地球的氧气都是植物产生的吗?

如果是的话,氧气浓度不是跟植物覆盖率有关?

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5个答案
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老猫分子生物学准博士,天文爱好者

2014-01-17 12:17

严格来说,地球上的氧气并非都来自植物的光合作用。

地球上每年产生氧气的途径主要包括以下途径(单位为10^10 千克/年)[1]:

  • 光合作用(陆地):16,500
  • 光合作用(海洋):13,500
  • N2O的光分解 :1.3
  • H2O的光分解 :0.03


地球上每年产生的大约3000亿吨氧气中,纯光化学作用产生的氧气有大约1330万吨,这绝对不是小数字。

当然光化学作用产生的氧气相对光合作用产生的氧气相比,只是沧海一粟,那让我们来看看光合作用产生的氧气,都是植物产生的吗?

实际上,地球上有一种非常原始的生物叫做蓝藻,或者也可以叫做蓝绿藻或者蓝细菌。从名字我们就可以发现这种生物和植物没有关系,而是和结构更简单的细菌更加类似。这种生物甚至连细胞核都没有,DNA乱作一团堆在细胞腔内,但是它们却有着一套完整高效的光合作用体系,可以在光的作用下将二氧化碳和水结合形成有机物,并放出氧气。

不要小看这类生物在地球氧循环中起到的作用,在1986年,人类在大海里发现了一种叫做Prochlorococcus marinus 的蓝藻,这种蓝藻可能是地球上对氧气产生贡献最大的单一物种,因为别的植物体型再大、结构再复杂,也扛不住这种蓝藻的数量巨大。每年海洋里产生的氧气可能有一半以上是这种原生生物产生的。[2]

一个非植物物种就划走了快1/4 的份额,这还没有计算包括其他蓝藻、以及红藻、褐藻、绿藻等真核藻类对海洋氧气生成的贡献(虽然这些藻类有时候被“野蛮”地划归植物界),以及地衣等对陆地氧气生成的贡献。

综上,认为地球上的氧气都是来自植物是不全面的。

又,根据现被广泛接受的“内共生”假说,认为现生植物的叶绿体就来自于某些史前蓝藻。真核生物的祖先完整地吞下了它们,对这些蓝藻进行一番改造之后(或者说真核生物与蓝藻相互适应之后),让它们在自己体内发挥作用。而这些蓝藻,就是我们现在所熟悉的叶绿体。[3]

另外,来看一下地球历史上氧气的积累情况吧(红色与绿色之间的空间为预期浓度范围空间)[4]:

而实际上,在上图中0.5Ga之前根本就没有真正意义上的“植物”存在。

至于把氧气浓度与植物覆盖率相提并论并不科学,因为大气中的氧循环是一个复杂的动态平衡过程,既有氧气的产生,也有氧气的消耗,而且大气的流动对空气中氧气的富集或者缺损也有很大的限制。


参考资料:

  1. Walker, J. C. G. (1980) The oxygen cycle in the natural environment and the biogeochemical cycles, Springer-Verlag, Berlin, Federal Republic of Germany (DEU)
  2. Nadis, S. (2003) The Cells That Rule the Seas,Scientific Amarican,
  3. Wikipedia:
  4. Wikipedia:
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灯虫生物学博士在读

2014-01-20 16:20

还有化学家在实验室里产的……

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可是我在纪录片上看最早的氧气是在氧化铁(好像是吧)里释放出来,到现在还有

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是的。
大多数氧气来源于海洋植物,地面植物相对在这方面影响小些。

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