如果地球上的氧氣突然增加一倍,會發生怎樣的變化?為什麼?

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如果地球上的氧氣突然增加了一倍,從短期來看那估計就是災難了,目前地球大氣的含氧量是21%,如果增加一倍就是42%(幾乎達到地球古生代石炭紀的水平45%)。氧氣的毒性大約在氧氣濃度達到50%的時候表現出來,也就是說氧氣突然增加一倍也已經很接近氧氣變成人類的“毒氣”水平了。

而從長期來看,高氧環境會造成地球生態的劇烈變化。氧氣含量的上升而致使需氧生物的活動範圍擴大,厭氧生物退縮;生物的體型會因進化而變大,誕生許多巨型生物,尤其是昆蟲類和海洋生物。[頭條·小宇堂—未經許可嚴禁轉載]


氧氣的毒性

但並不是說氧氣沒有達到50%就沒有毒,實際上血液中輕微過飽和的氧含量就能導致身體內活性氧水平的提升。


氧氣毒性的生化基礎是氧氣被一個或兩個電子部分還原形成活性氧。活性氧是氧正常代謝的天然副產物,在細胞信號傳導中起著重要作用。高於正常的氧濃度會造成體內活性氧的產生增加。

氧氣是細胞新陳代謝所必需的,由血液供應給身體的各個部位。但當在高氧分壓下呼吸時,高氧狀況會迅速擴散開來,血管最豐富的組織最容易受到傷害。在外界壓力下,人體內活性氧的水平會急劇增加,這會破壞細胞結構並導致氧化應激。

上圖:高氧會導致線粒體的氧化應激壓力,嚴重的情況下將導致細胞凋亡或壞死。


氧化應激最活躍的產物之一是羥基自由基(·OH),它可引發細胞膜內的不飽和脂質的破壞性鏈式過氧化反應。高濃度的氧還會增加其他自由基的形成,如一氧化氮,過氧亞硝酸鹽和三氧化二氮,這些自由基會損害DNA和其他生物分子。雖然身體有許多抗氧化系統,如谷胱甘肽,SOD等等,可以防止氧化應激,但這些系統最終會在非常高的遊離氧濃度下不堪重負,而且細胞損傷的速度超過了預防或修復它的系統的能力時,就會導致細胞損傷和細胞死亡。


呼吸增加的氧分壓的結果是高氧,身體組織中的氧過量。根據暴露的類型,身體會受到不同的影響。中樞神經系統毒性是由於在高於大氣壓的情況下短時間暴露於高氧分壓引起的。在正常壓力下長時間暴露於氧氣水平增加會導致肺部和眼部的中毒表現,症狀可能包括定向障礙、呼吸問題和視力變化,如近視。長時間暴露於高於正常的氧分壓,或較短的暴露於非常高的氧分壓,可導致細胞膜的氧化損傷、肺泡塌陷、視網膜脫離和癲癇發作。


更高的火災發生率

我們都知道氧氣是助燃的,高濃度的氧氣將更加猛烈地促進燃燒。如果大氣中的氧氣濃度翻倍,那麼地球上火災的發生率也將成倍提升,而且不少案例則是自燃,像木柴和瀝青等物質很容易在高溫高氧下迅速自燃。人類面臨的不僅僅是體內的麻煩,而在體外也面臨更加嚴峻的火災多發環境。[頭條·小宇堂—未經許可嚴禁轉載]



巨型生物大爆發

地球歷史上氧氣含量最高的時代,都是巨型生物誕生的時代,例如石炭紀的巨型生物(3.55億年至2.95億年),那個時候因為植物極度繁盛,光合作用生成大量的氧氣使得地球大氣的氧氣濃度上升到了45%。那時的蜻蜓翅膀都有70cm寬,歸功於高氧氣含量。所以如果地球再次出現這種情況,估計又是一個巨型生物的世紀,但人類要活到那個時候應該是挺艱難的。

上圖:石炭紀的巨型蜻蜓。昆蟲依靠體表的多處氣孔來呼吸,氧氣含量與昆蟲的體型有密切關係。


總結

我們賴以生存的氧氣燃燒的是我們的生命。我們生活在一個極其有限的氧氣濃度範圍內卻自以為是這個世界的主宰,卻不知道稍微不慎就會被自然扼住喉嚨。


小宇堂


答:如果地球的氧氣增加一倍,昆蟲和節肢動物會朝著大體型方向進化;一億年,人類就騎著皮皮蝦出行吧!


