氧气地质历史
光合作用发生之前，地球大气中没有氧气[2]。35亿年前，原核生物通过光合作用产生氧气[3]，但氧气氧化了裸露的金属。氧化铁在海底沉积，形成條狀鐵層[1]。大氧化事件开始5000万年后，大气层中才开始积累氧气[4][5]。由于此时植物还没有诞生，前寒武纪产氧速率较慢，浓度不到今天的10%。此时氧气浓度波动较大，19亿年前，大气层可能不存在氧气[6]。此时氧气浓度对生命影响较小。寒武纪以后多細胞生物大量繁殖，氧气浓度波动才会使生物大量灭绝[7]。
第一阶段（38.5-24.5亿年前）：大气层中几乎没有氧气
第二阶段（24.5-18.5亿年前）：氧气逐渐产生，但溶解于海洋中，与岩石进行氧化反应
第三阶段（18.5-8.5亿年前）：氧气从海洋中释放出来，但被地表吸收，或转变成臭氧形成臭氧层
第四、第五阶段（8.5亿年前至今）：氧气开始在大气层中积累[1]
氧气浓度上升，生命演化逐渐复杂，因为有氧呼吸比无氧呼吸的物质利用率更高[8][9][10]。寒武纪以来，大气层氧气浓度在15%到35%之间波动[11]。氧气浓度于3亿年前石炭纪时达到峰值，此时大气氧含量约为35%。氧浓度高的大气使节肢动物体型庞大[10]。虽然人类燃烧化石燃料等活动对二氧化碳大气含量影响显著，但对于氧气的影响微乎其微[12]。
生物影响
大氧化事件中，大气氧含量猛增，许多厌氧生物因此死亡[10]。氧气浓度变化会改变生物进化的速度，是阿瓦隆大爆发和寒武纪大爆发可能的原因。氧气浓度也会影响动物体型大小和生物多样性[13]。数据显示，大氧化事件后不久，生物数量猛增100倍[13]。氧气浓度也会影响生物体型。石炭纪时期大气氧含量约为35%，节肢动物体型庞大，而石炭纪之后昆虫体型逐渐变小[10]。
一种观点认为，氧浓度上升会加快生物进化的速率。最后一次雪球地球结束时，大气氧含量增加，开始出现多细胞生命。但是这种关联并不明显，理论也遭到质疑[10]。氧浓度较低时，生物尚未进化到可以固氮的阶段，可利用的含氮有机物较少，存在周期性的“氮危机”，海洋可能不适合生物生存[14][10]。氧气浓度上升只是生物进化的前提之一[10]。氧浓度上升后，动物立即出现，并保存在化石记录中[10]。此外，类似于大气缺氧，海洋缺氮等不适于宏观生命生存的条件，在寒武纪早期和白垩纪晚期时常出现，但是对多细胞生物没有明显的影响[10]。这可能表明在寒武纪以前，海洋沉积物反映大气和地壳的化学组成的方式与现在不同，因为那时没有浮游生物进行物质循环[7][10]。
参考
外部链接
- Lane, Nick. First breath: Earth's billion-year struggle for oxygen. New Scientist. No. 2746. 2010-02-05 [2022-02-13]. （原始内容存档于2020-05-30）.
- Zimmer, Carl. The mystery of Earth's oxygen. The New York Times. 2013-10-03 [2022-02-13]. （原始内容存档于2022-03-20）.
- Ward, Peter D. Out of Thin Air; dinosaurs, birds, and Earth's ancient atmosphere. Joseph Henry Press. 2006. ISBN 0-309-10061-5.; Review of Out of Thin Air by Peter Ward. New Scientist. [2022-02-13]. （原始内容存档于2022-03-19）.
