地球形成后，經(jīng)過(guò)十多億年演化，才有最原始的生命出現(xiàn)。生物的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)化，都是一定自然條件影響下的產(chǎn)物，但是生物一旦出現(xiàn)，卻對(duì)周圍環(huán)境賦予越來(lái)越深刻的影響，甚至使全球自然面貌發(fā)生巨大變化。
在早期發(fā)展階段的地球上，火山活動(dòng)頻繁，向地殼外輸送大量缺氧的氣體，最古老的巖石化學(xué)性質(zhì)表明它是在沒(méi)有游離氧的環(huán)境中產(chǎn)生的。那時(shí)太陽(yáng)輻射遠(yuǎn)比現(xiàn)在強(qiáng)烈，它雖有可能把水分子裂解為氧和氫氣，但數(shù)量有限，而且氧很快就與還原態(tài)物質(zhì)化合，空氣中仍然缺氧。據(jù)推測(cè)，原始大氣的組成有一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氫（H2S）、甲烷（CH4）、氨（NH3）和氮（N2）等。距今30億～40億年前，在淺海中出現(xiàn)藍(lán)藻類植物，它憑借體內(nèi)葉綠素吸取太陽(yáng)能使水裂解，并利用氫離子與CO2化合成能量豐富的有機(jī)物，同時(shí)，游離氧作為副產(chǎn)品被釋放到外界環(huán)境中。這就是典型的光合作用，一般寫成下面的反應(yīng)式：
6CO2 6H2OC6H12O6 6O2↑
富含能量的有機(jī)化合物構(gòu)成生物軀體，另有一部分與氧發(fā)生緩慢氧化反應(yīng)，把所含蓄的能量逐漸釋放，滿足生命活動(dòng)需要，這就是呼吸作用。由于光合作用產(chǎn)物超出呼吸作用消耗數(shù)量，甚至加上當(dāng)時(shí)已存在的細(xì)菌活動(dòng)也不能把全部有機(jī)物質(zhì)分解，于是游離氧首先在海水中積累，并與河流沖刷到原始海洋的氧化亞鐵迅速化合，形成難溶的氧化鐵沉積物。從30億年前到20億年前持續(xù)10億年時(shí)間形成了分布廣泛的帶狀沉積鐵層，成為現(xiàn)代重要的鐵礦資源。大約20億～18億年前，氧氣進(jìn)入大氣的數(shù)量逐漸增多，于是陸地上巖石礦物的風(fēng)化作用加劇，其中含有的二價(jià)鐵氧化，形成紅色巖層，并且大規(guī)模沉積在海底。光合作用消耗大氣中的二氧化碳，使其含量減少，這便導(dǎo)致海水溶解的二氧化碳?xì)饣a(bǔ)充到大氣里，而海水所含有的鈣鎂重碳酸鹽形成難溶的碳酸鹽沉積物──石灰?guī)r及白云巖。此外海水的含鹽量、酸堿度也和過(guò)去不同，逐漸接近今天的水平。大氣層的組成物質(zhì)因受氧化作用，所含一氧化碳、甲烷消失，轉(zhuǎn)化為二氧化碳，氨則轉(zhuǎn)化為氮和水，硫化氫轉(zhuǎn)化為二氧化硫和水，總的組成也趨向今天的成分。
約6億～7億年前，空氣中含氧量達(dá)到現(xiàn)代大氣水平的1%左右，部分氧轉(zhuǎn)化為臭氧（O3），分布在大氣圈上層，吸收許多對(duì)生物有害的紫外線輻射。透過(guò)臭氧層到達(dá)海面的少量紫外線，只能進(jìn)入幾厘米厚的水層。于是海水中生物的活動(dòng)空間大幅度擴(kuò)張，不僅藻類植物趨向繁榮，直接間接依靠植物為生的海洋動(dòng)物也迅速發(fā)展起來(lái)。地球進(jìn)入古生代階段。4億年前，空氣含氧量約為現(xiàn)代大氣含氧量的10%左右，產(chǎn)生足夠厚的臭氧層，使地面紫外線輻射量減少到生物能夠忍受的程度。此后植物才穩(wěn)固地登上陸地，動(dòng)物則緊隨其后。土壤開(kāi)始形成和發(fā)展。海水生物及沼澤森林的殘骸分別形成碳酸鹽巖石、硅藻土、煤、泥炭、石油和天然氣等?？諝庵蠧O2急劇減少，氧的含量終于達(dá)到現(xiàn)在水平，氮的消耗有限，因而保持較高數(shù)量?？傊?，現(xiàn)代大氣圈、巖石圈和水圈與生物的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，互相作用。從某種意義上說(shuō)，沒(méi)有生命活動(dòng)便沒(méi)有現(xiàn)代自然界、現(xiàn)代地理環(huán)境。其中光合作用又是最重要的環(huán)節(jié)、最偉大的過(guò)程，被認(rèn)為具有宇宙意義。
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