植物篇-植物的光合作用

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地球上的大气中,约含有21%的氧气。氧气是一切动植物和人类生活所不能缺少的东西。那么,氧气是从哪里来的?

人们从地质、化学、天体物理的研究和理论上的推断,得知几十亿年前,地球上的大气层里有氮气、氢气、水蒸气和二氧化碳等,唯独没有氧气。即使由于太阳光的紫外线辐射,产生一些氧气,也很快被用掉,贮存不起来。地球上这么多的氧气,究竟是怎么来的呢?人们继续研究,知道原始的生物是靠着发酵作用而生活的,它们逐渐演化,大约20多亿年前,才出现了能进行光合作用的植物,即利用叶绿素吸收阳光,分解水而放出氧气,同时还原二氧化碳合成有机物。开始是小量的、局部的,逐步地发展扩大,大气层里的氧气也逐步积累增多。到了大约6亿年前,氧气的浓度达到了现在的1%;大约4亿年前,氧气的浓度达到了现在的10%;随着多细胞生物、陆生植物的飞速发展,氧气也迅速增加,到了约3亿年前,就已达到现在的水平。这样,高等动物才逐渐演化出现。动物和细菌是消耗氧气的,刚好与光合作用相反,它们吸入氧气,呼出二氧化碳。另外,还有岩石的氧化、海洋的缓冲,都促使大气中的含氧量逐渐稳定下来。这样,两个矛盾过程的对立统一,就出现了相对的平衡。

光合作用的产氧量是很大的,有人估计,按照现在地球上植物的情况,每年可产生氧气1000多亿吨。大气中的氧总量不过200多万亿吨,可以说现在空气中的氧气,平均每隔2000年都要经过植物光合作用循环更新一次。假设一旦空气中的氧全没有了,按照现在的光合作用数量,也只要2000年就能全部恢复现在的水平。从地球演化史来看,2000年是个极短的时间,按现在光合作用的速度,维持大气中现有的氧气是绰绰有余的。

现在空气中的氧气是在增加,还是在减少呢?因为没有长期的资料,还不能断定。近代地球上的植物是比过去某一个时期少了,二氧化碳也少了(大气中约含有0.03%)。但是,由于工业的发展,每年要燃烧掉几十亿吨的煤炭和石油。按此计算,每年进入大气的二氧化碳,相当于它原含量的0.7%;就算它耗用了等量的氧,那么,空气中的氧气每年所减少的量,也只是总氧量的0.01%,只是光合作用每年产氧量的2%,因此,地球上的氧气量一时是不会有什么显著变化的。