目前地球表面的平均含氧量為21%,這個指的是氧氣的體積百分比,不是質量百分比;如果含氧量增加到42%,實際上氧氣的總量差不多要翻3倍;氧氣總量翻一倍後,實際含氧量約為34%。

對於34%的含氧量,幾乎正好是3億年前石炭紀至三疊紀時期的含氧量(35%),那時候又被稱作“巨蟲時代”,有長達1米多的蜻蜓,3米多的馬陸(俗稱千腳蟲),半米高的蜘蛛,都和含氧量有著密切關係。


含氧量對人體的影響大致如下:

(1)低於10%,幾乎困難,意識喪失,幾分鐘就能致命;

(2)10%~15%,呼吸急促,嘴唇發紫;

(3)15%~19%,頭暈發睏,工作效率大大降低;

(4)19%~24%,正常範圍;

(5)24%~30%,富氧濃度,人體生存最佳氧氣濃度,精神表現旺盛;

(6)30%~50%,高氧濃度,人體可以慢慢適應,但是難以預測是否會導致其他病變;

(7)50%~90%,短時間內人體不適,長時間可致命;

(8)大於90%,幾分鐘可致命,只有特殊場合才用如此高的濃度給人呼吸,比如搶救重傷病人;

在3.55億年前到2.5億年前之間,屬於石炭紀和三疊紀時期,因為前一段泥盆紀時期蕨類植物和裸子植物崛起,那時候陸地生物還太少,使得接下來的石炭紀氧含量劇增,達到了地球歷史的最高值——平均35%。


高濃度的含氧量,對部分生物來說是致命的,但是對於某些生物卻非常有利,尤其是昆蟲,因為昆蟲不用肺呼吸,在含氧量低時只能縮小體型來保證氧氣供應。

一旦含氧量增高,昆蟲的呼吸系統就可以支持更大的體型,或許皮皮蝦也能長到兩米長;而且昆蟲的外骨骼結構,在對抗哺乳動物時有著天生的優勢,最終昆蟲的體型會越來越大,直到超過哺乳動物。

而且高濃度的氧氣,能大大加快人的新陳代謝功能,總體上會趨向於降低人類的平均壽命,所以,氧氣濃度還是保持在適當的水平比較好。


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艾伯史密斯


如果地球上的氧氣突然增加一倍,會發生怎樣的變化?為什麼?

其實要這麼理解,氧氣增加一倍就是說從現在的21%突然增加到42%,但其實真正的比例並沒有那麼高,增加一倍的話大約是到33.8%左右,但即使如此,仍然將發生翻天覆地的變化......

在地球歷史上,確實有過那麼一段氧含量極高的歷史,大約在3億年前的石碳紀達其中的氧含量達到了35%左右,在這一段時間裡,地球上的生物特別是是節肢動物出現了大型化現象,其大小甚至超過了大家的想象!

蜻蜓的大小超過了一隻老鷹!

恐怖的百足蟲甚至像恐龍一樣.....

因為其比較原始的呼吸系統能活得更大量的氧氣支撐其長成巨無霸!當然高含氧量的大氣也並非是一件好事,我們人體比較適合的氧濃度環境最好在25%以下,因為長此以往會有醉氧的效果,如果更高的話長期可能致命,比如幼童在氧濃度過高的環境裡容易失明等嚴重後遺症!

另外過高的氧濃度比較容易造成火災,因為助燃的氧特別充足,火災後非常難容易被撲滅,相傳石碳紀的高含氧量下降就是因為一場全球性大火,消耗了大氣中過高的氧含量.....也許後期冷血動物的發展也有氧含量下降的功勞,因為如此巨大的節肢動物繁殖比冷血動物快得多!

儘管氧含量比較高的環境中人體會感覺比較舒適的、工作效率也會提高,但需要提醒一下的是氧化速度也會大大加快,簡單的說就是人的壽命會下降哦!為了長壽一點,各位還是在合適氧濃度的環境中工作與生活吧!

另外也有一個要注意下的是,氧含量增加一倍,大氣壓將增加17%,可能會稍稍感覺不適,但適應應該沒有問題,但各種壓力容器的準確度可能大受影響,如果還是用普通需要大氣壓作為參考採樣的傳感器的話,將會出現比較嚴重的問題,一些處於臨界平衡狀態的熱泉或者火山等也許會出現比較大的動向!

最後各種熱機效率將大大提高,比如內燃機,輸出功率將大大增加,當然這將超出其設計要求,將會大大縮短使用壽命!


