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(2019-11-04 02:05:22) 好的,这是一个很有趣的问题。多图长文预警。野外生存情景中,决定这个人能否生存下来的要素是WFFS,即水(water),火(fire),食物(food),庇护所(shelter)。而在地质历史时期,则还需要考虑隐形因素空气(air)和对习性知之甚少的远古捕食者(predator)。所以,决定一个地史穿越者能否生存的要素,可以总结为WFFSAP。如果按照维持人类生存的重要性,这个顺序我将它调整为:AWFFSP(1)Air,空气人类能够在地球表面生存,存在一个至关重要但却习以为常的因素:空气中的氧气含量。只有空气能够维持人类生存,后面的淡才能继续扯。氧气含量过低或者过高的环境,对于人体都是有害的。现代地球大气含氧量约为21%,但地质历史时期却并非如此。在距今约26亿年前,地球的大气层里只有十分微量的氧气。随后发生的大氧化事件(GreatOxydationEvent,GOE)深刻改变了大气和海洋的含氧量——从几乎彻底的还原环境转化为弱氧化环境。但这时的大气还是无法让人类正常呼吸——含氧量只有现代平原大气氧含量的1/4。(地史时期氧含量变化曲线,出处:Humanity'sComingOfAgeOnPlanetEarth)1/4的现代平原大气氧含量是什么概念?如果你对极限登山有所了解的话,就应该知道,一般的登山者在攀登珠峰的时候,是要吸氧的。当然也有艺高人胆大的个中高手能够在不携带辅助吸氧设备的情况下登顶珠峰。今日被曝出不幸坠崖身亡的瑞士极限登山者乌里·斯特克(UeliSteck),就曾在不吸氧的情况下登上珠峰(R.I.P.)。(高海拔地区氧气相对含量与平原氧含量关系)由于高海拔地区气压低,人呼吸时吸入的相对氧含量要低于平原地区。如果以平原地区的绝对氧含量为基准,可以建立一个高海拔地区相对氧含量关系图:珠峰顶上的呼吸相对氧含量,大约是平原地区氧含量的33%——这比GOE之后十多亿年的氧含量还要高呢。(海拔高度与大气压含氧量关系图)既然只有人类中的佼佼者才能不吸氧登顶珠峰,那么一个普通穿越者在更低的相对氧含量下,恐怕难以幸存。这样来看,氧气可以提供一个有力的约束:最早不超过氧气含量第二次骤增/缓慢增加的时期。这个时间多少亿年前呢?现有的研究表示,这个时间大概是在8.5亿年左右开始,一直持续到寒武纪生物大爆发之始的5.4亿年。(地质历史时期的氧含量变化曲线之V2.0出处:InterChangeNewsletter)(地史时期的氧含量变化上下限。出自维基百科:GreatOxygenationEvent。Stage4:起自8.5亿年)这里提个问题:有谁知道8.5亿年以前的地球发生了什么惊天动地的故事?知乎站内有相关回答,可以自己搜一搜。总之,虽然人们还不是特别清楚在8.5亿年到寒武纪的这段时间里到底发生过什么使氧气含量一路走高,但作为穿越者只需要知道:地球上的氧气含量变得能够满足人类最低限度的呼吸,目前看来至少是大约6-7亿年前至今的事。地质历史时期较高的CO2浓度需要考虑吗?CO2是一种会导致窒息的气体,世界各地都经常发生因误入二氧化碳浓度较高的罐体、洞穴、地下室导致死亡的案例。但是,到底多高的CO2浓度会对人体产生威胁呢?根据一份上世纪70年代的研究资料,人们已经总结出暴露在不同二氧化碳浓度下,经过不同时间后人体的反应:(引自维基百科:Hypercapnia-Wikipedia)由此可见,1%浓度的CO2对人体几乎不存在不良影响,3%浓度的CO2会使人体呼吸增强,但也可长期存活。更高浓度的CO2会对人的大脑活动产生不同程度的影响,不适合长期生活。而根据网上搜索的资料,10%的CO2浓度会引起快速窒息,并导致死亡。1%的浓度如果换算成常见的气体浓度表达形式,是10,000ppmv。地球的CO2浓度曾经达到过这么高吗?答案是至少最近6亿年来都没有。(出处:维基百科词条:CarbondioxideinEarth'satmosphere,数据出处图上有标注)多个研究结果都表明,显生宙(Phanerozoic,至寒武纪至今的时代,5.4亿年至今)以来,大气二氧化碳浓度最高没有超过7000ppmv。即便考虑误差,这距离1%(10,000ppmv)还远着呢。距离人体反应较轻微的2%更是差得远了。至于更古老的地球,确实存在CO2浓度非常高的时期。如果把上图5亿年时的CO2浓度与现今(400ppmv左右)的比值投到下图,大概是那个红叉上下一些,越古老时代的误差也变得越大。不过无所谓,反正六七亿年之前也没有足够的氧气。(图引自文献【3】)总之,6-7亿年是个坎,这个时间节点正是氧气浓度增大到可基本维持呼吸的程度,而二氧化碳的浓度有没有太高到导致窒息。这个时间上限,大约就是空气所能满足人类呼吸的上限了。-------------------(2)Water,(淡)水资源在所有的穿越后条件里,水资源是最不用担心的环节。