氧氣被植物的光合作用當廢物排出，導致地球含氧量極度升高，於是其他生物在進化過程中無意開發出一套利用氧氣的機制後，意外地發現很好用，就被選擇保留下來了。就好比你在一個適宜種蘋果的地方，總不會非要去種荔枝來發展經濟吧？因地制宜。只是我們的因地制宜，是思考；而當時那些生物的選擇氧氣，是通過無數的突變、選擇才保留下來的。

適者生存，牽一髮而動全身。相互捆綁，自為其存。

適者生存，互相適應罷了。

植物呼吸也是吸氧氣呼二氧化碳的。至於產生氧氣的那叫光合作用。

曾經的雪球地球，就是因為氧氣含量太高，缺乏溫室氣體。

這個問題很好解釋，就是男人是棒棒，女人是洞洞一樣

蘑菇告訴我們光合作用絕不是巧合

這就是進化論造成的，當一個生產氧氣的生物出站後，就必然要產生消耗氧氣的生物來對他形成制約，以此來達到某種意義上的平衡。