星辰大海路上的種花家


地球大氣層的氧氣濃度一直保持在21%左右,大約是20.9%。地球上的一切生物包括人類在內都是在這種相對穩定的環境中生存,已經非常適應這種大氣環境。如果地球上的氧氣濃度突然增加一倍,勢必完全打破目前的生態平衡,所有一切都會亂套。

首先,人類自身會受到嚴重的健康威脅。人類生存離不開氧氣,但是也不是說氧氣濃度越高越好。不要說氧氣增加一倍這麼劇烈的變化,氧氣濃度低於19.5%就屬於缺氧狀態了,氧氣濃度高於23.5%的時候則屬於富氧環境,都會對人類的身體就會有影響。

至於說人類身體具體會出現什麼樣的變化,由於氧氣濃度並沒有上升到50%這樣子的致命程度,人類不會由於氧濃度過高而快速大量死亡。但是富氧環境會侵害人的各種器官,視網膜病變,肺損傷等等問題會很快大面積發生。至於說富氧環境對人類身體的逐漸侵蝕則是不可避免的事情,身體的各個方面都會遭受很大壓力。而人類壽命也會很可能因為氧濃度過高而大大縮短。當然,富氧環境對生態環境的影響不可能僅限於人類。所有地球生物都會受到影響,整個生態環境會經歷劇烈變化。生物鏈需要徹底重塑才能重新恢復平衡態。

氧氣濃度上升不僅僅會對地球生物造成嚴重影響,也會對整個地球的生態環境造成衝擊。根據科學家們的推測,地球上出現過氧氣濃度高達40%的年代。科學家認為在3億年之前的地球處於石炭紀,當時的大陸99%由針葉林覆蓋,樹木產生了大量的氧氣,這使得地球的含氧量高達45%。在這種濃度的氧氣環境下,燃燒是一件極易發生而且難以控制的事情。一次火苗引發了無法遏制的大火,摧毀了整個生態,導致大量生物滅絕。不管這個假設是否準確,但是高濃度氧氣環境的確會讓火災變成一件可怕的事情。至於由富氧環境和可能爆發的大規模火災會造成什麼樣的連鎖反應更是難以預估。不過可以肯定的就是,地球會面目全非。


鎂客網


氧氣增加一倍,讓我們默認是從21%增加到42%

鑑於平時說話中提到含氧量一詞,通常都是指的空氣中的氧氣為21%(氧氣在空氣中的體積百分比),那麼就讓我們默認增加一倍就是從21%增加到42%。就不去計較是質量增加一倍還是別的什麼參數增加一倍。


讓我們假設,有一種巫術,讓全球的氧氣濃度瞬間增加到42%,那麼這事兒很可能將徹底毀滅人類文明,並導致一場真正的生物大滅絕。這當然不是我危言聳聽,實在是因為氧氣濃度太高,就會是一場噩夢。注意,我說的是瞬間升高,如果是持續一百萬年的緩慢升高,那麼就不會出啥大事兒,無論是人類還是動植物都能適應,其它變化也就是昆蟲將在這百萬年中越長越大越長越大,說不定將會成為人類新的肉食來源。因為歷史上的巨蟲時代,就是地球氧濃度最高的時代。昆蟲由於沒有先進的呼吸系統,它們的體型嚴格受制於空氣中的氧氣濃度。

圖示:地球氧氣濃度的波動。


在3億五千萬年前,曾達到過35%,那時候就是地球上的巨蟲時代。但過高的氧濃度蘊藏著巨大的全球自燃風險,種種原因導致氧氣濃度大幅度下降,然後緩慢恢復,曾經在一億年前再次衝上30%的高峰,然後在經歷毀滅恐龍的那一次流星雨災難後,迅速下降,如今暫時穩定在21%這個水平上。


氧氣濃度的瞬間翻倍,將迅速讓陸地變成一個燃燒的火海

物質的燃點(點燃的溫度)和可燃性隨著氧氣濃度的變化而不斷變化。

簡單說就是氧氣濃度越低,物質的燃點越高,甚至最終失去可燃性,因為燃燒是需要消耗氧氣的。而伴隨著氧氣濃度的升高,物質的燃點下降,這意味著更容易燃燒,而且一些當前無法燃燒的物質,隨著氧氣濃度的翻番,也將成為可燃物質。

圖示:不同狀態的煤,在氧氣濃度增加後燃點的變化,這是從低氧到當前正常氧濃度。可以看到長焰煤(Jet coal)隨著氧氣濃度上升,燃點迅速下降。長焰煤是燃燒時火焰最長的煤,因為它含有許多揮發成分,屬於煙煤的一種。


而且,更可怕的是,許多現在無法自燃的物質,隨著氧氣濃度的升高,也將變得可以自燃。所謂自燃,就是在自然界正常環境中,正常積聚起的熱量,就能讓它們燃燒,比如當前氧氣濃度下,能夠自燃的物質就有著名的白磷,曾經人們用白磷的混合物做火柴,但這過於危險,因此被禁止了。

