地球大气中的氧气怎么来？到哪里去？
无论是人类还是其他动物或者是植物，都是绝对离不开O2的，可以说如果地球上没有了O2，就不会有现在物种丰富的地球。O2是一种无色无味的气体，平时我们很容易忽略它，O2占了地球空气的20%左右（在不同区域、不同时间段会有一些起伏），它不仅仅为生物的有氧呼吸提供氧分子，同时也是很多化学反应的重要反应物。我们已经知道，绿色植物通过光合作用吸收CO2，释放出O2；大海里生活着数以亿计的蓝藻和藻类，也向水体和大气中释放了大量O2。现代环保主义要求保护森林和海洋，也有人认为，O2越多生物体就长得越旺。但鲜为人知的是，地球生命在进化历程中经历了2次大灭绝，都是发生在蓝藻和植物繁盛、O2浓度急剧上升的时期，致使无数生命在富氧的大气中“窒息”而亡。
在远古的大气中是没有游离O2的，自从有了生物才有了游离O2。因此，与一般人想的有O2才有生命不同，O2是生物的产物。距今38亿年前，最早的生命在海洋中孕育，当时大气中只有非常微量的O2（0.02%），因此早期生物都是一些厌氧生物。
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显微镜下的蓝藻
利兹大学的古生物学家天辰赫说，早期的海洋没有O2。海洋中的光合微生物将早期的地球引入O2。最早的产氧生物出现在约34亿年前，是至今仍生活在海洋中的蓝藻。蓝藻能够进行光合作用，将CO2和水合成养分，同时把O2作为废气释放。蓝藻虽然叫“藻”，但它并不是藻类，也不是植物，它和细菌一样属于原核生物，因此它还有一个更恰当的名字，叫蓝细菌。当时地球上占统治地位的生物是厌氧的古细菌，O2对它们是有害的，主要体现在对它们遗传物质DNA的氧化破坏。古细菌是最原始的生命，它不是古代的细菌，而是一个独立的生物类群，与细菌所属的原核生物域（“域”是最大的生物分类单位），动物、植物所属的真核生物域并列，是生物的三大域之一，叫古核生物域。
蓝藻产生的O2最初并没有导致大气中游离氧的增多。当时海洋中富含二价的亚铁离子，蓝藻释放的氧立即被亚铁离子还原，生成三价的铁离子。铁盐溶解度远低于亚铁盐，于是沉淀于海底，现在地层中的铁矿床就是在那个时期形成的。蓝藻产生的氧消耗掉早期地球上的还原性物质竟然用了近10亿年，到24.5亿年前，海洋里所有的亚铁离子都已经被氧化，这时游离的氧才有机会释放出来，并在海洋和大气中逐渐累积。从24.5亿年前到18.5亿年前，大气中的O2浓度从0.02%上升到了4%，这就是地质史上著名的大氧化事件，大量的厌氧生物被O2杀死。研究表明，寒武纪期间的O2含量约为今天大气的40％；也有研究认为此期间大气中的O2含量已经达到10%以上。
地质层中的铁，碳或硫化合物具有可测量的性质并被放入模型中以推断古老的氧含量。由于年代过于久远，我们不清楚当时的生命折损了多少，只知道当时海洋里随处可见的古细菌绝大多数在大氧化事件中（时期）灭绝了，今天我们只能在深海热液喷口、高浓度的盐碱湖湖底这种极端缺氧的环境中，才能见到古细菌的踪迹。
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大气中O2含量变化，第二阶段即大氧化事件
与大氧化事件相伴随的是休伦冰期（距今24亿至21亿年前）。蓝藻吸收了CO2，释放的O2又把甲烷氧化，这两者是大气中的主要温室气体，于是地球急剧降温，冻成了一个雪球，这就是休伦冰期，地球上到处都覆盖着冰雪——地质史上第一次、持续最久也是最严重的一次冰期。幸亏当时的火山比现在活跃，火山爆发积聚的甲烷和CO2又用了几千年的时间将“雪球地球”融化，使生物的演化渐趋活跃。
在没有O2的年代，早期生物的演化受制于能量，形式极为简单。由于有了O2，各种生物都可以通过分解有机质获取能量，生命体才得以向更复杂、更高级的方向进化。大多数古细菌都在这场“O2灾难”中灭亡了，但有一小部分活了下来，它们具备了DNA修复功能，能修复被氧自由基损伤的遗传物质。距今21亿年前，这一伙古细菌演化出了核膜，将细胞核和细胞质分开，成为最原始的真核生物。距今20亿年前，原始真核生物吞噬了一种喜氧细菌，并将其同化为自身的一部分，这就是线粒体——我们细胞中最重要的细胞器，我们的呼吸中心和能量中心。从此真核生物过上了有氧生活。
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真核动物的线粒体
