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臭氧层与生命 | |||||
作者:焦成瑾 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2004-4-27 | |||||
1995年诺贝尔话许化学奖授予对臭氧样层的浓度平蘅机制研究桌有成效的三位大气化学家,克鲁岑、罗兰和莫那里。从1840年Schonbein发现臭氧气体至今已157年在这漫长的岁月中,随着科学及测量技术的不断进步,人类对臭氧臭氧的认识日益深入,其中有著名的Chapman臭氧层光化学理论(1930年)及罗兰-莫那里理论(1974年)。1985年,法曼发现南极臭氧层有严重损失,1995年初,美国太空总氧层署发布了卫星遥感测量结果,证实了罗兰-莫那里理论,使人们认识到臭氧层对于生命、全球气候以及人类的未来至关重要。 在地球的大气层中,臭氧(O3)的含量极少,仅占空气的几百万分之一,主要集中在离地面10~50km的平流层,臭氧和氧气是氧元素的同素异构体,呈淡蓝色,因有一种鱼腥臭味,故名臭氧。1930年Chapman首次提出了高空臭氧形成及破坏均与太阳中紫外辐射有关。 氧和臭氧层的出现是生物进化发展进程的一个非常重要的转折点。据考,约25亿年前,地球不存在气体氧很少,因而太阳中的紫外辐射可直接到达地球表面,太阳辐射的总能量中,紫外区段占到达近1.5%。高能量的紫外辐射对化学进化乃至生物诞生的化学反应起到很重要的作用,尤其是240~290纳米的紫外区段对今天的生命本质物质——核酸和蛋白质有严重的破坏作用,假如没有臭氧层挡住紫外辐射,地球陆地上将荒芜一片,现在任何形式的生命在陆地上断难存在,这或许是生命诞生于原始海洋中的原因之一,有些科学家就曾提出,在原始海洋中的一定深度——足以过滤大多数人的紫外辐射,留下充分的紫外辐射来促成生命前驱的化学反应。另外,有资料表明,生命在34亿年前就已发生,那时的生命只能存在于海洋中,以防止紫外辐射的灼伤致死。其次,其进化速度与后来的生物相比甚为缓慢,因为海洋环境较之陆地环境稳定而均一得多。然而,海洋中的有机物毕竟是有限的,栖息于海洋中的原始生物生息发展最终会因食物匮乏而面临灭顶之灾,在这严重的选择压力下,能进行光合作用自己制造营养的自养生物诞生了,它们固定太阳能,用CO2合成营养,同时放出O2。由于自养生物不断发展,地球大气中的O2的浓度不断提高,当时地球上的原始生物,绝大多数都是厌氧的,然而为了生存,有许多形式的生物都被迫接受了O2。这样,O2的大量出现,改变了生物进化的过程,第一,接受了O2的生物由原来的无氧呼吸变成了有氧呼吸,呼吸效率因此而提高了大约19倍得到迅速而蓬勃的发展;第二,大量氧气吸收紫外辐射在地球中层打气形成了臭氧层,为海栖生物登陆发展提供了前所未有的“安全”环境,确实,当初简单动物正是有氧后出现并得到发展的。在这漫长的二十几亿年的发展中,生命不知不觉经历了多少次的兴衰。然而其间无论是旧种的灭绝,还是新种的诞生,除极少数生命早期遗留下来的厌氧种外,其余无一例外都是需氧的,尤其是产氧的绿色植物的繁荣发展,使臭氧层与生物相互依赖到了今天。 |
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文章录入:ahaoxie 责任编辑:ahaoxie | |||||
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