圖示:白磷的自燃現象,讓它在二戰中成為軍事上常用的縱火武器,而且它不怕水,成為當時木建築的噩夢。


伴隨著氧氣濃度的提高,所有易燃易爆的物質和氣體,燃燒和爆炸的風險,也將成倍成十倍甚至百倍的提高,而我們所有的安全規範都是基於現在的氧氣濃度來制定的,包括我們的建築。所以,當氧氣濃度瞬間提高以後,那麼城市中的加油站、加氣站,估計會全軍覆沒。

就連行駛在路上的汽車,自燃的風險也將大幅度提高。

而每家每戶的電器、熱水器、煤氣灶,都成為非常危險的東西,而任何一個地方起火,由於氧氣濃度翻倍,其燃燒的速度將增加許多倍,這意味著,幾乎沒有任何火災是人類當前救援力量能夠撲滅的。城市毀於滔天大火,幾乎是一個必然。

圖示:倫敦高樓大火


此外,野外的森林大火也將此起彼伏。下圖是美國加州去年的森林大火。

這樣的災難很可能會在24小時內在全球各地發生,人類社會的救災應急機制,將完全失靈。

高濃度氧氣除了引發火災爆炸之外,還對人和動物具有毒性。

對於依賴氧生存的動物們而言,氧氣濃度太低固然致命,可是過高濃度的氧氣也不是好事兒,尤其對擁有肺這樣主動呼吸的動物來說更是如此,除了昆蟲之外,其它動物很可能最終都將在這瞬間升高的高濃度氧氣中斃命。


圖示:低氧狀態是缺氧導致的傷害,在越過最合適的氧分壓之後,隨著氧氣濃度的升高,它對動物將顯示出毒性,濃度越高毒性越大,越不適合動物生物,其危害甚至和缺氧等同。


對於人類來說,中樞神經系統、視網膜和肺這三者是最容易也是最先被高濃度氧氣傷害的器官,它可以引發癲癇、失明和肺水腫。如果瞬間增加的氧濃度,只增加這麼一次,那麼隨著物質的燃燒,氧氣濃度將逐漸下降,但到底下降多少下降速度有多快,不同的小環境肯定會有所差異。因此,最終被高濃度氧氣傷害的動物有多少,實在不好估算。


全球大火之後,緊跟的是急劇降溫,和長期緩慢持續的溫室效應

全球性大火,不僅讓空氣中充滿毒氣和塵埃,還會先導致全球性的降溫。因為遮天蔽日的塵埃阻擋了日光,但伴隨著塵埃逐漸被清除,溫度會開始回升,但在這個過程中釋放出的巨量二氧化碳,將帶來持續的溫室效應,讓地球踏上一個漫長的升溫過程,如果不能得到及時的遏制,也就是在廢墟上新生的植物如果不能及時降低大氣中的二氧化碳濃度,那麼地球說不定要完蛋,成為一顆如金星般的星球。

圖示:金星和地球很像,被稱為地球的姊妹星,但金星被失控的溫室效應變成了一個地獄,其表面平均溫度高達470攝氏度,而地球則只有15攝氏度。金星大氣中的二氧化碳濃度高達96%,當然除了二氧化碳帶來的溫室效應還有別的因素,讓金星沒有成為孕育生命的另一顆行星,它離太陽還是稍微近了一些。



三思逍遙


首先我們要有一個認知,人為什麼會衰老……

人衰老的根本原因是氧氣,很不可思議吧,但確實是……

人類雖然需要通過呼吸空氣或者具體來說是氧氣來存活,通過氧氣來完成新陳代謝,並提供人日常生活所需的能量,但是呢,氧氣同時也在腐蝕著我們的身體,是我們衰老……

不相信!!我們時常有聽說,喝點葡萄酒好,可以減緩衰老,是因為葡萄裡面有種成分,可以緩解氧化,換句話來說就是提高活性……

所以如果直接將氧提高一倍,在人類還未適應過來之前,人類會加速衰老,壽命將大大縮短,會死人的


缺一門牙


我們現在大氣中的含氧量約21%,如果突然翻一倍變為42%,這將比三億年前的“巨蟲時代”的氧含量還要高(巨蟲時代含氧量約35%,屬於石炭紀時期,在兩億八千萬到三億六千萬年間)

顧名思義,那個時代的昆蟲尤其龐大,比如蜻蜓的翅膀能達到一米長、三米長的千足蟲等等(見下圖)