真核生物在十几亿年的演化中分为三个分支：动物、植物和真菌，为如今绚丽多彩的世界奠定了基础。地质史的单位从大到小有宙—代—纪—世—期5个层级，一个代通常有数亿年，一个纪有5000-8000万年，一个世是几百万到2000万年。生物大灭绝通常发生在两代或两纪之交的几万年到几十万年间。但却有这样一个世，整个世都在发生着大灭绝，这个世就是晚泥盆世。这次大灭绝称为晚泥盆世大灭绝，从距今3.77亿年前一直持续到3.59亿年前，是显生宙的第二次生物大灭绝，也是持续时间最长的一次灭绝事件。这场灾难的起因，被认为是发生在今西伯利亚地区的一次超级火山爆发。然而，有专家指出，这场大浩劫能持续1800万年之久，植物在其中起到了推波助澜的作用。为什么呢？植物早在泥盆纪之前就已经登上了陆地，当时陆地还没有以活的植物为食的动物，饥饿又无能的节肢动物只能取食植物遗体碎屑。那个时代真的是植物发展的黄金时期，在泥盆纪之初，陆地植物最高只有30厘米，到泥盆纪结束之际，大型蕨类已经可以长到30米，增高了100倍。植物在泥盆纪迅速蔓延到陆地的每一个角落，形成了世界性的原始森林。在植物强烈的光合作用下，大气中的氧浓度从晚泥盆世开始节节攀升，到石炭纪达到地球有史以来的最高峰。然而，这场海洋生物的灾难就发生在这个富氧时代，凶手之一就是号称地球之肺的植物。
陆地上本来是没有土壤的，森林主导了风化作用，从岩石中分解出无机盐，这正是植物所需要的肥料。雨水将无机盐冲进海里，引起了藻类的大量繁殖，导致了水体富营养化，耗尽了海洋里的O2。大量的海洋生物就在海洋缺氧的环境中窒息而死。
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水体富营养化
植物释放O2的同时抽掉了大气中的温室气体CO2，导致地球降温，不仅完全解除了超级火山爆发造成的温室效应，还使地球坠入了冰期。很多海洋生物因承受不了忽热忽冷的气温骤变而死亡。冰川的形成导致海平面下降，海洋生物赖以生存的浅海区域暴露出海面。这次大灭绝中损失最惨重的就是珊瑚礁，海水缺氧和海平面下降对它们是致命的。其他的无脊椎动物如三叶虫、腕足动物和菊石，都遭到了不同程度的重创。
古鱼类中的盾皮鱼、肉鳍鱼和无颌鱼，要么灭绝，要么损失惨重，只有少数种类残存至今。泥盆纪海洋霸主、有史以来最大的盾皮鱼类——邓氏鱼，体长达6-7米，也在这场灾难中灭绝了。幸存的古鲨类体长不超过一米，其他的鱼类多数都只有十几厘米。脊椎动物遭此重创，经过4000万年之后才得以慢慢复苏。在晚泥盆世的陆地，没有什么能阻挡植物和节肢动物的活跃进化，它们在O2过剩的环境中持续繁荣。地球呈现出冰火两重天的态势，陆地上生机无限，海洋里尸殍遍野。晚泥盆世大灭绝发生时，地球上有充足的O2，但海洋动物的鳃无法摄取空气中的氧，只能活活被窒息而死。海洋曾经是地球生命的摇篮，在晚泥盆世却沦为生命的地狱。要么死亡，要么离开海洋。在晚泥盆世居于统治地位的盾皮鱼就此全部灭绝，肉鳍鱼也遭到重创，但它们不甘心坐以待毙，而是进化出了可以呼吸空气肺，摄取空气中的氧，并进化出适于在陆地上行走的肢体。
就在海洋生物正在经历着水深火热的时候，最早的四足动物——鱼石螈成功登陆，来到了生机勃勃的陆地。这第一批四足动物，就是后来两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物的共同祖先，没有它们就没有后来的恐龙，以及今天的人类。
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鱼石螈登陆
当四足动物演化到爬行动物阶段，就已经成为陆地上无可争议的主宰。爬行动物演化出了专门取食植物的植食性动物，从而控制住了植物的无节制蔓延。植物的黄金时代结束了，动物和植物的关系终于实现了平衡，地球大气中的O2浓度此后一直保持在20%上下，再也没有晚泥盆世那么剧烈的波动了。
因此：
1.在遥远的古代，38亿年前，海洋刚刚孕育生命的时候，大气中只有微量的O2；
2.24亿年前，大气中的O2才开始慢慢的增加；
3.3-4亿年前，大气中的O2曾比现在的O2要多；
4.由于动物和植物的关系渐渐实现了“平衡”，才使得目前大气中的O2维持在在21%左右；
5.由于动物（人类）数量的变化，植物数量和种类的变化，大气中氧含量21%的现状会持续多久？动物和植物关系的“平衡”会导致大气中O2发生的波动——N（亿）年后，大气中的O2会比现在高？高多少？会比现在低？低多少？......
