论文部分内容阅读
说起在寒冷的天气保持温暖，鼠兔这种小型山地“居民”绝对是个中高手。不过随着全球气候变暖，这些抗寒高手们遇到了极大的冲击——低海拔地区气温升高，它们不得不迁居到更加凉爽的高海拔低氧环境里继续生活，而缺氧便是它们遭遇的头号麻烦。
难道人类就一定不会在未来某一天遭遇到类似的事——空气中的氧气突然间全部消失了？这也是本文的前提条件。好了，读者朋友们，建议在往下阅读之前，首先深吸一口气憋住，这样可以获得更加身临其境的阅读体验（我开玩笑的，可别真去这么干）。
脆弱肉体
首先，氧气在空气中约占21%的体积。如果氧气突然消失，空气瞬间变得稀薄，我们首先会感到一阵耳鸣，搞不好鼓膜也会破裂。但这种外伤都不算什么，接下来我们将会体会到什么叫做绝望。
在正常情况下，人体吸入的氧气大部分进入血液，与血红蛋白结合，运输到人体各个角落；小部分直接溶解到血液里。空气中的氧气一旦消失，我们虽然可以照常呼吸，但是再也没有氧气进入身体。
在生理学中有个概念叫做氧分压，指的是溶解于血液的氧产生的压力。这个概念可以量化我们平时血液中的氧含量，但现在也没什么用了，因为按照我们的假设，氧分压很快就降为零：细胞活力下降，器官功能衰退，这种由于吸入气体中氧含量过低引起的缺氧，被称为大气性缺氧。
大脑是人体中最消耗氧气的器官。人类大脑重量大约是人体重量的2%，但脑血流量却占心输出量的15% ，脑耗氧量占人体总耗氧量的23%。因此，大脑对缺氧最为敏感，几分钟内，除了会觉得窒息、呼吸障碍、耳鸣之外，还会引起头痛、思维能力下降，表现在器质层面，就是脑血管扩张、脑细胞及脑间质水肿。完全缺氧5～8分钟后，经过这些对大脑的不可逆损伤积累，你就将迎接昏迷甚至死亡。
生命熄火
如果我们把人体比作一部机器，氧气对人的重要性也可以用能量变化来解释。
人类一天到晚吃吃喝喝，所摄入的有机营养物质都需要在体内被利用，这个过程就是氧化，相当于汽车里面汽油的燃烧，只是没有火焰。
氧气是一种获取电子能力很强的物质，有机物质的氧化分解本质上就是一种传递电子的行为。因此，这一过程会产生能量，就是氧化分解得来的能量。最终，能量以一种“能量分子货币”——三磷酸腺苷（ATP）的形式储存起来，而氧气和氢结合在一起，最终形成了水。
氧气对于人类，以及所有需要有氧呼吸的生物的终极意义正在于此——从空气中获取这种氧化剂，维持能量的正常运转。如果这种氧化过程不能继续，那生命之光也就随之黯淡。
灾异蔓延
但是人类不会这么轻易地“狗带”！
我们假定最能憋气的一部分人活着爬到药店、医院，纷纷争抢氧气瓶和制氧机。一些工厂里的工人赶紧停工，挣扎着打开工业用氧猛吸，也不管有没有杂质气体，先活命再说。不管怎么样，液氧罐现在要比黄金贵重多了。
因为空气中氧含量下降，海洋和土壤中的氧气可能会析出，补充被宇宙恶霸抽走的气压。人类也可能会牺牲电力，用电解法把水分解成氢气和氧气来救急。工厂里的双氧水等氧化物可以制取氧气，或者把地壳里的氧化矿物质分解，把氧气提取出来。当然，我们做这一切的前提是尽量降低耗氧量。
臭氧也开始拼命吸收紫外线，分解出氧气，这也可能让人类变得稍微好过一点点，但是随之而来的是臭氧层的消失。缺少了这一层屏障，紫外线会长驱直入，给人类带来皮肤灼伤、癌变和眼部疾病。
在人类忙碌的过程中，天已经变了颜色。由于缺少了氧气分子，可以反射光线的粒子减少，这时的天空可能会变得像照片底片一样——过于黑白分明。
一种循环