這些巨型昆蟲正是受含氧量的增加而變的龐大起來,但那時的含氧量並不是突變,至少不是題目中的突然翻一倍,否則後果就是引起生態系統的大亂,平衡被打破。

這個道理很簡單,因為含氧量的異常陡增,勢必打破了原有的生態平衡,往小了說,首先就會在動物中出現不適現象。有一種病狀叫做“醉氧”,比如從高海拔缺氧地區,短時間內來到平原地區,就會因為氧含量的上升而出現不適(對相反的叫做高原反應)。而且這只是一個小方面,在時間的推移下,諸如植物、氣候、溫度等也都會發生變化。

畢竟生命的進化就是為了適應環境,隨著時間的推移,部分物種由於不能適應新環境而導致滅絕(相當於事發突然,進化趕不上變化),並且在如此大的變動下,蝴蝶效應肯定是會發生的,指不定會在一些看似不相關的方面也發生了大變化。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


如果氧氣突然增加一倍,首先很多人就適應不了,會發生氧氣中毒。

氧氣在人體內,會產生氧自由基,氧自由基是非常活躍的,會到處攻擊和殺死細胞,導致細胞和器官發生代謝和功能障礙。

在現有的氧氣濃度條件下,人體自身的抗氧化功能會使氧化達到平衡,不會給人體帶來任何的害處。但是如果地球的氧氣突然增加一倍,而不是很長的時間內循序漸進,那麼人體就無法產生適應性,氧自由基會四處破壞細胞和器官,發生氧中毒。

這時候能夠適應環境改變的小部分人就生存下來,大部分人會得各種疾病,如果無法救治,結果大家知道的。這小部分生存下來的人就相當於適應環境而進化了。

地球上的動物植物都會發生同樣的事情,然後適者生存,動植物數量大面積減少,但是不會滅絕,適應的就留下來,大部分都會死去。


最愛科學


首先我們必須清晰的明白一點:題中說的是氧氣增加一倍,並不是氧氣佔空氣含量百分比增加一倍。所以造成結果是整個地球的大氣上升20%左右。

對人體的影響

我們經常說早上出去呼吸下新鮮充氣,早上大氣中氧氣含量高,且不說這句話是否真實,氧氣含量高就一定好嗎?

因為氧氣突然增加一倍,所以大氣含氧量會從21%變為34%,這已經很高了因為白堊紀的氧含量也才31%。

這種程度的含氧量短時間我們不會出現問題,但長時間會造成氧中毒。其次大氣壓的上升對於我們也會不舒服。甚至誘發視網膜病變。

對地球環境的影響

其實對地球環境的影響其實也會反向影響我們人類。

例如氧氣濃度突然增加一倍,對於大多數植物來說是滅頂之災,滲透壓的急劇變化讓光合作用變成難於登天的事情。所以食物的來源會出現問題。

其次因為不僅僅是氧氣的增加,大氣增加會導致光合作用無法進行,臭氧濃度會增加,溫室效應增大。

還有就是火災會極易發生,當時候點火可能一不小心就把自己給炸了或者燒了。還有說動物會慢慢變大,這是亂說因為沒有動物可以瞬間進化,大概率是因為高濃度氧死於醉氧。

如果這個氧氣含量持續時間很長,那麼可以肯定的是我們可以說再見了。


你認為還會出現什麼情況?


科學認識論


現在地球大氣中氧含量大約21%(體積比),如果增加一倍的話,大氣中氧含量將會變為34.7%。我們看一下地球從元古代~到新生代大約十億年跨度大氣中的含氧量變化趨勢(單位是百萬年)。

我們可以看出34.7%含氧量在地球歷史中也算是最高的了,和大約三億年前的石炭紀含氧量相似(單位是百萬年)。

石炭紀約處於地質年代兩億八千六百萬至三億六千萬年前,這個年代又被稱為巨蟲時代。這個時代因氧氣含量富足節肢動物體型都非常巨大,如果地球上氧氣增加一倍再進化個幾億年。屆時地球上也將會有翼展可達一米的巨型蜻蜓;
體型可達三米的巨型蜈蚣;


過高的氧氣含量對於人類來說可能是致命的,但是34.7%的氧含量人類可能會緩慢適應,讓人感覺體力充沛,但過高的氧氣含量可能會加快人體新陳代謝,人的壽命應該會減短。同時氧氣含量的提升會對哺乳動物的呼吸系統造成負擔和損傷;過高的氧氣含量可能會降低植物的光合作用效率,打破食物鏈根據。

對於自然環境可能就是由於過高的氧氣含量,容易引發自燃現象,到時候滿山大火可能是很常見的現象。


圖片來源網路侵刪。

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