Question

如果地球的氧气含量突然增加一倍，会发生什么？

Answer 1

早期地球大气中二氧化碳含量非常高，直到蓝藻等生物的出现，它们通过光合作用排放出了大量的氧气，大气中氧气含量逐渐升高，生命才有了进一步演化的机会。

目前地球上大气中氧气含量为21%，数百万年来动植物早已经适应了如今的生态环境，一旦这个平衡被打破，氧气含量增加2倍，地球将会上演新一轮的生物大灭绝，食物链也将重塑，处于食物链下游的节肢动物会再次崛起。而这一幕在距今3亿年前的石炭纪曾经发生过。

地球生物的影响

历史 上曾经出现过一个氧气浓度远超当今地球的纪元时代。石炭纪起始于距今2.55亿年前，在6500万年的历程中，植物极为茂密，森林沼泽遍布整个大陆，这一纪元的地质层中煤炭众多，因此得名石炭纪。

而石炭纪最著名的除了巨量煤炭外，还要当属那些体型庞大的虫子。石炭纪气候湿润，蕨类植物繁盛，针叶林几乎覆盖了整个盘古大陆，大气中氧气的含量达到了35%，高氧环境下，不依靠肺部呼吸的节肢动物迎来了发展的黄金时期，石炭纪是巨虫主宰的时代。

节肢动物身体构造与哺乳动物不同，其体内没有肺部，而维持生命的氧气通过遍布体壁的管状结构来进行气体交换，这样的呼吸方式利用氧气的效率极高。彼时空气中含氧量高，节肢动物进行新陈代谢的速度加快，为了避免氧气中毒，节肢动物的体型会增大很多。

当然，远古时代肉食者比较多，节肢动物为了避免沦为食物，只能把体型变大到让对手望而却步才行。 所以才有了1米长的蝎子，翼展长达1米的蜻蜓，2米多的蜈蚣，3米多的马陆等 。

当然，如今的昆虫想再次变成巨虫，需要花费无比漫长的时间，而人类作为如今地球的霸主，根本不会让昆虫有卷土重来的机会，会毫不犹豫的干掉有威胁的物种。

大气中氧气含量增加，臭氧层体积也会相应的加大，地球上照射到地面的紫外线会相应的减少，自然光导致的光合作用会增强，植物的体积会膨胀，植被的数量会空前的繁盛。

部分动物会因为不适用氧气的变化而灭绝，尤其是一些厌氧生物，但是大量的动物为了应对环境的变化，体型都会迎来爆炸性增长。大型动物与巨虫孰强孰弱？

实际上，哺乳动物与鸟类还是要占据优势的，但鸟类的翅膀骨骼内部中空，一旦支撑不了体重时，也许会以鸵鸟类的新面目出现。虽然恐龙也是因为含氧量增加从而称霸地球，但恐龙这种消失在 历史 长河中的物种，已经无法在出现了。不过对于人类来说，未必是一件好事。

人类的适应能力很强，从平原地带到海拔高的缺氧地带，经过调整后就能够适应下来。而空气中的氧气适当增加的话，人类的呼吸系统会更加的舒服，新陈代谢加快，精力会更旺盛。

一旦氧气含量达到2倍的话，人体内部平衡将会打破，甚至出现醉氧现象。如果人体不能够适应富氧环境的话，体内的新陈代谢速率加快，食物含量会增加，但寿命却会减少。

当然，人类有多个办法可以处理氧气增加的难题，比如口罩遮鼻，减少呼吸中的进氧量，去高海拔地区躲避等等，等到身体适应了环境中的氧气量后，也许会迎来新的变化。人类的身体也许会跟着动植物而增加，到时候人人的身高都不亚于姚明。

氧气增加，燃烧效率会增加，地壳活动会更剧烈，火山喷发现象会时有发生，再加上茂盛的植被森林，地球上的火灾会更频繁的出现。

石炭纪由于持续了数千万年，导致植物形成了一层厚厚的煤炭层，而一场大火点燃了整个煤炭层，并且蔓延到了全球。燃烧产生了大量的温室气体与有毒气体，使得地球温度升高，无数动植物死亡。氧气增加后，类似这一幕也许不会直接上演，但蝴蝶效应会持续深层次的影响地球。

类似澳大利亚的山火将会更频繁的出现，温室效应会愈发的难以控制，生态圈会洗牌，当然，机遇也会出现。

比如畜牧业迎来黄金的发展机会，鸡鸭鹅体型膨胀，就连昆虫也变成了食物，我们在餐桌上的食材会数不胜数 。

答：如果地球的氧气增加一倍，昆虫和节肢动物会朝着大体型方向进化；一亿年，人类就骑着皮皮虾出行吧！

目前地球表面的平均含氧量为21%，这个指的是氧气的体积百分比，不是质量百分比；如果含氧量增加到42%，实际上氧气的总量差不多要翻3倍；氧气总量翻一倍后，实际含氧量约为34%。

对于34%的含氧量，几乎正好是3亿年前石炭纪至三叠纪时期的含氧量（35%），那时候又被称作“巨虫时代”，有长达1米多的蜻蜓，3米多的马陆（俗称千脚虫），半米高的蜘蛛，都和含氧量有着密切关系。

含氧量对人体的影响大致如下：

（1）低于10%，几乎困难，意识丧失，几分钟就能致命；

（2）10%~15%，呼吸急促，嘴唇发紫；

（3）15%~19%，头晕发困，工作效率大大降低；

（4）19%~24%，正常范围；

（5）24%~30%，富氧浓度，人体生存最佳氧气浓度，精神表现旺盛；

（6）30%~50%，高氧浓度，人体可以慢慢适应，但是难以预测是否会导致其他病变；

（7）50%~90%，短时间内人体不适，长时间可致命；

（8）大于90%，几分钟可致命，只有特殊场合才用如此高的浓度给人呼吸，比如抢救重伤病人；

在3.55亿年前到2.5亿年前之间，属于石炭纪和三叠纪时期，因为前一段泥盆纪时期蕨类植物和裸子植物崛起，那时候陆地生物还太少，使得接下来的石炭纪氧含量剧增，达到了地球 历史 的最高值——平均35%。