不过有个好消息是，由于其他需氧生命不懂得自行制造氧气，所以会大量死亡。它们不会再跟我们争氧了，此时可以产生氧气的光合作用开始回升，尽管这个过程会非常缓慢。
我们不禁回忆起早期的地球，生命刚刚出现的年代。那时并没有多少氧气可言。一些原始单细胞生命开始利用太阳光，把二氧化碳和水合成有机物，产生一种废物，那就是最初的氧气。那时的氧气对生命而言还是废气，甚至是有毒的致命废气。这些被生物排出来的氧气还顺带挤走空气中的甲烷，降低了温室效应，把温度变得适宜。
后来，一些细菌习惯了充满废气的环境，觉得用有氧呼吸这种方式来进行生存会释放出更多能量，这才有了光合作用和呼吸作用的平衡。
这是历史的重演。在经历这次氧气突然失踪的大灾变后，我们只能期待，地球上这些数不胜数的生命可以尽快恢复氧气含量，并且和之前一样不高不低。当然这种期待听起来实现的可能性真的不高。
TIPS
氧气的历史：几个瞬间
距今45亿年前 地球诞生。
距今34亿年前，一些生命进化出光合作用的技能。但是这时的光合作用产物还不是氧气。
距今24亿年前，有一种光合作用途径开始产生氧气这种代谢产物。但由于氧气要首先和地球上原本存在的许多物质反应（比如金属和还原性物质反应），因此大气中的氧气浓度并不高。
距今17亿年前，大气内氧气浓度达到21%，一大批厌氧生物灭绝，大量好氧生物取而代之。
距今3亿年前，由于氧气充沛，石炭纪产生了一些巨型节肢动物，比如巨脉蜻蜓翼展可以达到0.8米。
公元79年，古罗马最伟大的博物学者老普林尼造访庞贝城附近的维苏威火山，那场抹除庞贝城的火山爆发遮天蔽日，使老普林尼也一去不还。他也许是和庞贝人一样，死于窒息和气体中毒。
1775年，法国科学家拉瓦锡命名了氧元素（oxygene），并揭示了是它在支持可燃物燃烧。
1795年，英国医生托马斯·贝多斯发明了可以用来治疗的吸氧器具。
难道人类就一定不会在未来某一天遭遇到类似的事——空气中的氧气突然间全部消失了？这也是本文的前提条件。好了，读者朋友们，建议在往下阅读之前，首先深吸一口气憋住，这样可以获得更加身临其境的阅读体验（我开玩笑的，可别真去这么干）。
脆弱肉体
首先，氧气在空气中约占21%的体积。如果氧气突然消失，空气瞬间变得稀薄，我们首先会感到一阵耳鸣，搞不好鼓膜也会破裂。但这种外伤都不算什么，接下来我们将会体会到什么叫做绝望。
在正常情况下，人体吸入的氧气大部分进入血液，与血红蛋白结合，运输到人体各个角落；小部分直接溶解到血液里。空气中的氧气一旦消失，我们虽然可以照常呼吸，但是再也没有氧气进入身体。
在生理学中有个概念叫做氧分压，指的是溶解于血液的氧产生的压力。这个概念可以量化我们平时血液中的氧含量，但现在也没什么用了，因为按照我们的假设，氧分压很快就降为零：细胞活力下降，器官功能衰退，这种由于吸入气体中氧含量过低引起的缺氧，被称为大气性缺氧。
大脑是人体中最消耗氧气的器官。人类大脑重量大约是人体重量的2%，但脑血流量却占心输出量的15% ，脑耗氧量占人体总耗氧量的23%。因此，大脑对缺氧最为敏感，几分钟内，除了会觉得窒息、呼吸障碍、耳鸣之外，还会引起头痛、思维能力下降，表现在器质层面，就是脑血管扩张、脑细胞及脑间质水肿。完全缺氧5～8分钟后，经过这些对大脑的不可逆损伤积累，你就将迎接昏迷甚至死亡。
生命熄火
如果我们把人体比作一部机器，氧气对人的重要性也可以用能量变化来解释。