自从有了稳定海洋,就会自然存在由太阳能驱动的水循环,而水循环则意味着降水,降水则意味着有江河湖泊。只要去找,而且运气不要太差,就一定会找到淡水。因此,这一条件带来的时间约束,可以至少上溯到40亿年前——显然,穿越到这个时代的穿越者虽然不会渴死,但一定会窒息而死。所以,淡水不构成约束。(水循环示意图)相关问答:海洋是如何形成的?-知乎(3)Food,食物都说民以食为天,来,先干了这串烤肉为敬!穿越回去了吃什么?这是一个好问题。对于肉食主义者来说,大到恐龙,小到蛐蛐儿,天上飞的两米大蜻蜓,水里游的萌萌三叶虫都可以成为一顿美味的“蛋白质含量大于70%的嘎嘣脆鸡肉味儿”——反过来当然也是成立的。从这个角度来说,肉食者能够生存的年代上限可以很久。虽然地球生物起源的很早,但在其中很长一段时间里,最复杂的生命形式恐怕就是浮游的“复杂”微生物,水底的微生物席(bio-mat)(现代温泉池里的微生物席状物,相信我,你不会想吃它)或者这货——(叠层石,一种微生物捕捉海水碳酸钙微粒形成的生物沉积构造,半化石)我相信不会有谁疯狂到去舔舐水底像鼻涕一样的微生物席,或者去啃食叠层石来充饥。补补钙倒是可以的。所以,什么时候开始可以吃上肉肉?前不久的贵州省瓮安化石群产地受到破坏的故事里,那些学术价值非常重要的化石,实际上只是一些小不溜秋肉眼基本看不见的微体生物。那个年代,是6.1亿年。后来,人们在澳大利亚发现的埃迪卡拉动物群里,终于有了一些类似水母、爬虫、会蠕动的叶子的奇奇怪怪的动物。那个年代,大概是5.7亿年以后——虽然这些肉看起来都有点奇怪……(出处:【地质时弊】瓮安生物群产地破坏事件,你应该知道的历史内幕--从二十余年的化石之殇看中国的科普困局-知乎专栏)(来吃!!!不吃就饿死!!!图为埃迪卡拉动物群复原图)---------------------对于素食主义者来说……我说咱都穿越到几亿年前了咱就能不能有啥吃啥?如果非要只吃植物的话,这有点麻烦:人类赖以为生的植物性食物,绝大多数陆生植物是起源于侏罗纪的被子植物,少数是蕨类植物和裸子植物,还有一部分水生植物是大型藻类,比如海带。看来,素食主义的穿越者,想在古老年代不被饿死的办法只有一个:下海捞海藻。(出处:http://seaweedbook.net/wp-content/uploads/2013/01/chapter-5.pdf)幸运的是,藻类在地球上出现的时间还是挺早的。除去自生物出现伊始就一直存在的微观藻类不提,宏观藻类的历史也非常漫长了。2016年3月的一份研究,报道了一块5.55亿年前的宏观海藻化石。(宏观海藻Chinggiskhaaniabifurcata化石,出自Ancientseaweedfossilsdocumentsomeoftheoldestmulticellularlife)这种同样生活在埃迪卡拉纪的古老多细胞植物,与前面提到的各种奇奇怪怪的动物一起,构成了地球生物演化上一个重要的多细胞复杂生物群——而这个名为“埃迪卡拉纪”的时代的尾巴(5.7-5.4亿年),这也是一个穿越者有机会真的吃饱肚子的最早年代。(现代鲁滨逊,阿拉斯加海湾一集,采集海藻)相关问答:为何叠层石会消失?-知乎叠层岩Stromatolite是生物吗?-知乎如何平衡GDP与科研:贵州瓮安挖掉6亿年的寒武纪化石考察点?-知乎-----------------(4)Fire,火在任何时候,对于一个温血生物来说,保持体温稳定都是头等重要的大事,特别是太阳落山后的漫漫长夜。如果人类穿越到一个无法生火取暖和获得熟食的时代,也许他可以苟活在某个狭小岩洞里遮风挡雨,甚至可以食用生冷食物,但是失温的威胁总有一天会要了他的性命。生一堆篝火无疑是维持体温最佳的方式,而决定火的隐含因素是大气含氧量、燃料。前面在谈到空气的时候,我们已经提到大约在5.4亿年之后,地球上的氧气含量已经和今天处于差不多的水平了,虽然存在上下波动,但生一堆火的问题不大。问题在于:地球上有地质历史记录的“第一堆”野火(wildfire),却没有在那个年代烧起来,而是烧在了1.2亿年以后的志留纪晚期。(研究沉积岩中夹杂的微小炭灰,可以研究地质历史时期的火灾。这是一个非常有趣的学术前沿.图引自文献【1】)(沉积岩里的炭灰,电镜照片。图引自文献【2】)原因其实很简单——志留纪,地球上第一次出现了陆生宏观植物。换句话说,这些小小的、原始的森林,这才让闪电或者熔岩带来的火种有了可供燃烧的,燃料。光蕨类(Cooksonia),最早的化石发现于4.33亿年前的志留纪晚期,一种第一次在陆地上站起来的原始维管束蕨类植物,竟然染绿了整个星球,真是史诗般的一刻。(Cooksonia化石)(Cooksonia复原图)(Cooksonia想象图)(这大概是最接近志留纪晚期地球环境的图片了,请把里面的小型植物脑补为Cooksonia,如果再来几只虫豸就完美了!)