高浓度的含氧量，对部分生物来说是致命的，但是对于某些生物却非常有利，尤其是昆虫，因为昆虫不用肺呼吸，在含氧量低时只能缩小体型来保证氧气供应。

一旦含氧量增高，昆虫的呼吸系统就可以支持更大的体型，或许皮皮虾也能长到两米长；而且昆虫的外骨骼结构，在对抗哺乳动物时有着天生的优势，最终昆虫的体型会越来越大，直到超过哺乳动物。

而且高浓度的氧气，能大大加快人的新陈代谢功能，总体上会趋向于降低人类的平均寿命，所以，氧气浓度还是保持在适当的水平比较好。

氧气，对于地球上的大多数生物来说，都是必不可少的元素。不仅如此，大气中氧气含量的多少也左右着地球生物的演化过程。比如， 早期地球上的生命都是厌氧生物，随着大氧化事件出现，地球迎来了巨虫时代，后来氧气浓度减少，巨虫也被淘汰 。

也就是说，氧气浓度的比例，决定着地球上存在的生命种类。目前我们人类之所以能够在这个时代生存，就是因为我们适应着目前地球上的氧气浓度。

但如果地球上的氧气突然增加一倍，或许包含人类在内的许多生物都难逃灭绝的威胁 。

对生物的影响

目前，地球的大气成分中的氧气含量约为21%，如果氧气增加一倍，那么大气中的氧气含量约为42%。这里补充一下： 目前地球上大部分生物的氧气适应范围为35%以 下 。

突然之间人体吸入纯度比之前高一倍的氧气，容易出现醉氧，甚至氧中毒。原理是这样的，由于氧元素是一种非常活跃元素，因此氧自由基进入人体后会到处流窜，攻击和杀死各种身体细胞，会导致身体无法正常工作，甚至会出现器官代谢出现问题，以及出现各种功能障碍，比如：引起血管硬化，记忆力衰退，老年痴呆等，还会使得人体老化得更快。

如果长时间处于高浓度氧气的环境，就会出现氧中毒，甚至会因为呼吸衰竭而死 。注意一下，并不是全部人都会因为氧中毒而死，如果有些人生活在高原上，则会更适应环境。

这是因为气压伴随着海拔高度不断下降，海拔3000米以内，海拔每上升1000米，气压减少10Kpa，氧气含量也随着减少。

比如，海拔4000米左右的气压约为54.9 千帕，标准大气压为101.325kPa，是标准大气压的0.54倍。

如果全球发生大氧化事件，那么高原上的氧气含量会低于平原地区，单纯从氧含量来说，高原相对于平原而言更宜居。

对地球的影响

在2.9亿年前的石炭纪，地球处于大氧化时期，空气中氧气浓度约为35%，甚至有时达到了45%，是今天氧气浓度的两倍还要多。

在这个时期，地球上的生物有两栖动物和巨型昆虫。由于没有天敌，再加上它们适应富养环境，因此在此时的地球上，它们是地球的霸主。

值得注意的是，无论是两栖动物，还是昆虫，它们的体型都非常巨大，在石炭纪时代，一种名叫巨脉蜻蜓的物种，展开双翼时，体型可达95cm，是今天的五倍。

除了巨脉蜻蜓外，石炭纪还有很多昆虫以及两栖动物体型都非常巨大，甚至有些两栖动物以爬行动物为食。

在生活中，如果想要发生燃烧反应，需要满足三个条件： 可燃物，助燃剂，着火点。而氧气就是助燃剂。

不仅如此，氧气的浓度还影响着燃烧反应的完全程度，高中时我们做实验时会知道，如果在一个封闭的烧瓶内放一个点燃的蜡烛，那么等烧瓶内的氧气被消耗完后，蜡烛就会自动熄灭。

但是，如果在烧瓶内燃烧时，我们可以通过一个管子往里面添加浓度较高的氧气，那么蜡烛燃烧的程度将会剧烈，也就是蜡烛发出的光会更亮。

当氧气浓度大于25%时，会导致燃烧剧烈，当氧气浓度大于30%时，可引起爆炸性燃烧。

因此，一旦发生火灾，将会引起大规模连环反应。

2.9亿年前的石炭纪生物大灭绝，就是因为氧气含量过高，导致火灾频发。

这是因为当时石炭纪植物资源非常茂密，产生了大量的劣质煤褐煤（褐煤会在时间的推移下，成为优质煤），预估褐煤的厚度约为30米，而极高的含氧量导致大火极其容易扩散，因此大批动物被直接烧死，还有一批动植物失去栖息地而灭绝。

据科学家推算，大火开始后的10年，地球上50%的地区仍在继续燃烧，仅有部分地区由于山河的阻拦才没有全部燃烧。

即使如此，由于地球大火的波及，空气中有毒气体增加，又间接导致一大批物种灭绝；而且大火导致温室气体增加，因此在大火发生的100年后，全球平均气温达到了30度左右，又有一大批生物灭绝。

这场灭绝又被称为石炭纪生物大灭绝，约有46%的物种在此消亡。

虽然我们这个时期没有大量的煤炭可供燃烧，但我们所在的地球仍有很多可燃物，因此当空气中的氧气增加一倍时，发生在泥炭纪时期的生物大灭绝，很有可能再度重现。