人类一天到晚吃吃喝喝，所摄入的有机营养物质都需要在体内被利用，这个过程就是氧化，相当于汽车里面汽油的燃烧，只是没有火焰。
氧气是一种获取电子能力很强的物质，有机物质的氧化分解本质上就是一种传递电子的行为。因此，这一过程会产生能量，就是氧化分解得来的能量。最终，能量以一种“能量分子货币”——三磷酸腺苷（ATP）的形式储存起来，而氧气和氢结合在一起，最终形成了水。
氧气对于人类，以及所有需要有氧呼吸的生物的终极意义正在于此——从空气中获取这种氧化剂，维持能量的正常运转。如果这种氧化过程不能继续，那生命之光也就随之黯淡。
灾异蔓延
但是人类不会这么轻易地“狗带”！
我们假定最能憋气的一部分人活着爬到药店、医院，纷纷争抢氧气瓶和制氧机。一些工厂里的工人赶紧停工，挣扎着打开工业用氧猛吸，也不管有没有杂质气体，先活命再说。不管怎么样，液氧罐现在要比黄金贵重多了。
因为空气中氧含量下降，海洋和土壤中的氧气可能会析出，补充被宇宙恶霸抽走的气压。人类也可能会牺牲电力，用电解法把水分解成氢气和氧气来救急。工厂里的双氧水等氧化物可以制取氧气，或者把地壳里的氧化矿物质分解，把氧气提取出来。当然，我们做这一切的前提是尽量降低耗氧量。
臭氧也开始拼命吸收紫外线，分解出氧气，这也可能让人类变得稍微好过一点点，但是随之而来的是臭氧层的消失。缺少了这一层屏障，紫外线会长驱直入，给人类带来皮肤灼伤、癌变和眼部疾病。
在人类忙碌的过程中，天已经变了颜色。由于缺少了氧气分子，可以反射光线的粒子减少，这时的天空可能会变得像照片底片一样——过于黑白分明。
一种循环
不过有个好消息是，由于其他需氧生命不懂得自行制造氧气，所以会大量死亡。它们不会再跟我们争氧了，此时可以产生氧气的光合作用开始回升，尽管这个过程会非常缓慢。
我们不禁回忆起早期的地球，生命刚刚出现的年代。那时并没有多少氧气可言。一些原始单细胞生命开始利用太阳光，把二氧化碳和水合成有机物，产生一种废物，那就是最初的氧气。那时的氧气对生命而言还是废气，甚至是有毒的致命废气。这些被生物排出来的氧气还顺带挤走空气中的甲烷，降低了温室效应，把温度变得适宜。
后来，一些细菌习惯了充满废气的环境，觉得用有氧呼吸这种方式来进行生存会释放出更多能量，这才有了光合作用和呼吸作用的平衡。
这是历史的重演。在经历这次氧气突然失踪的大灾变后，我们只能期待，地球上这些数不胜数的生命可以尽快恢复氧气含量，并且和之前一样不高不低。当然这种期待听起来实现的可能性真的不高。
TIPS
氧气的历史：几个瞬间
距今45亿年前 地球诞生。
距今34亿年前，一些生命进化出光合作用的技能。但是这时的光合作用产物还不是氧气。
距今24亿年前，有一种光合作用途径开始产生氧气这种代谢产物。但由于氧气要首先和地球上原本存在的许多物质反应（比如金属和还原性物质反应），因此大气中的氧气浓度并不高。
距今17亿年前，大气内氧气浓度达到21%，一大批厌氧生物灭绝，大量好氧生物取而代之。
距今3亿年前，由于氧气充沛，石炭纪产生了一些巨型节肢动物，比如巨脉蜻蜓翼展可以达到0.8米。
公元79年，古罗马最伟大的博物学者老普林尼造访庞贝城附近的维苏威火山，那场抹除庞贝城的火山爆发遮天蔽日，使老普林尼也一去不还。他也许是和庞贝人一样，死于窒息和气体中毒。
1775年，法国科学家拉瓦锡命名了氧元素（oxygene），并揭示了是它在支持可燃物燃烧。
1795年，英国医生托马斯·贝多斯发明了可以用来治疗的吸氧器具。