为什么大多数生物在恐龙时代都非常巨大?

时间:2021-07-05 09:02:10   作者:
在恐龙时代,大气中的含氧量很高(高达35%),这导致了动物物种变得非常庞大。因为更多的氧气将进入血液,这将不可避免地影响动物的生物化学。因此,恐龙是如此巨大,但自然也有小种类的动物。氧气含量的增加只限制了生物体的大小上限。

大约27亿年前,蓝藻出现了,并开始产生氧气。氧气开始进入大气层,但被用来氧化岩石。只有在所有岩石被氧化后,氧气才开始在大气中积累。这种生物大气成分的变化是革命性的。世界已经开始改变。看看这幅描绘了大气组成变化的图片。

为什么大多数生物在恐龙时代都非常巨大?

氧气在地球大气中积聚。红线和绿线代表了估计的范围,而时间是用数十亿年前(Ga)来衡量的。

第一阶段 (3.85-2.45 Ga):大气中几乎没有氧气。海洋也基本上是含氰的,浅海可能除了O2。

第二阶段(2.45-1.85 Ga):产生氧气,上升到0.02和0.04 atm,但被海洋和海底岩石吸收。

第三阶段(1.85-0.85 Ga):氧气开始从海洋中释放,但被陆地表面吸收。氧含量没有明显变化。

第4、5阶段(0.85 Ga-present):其他O2储层充填;气体在大气中积累。

从图中可以看出,大气中的氧气水平,直到11亿年前,逐渐增加(达到3 - 4%)。此外,大气中的氧气含量开始迅速增加。环境已经开始发生变化。事实上,大约7亿年前,大气中的氧气含量已经达到了10 - 17%。显然,这使得在氧气生命的基础上发展一个成熟的生物圈成为可能……

这幅图清楚地显示出大气中最大的含氧量(20 - 35%)恰好与地球上巨型动物的全盛时期相对应。

根据时间表,这大约发生在2亿5千万到5千万年前。不可能不是这样:大型动物需要大量氧气来喂养组织。“缺氧会长期抑制大型复杂生物体的发育。问题是动物能从环境中吸收的氧气量受其表面面积的限制(最复杂的动物是肺和鳃,较简单的动物是皮肤)。

生命所需的氧气量是由身体的质量和体积决定的,随着体积的增大,身体的体积比面积增长得更快。空气和水中氧气浓度的增加会削弱或完全消除这一限制。

因此,空气中氧气浓度一定时,动植物总有一定的最大体积。比这个体型更大的动物无法以任何方式为其组织提供足够的氧气。如果你增加吸入空气中的氧气浓度,或减少身体的重力(水中的动物),就可以绕过这条关于动物最大体型的禁令。因此,恐龙很庞大,因为大气中的氧气含量可以达到35%,是现在的1.67倍。

随着空气中氧气含量的增加,生物(动物、植物等)的体积也会不断增加。因为组织的营养增加了,这意味着它们可以长得更大。正是在这一历史时期,地球上有过一段巨人的时期。

为了证实上述观点,我们给出了一个培育矮树的例子。事实上,盆景是一种从普通树种中培育矮小树种,但根系大小有限(食物限制)。树木生长在少量的土地上。因为根系的大小决定了树的大小,所以得到了小的树。

而且,这一点也被来自恐龙时代的红杉所证实。红杉是一种巨大的树,生长在气候潮湿的加州。红杉能长到110米以上。由于重力和水与木材孔隙之间的摩擦,红杉的最大理论高度现在被限制在122 - 130米。红杉还有一个特点:红杉的树皮可以保护树木免受火灾,它是防火的。字面上。这对我们很重要,因为红杉是从恐龙时代来到我们这里的。显然,红杉的耐火树皮只能用于保护树木免受火灾。所以,在恐龙时代,地球上发生了强烈的火灾,树木必须适应。它们进化出了一种耐高温的树皮。
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