一个有陆生植物群落的年代,同时也有着生机盎然的陆生节肢动物群落,水里则生长着各种体型不一的软体动物、头足动物、节肢动物和早期鱼类——这个被称为志留纪的时代,大约是一个让穿越者生起一堆火,躺在用这些原始维管束植物制成的床上,美美的吃上一串烤虫豸和烤蚝的,最早的时代——只是这堆火,有点小小的,萌萌的……前提是他懂得用石头点起火:因为没有可供摩擦生火的木头。相关网站:LON-CAPACrosssectionthroughaRhyniaaxis------------------------------(5)Shelter,庇护所与森林的故事有一个能够遮蔽风雨的庇护所,无疑能大幅度提高在野外生存下来的概率。除了岩洞、稳定石缝之外的天然庇护所,利用植物资源搭建庇护所是现代荒野求生者的首选。在人类生活的年代里,维管束植物早已高度发达。砍伐一些木材和枝条来搭建简易的庇护所是非常简单的生存技术。可是在地质历史时期里,能不能找到适合搭建庇护所的“大型维管束植物”,就还需要说道说道了。前面说到,维管束植物首次出现在陆地上,是志留纪晚期的事情。不到十厘米高,软萌软萌的小型光蕨类(Cooksonia),就已经成为陆地上的巨型植物了。而从这些“小巨人”的出现,到真正意义上的巨型森林出现,中间间隔的时间并不太久。泥盆纪,开始于4.19亿年,结束于3.59亿年,这是地球上真正意义上出现森林的时代。2012年,一个研究团队在Nature上发表论文,称他们发现了迄今为止最古老的森林留下的确凿证据——不仅仅是木化石,而是一片3.85亿年前的树林存在过的印记。(这种名为Eospermatopteris的大型蕨类在底部生长有固定于地面的根,并会在地面留下一个坑,大概是上图这样的画面)(大型树蕨在地面土壤上留下的“根部坑”,图片出自:Theworld'soldestforest--inSchoharieCounty)(“根部坑”挖掘区的整体照片)当揭开表土后,这片沉睡了数亿年的古代森林地面终于重见天日,现代与地质历史在这里神奇的合二为一。(美国的Gilboaforestfossil的“树林”遗迹,图片引自Nature,见文献【4】。灰色圆圈是可确认的树“根部坑”,发育在一层中泥盆统的古土壤上)以人类的视角来看,这片3.85亿年前的森林,无疑是诡异的:各种奇形怪状的巨型蕨类、中型蕨类和小型蕨类,分别组成了森林的树冠层、中部层和底部层。森林底部,苔藓覆盖了潮湿的地面与腐朽的枝干,昆虫和其他节肢动物在制造噪音,不远处的湖沼里,一只奇怪的动物正在水面探头探脑……(中泥盆世Gilboa森林形态的想象图,猜猜有些什么可以吃的东西?)(不要问我图上这些植物都叫啥,也不要问我那个看起来不太像蕨类的小小的东西是啥……)不过,比在志留纪中晚期那会,只能点一堆小小的火驱散寒意,至少在泥盆纪的世界里,可以搭起一个舒服的庇护所,点一堆熊熊燃烧的大火了。还是有点进步的。如果让我选,我一定选泥盆纪。因为穿越在食物链里的位置也很关键呀!!!-----------------------------(6)Predator,捕食者,(拖更ing)(7)其他的幸运因素,(继续拖更ing)如果这位不幸的穿越者十分幸运的穿越到一个有活跃温泉、热泉的,火山活跃的,沿海地区——用沸腾的热泉煮食物这事儿,贝爷也是干过的。(荒野求生第一季,冰岛)这样一来,他能够生活下去的年代可就……参考文献:【1】ScottAC,GlasspoolIJ.ThediversificationofPaleozoicfiresystemsandfluctuationsinatmosphericoxygenconcentration[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,2006,103(29):10861-10865.【2】GlasspoolIJ,EdwardsD,AxeL.CharcoalintheSilurianasevidencefortheearliestwildfire[J].Geology,2004,32(5):381-383.【3】KaufmanAJ,XiaoS.HighCO2levelsintheProterozoicatmosphereestimatedfromanalysesofindividualmicrofossils[J].Nature,2003,425(6955):279-282.【4】SteinWE,BerryCM,HernickLVA,etal.Surprisinglycomplexcommunitydiscoveredinthemid-DevonianfossilforestatGilboa[J].Nature,2012,483(7387):78-81.
人赤手空拳穿越回过去那么他最多可以在哪个地质年代生存
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