地球形成后，经过十多亿年演化，才有最原始的生命出现。生物的发生和发展进化，都是一定自然条件影响下的产物，但是生物一旦出现，却对周围环境赋予越来越深刻的影响，甚至使全球自然面貌发生巨大变化。
在早期发展阶段的地球上，火山活动频繁，向地壳外输送大量缺氧的气体，最古老的岩石化学性质表明它是在没有游离氧的环境中产生的。那时太阳辐射远比现在强烈，它虽有可能把水分子裂解为氧和氢气，但数量有限，而且氧很快就与还原态物质化合，空气中仍然缺氧。据推测，原始大气的组成有一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）、氨（NH3）和氮（N2）等。距今30亿～40亿年前，在浅海中出现蓝藻类植物，它凭借体内叶绿素吸取太阳能使水裂解，并利用氢离子与CO2化合成能量丰富的有机物，同时，游离氧作为副产品被释放到外界环境中。这就是典型的光合作用，一般写成下面的反应式：
6CO2 6H2OC6H12O6 6O2↑
富含能量的有机化合物构成生物躯体，另有一部分与氧发生缓慢氧化反应，把所含蓄的能量逐渐释放，满足生命活动需要，这就是呼吸作用。由于光合作用产物超出呼吸作用消耗数量，甚至加上当时已存在的细菌活动也不能把全部有机物质分解，于是游离氧首先在海水中积累，并与河流冲刷到原始海洋的氧化亚铁迅速化合，形成难溶的氧化铁沉积物。从30亿年前到20亿年前持续10亿年时间形成了分布广泛的带状沉积铁层，成为现代重要的铁矿资源。大约20亿～18亿年前，氧气进入大气的数量逐渐增多，于是陆地上岩石矿物的风化作用加剧，其中含有的二价铁氧化，形成红色岩层，并且大规模沉积在海底。光合作用消耗大气中的二氧化碳，使其含量减少，这便导致海水溶解的二氧化碳气化补充到大气里，而海水所含有的钙镁重碳酸盐形成难溶的碳酸盐沉积物──石灰岩及白云岩。此外海水的含盐量、酸碱度也和过去不同，逐渐接近今天的水平。大气层的组成物质因受氧化作用，所含一氧化碳、甲烷消失，转化为二氧化碳，氨则转化为氮和水，硫化氢转化为二氧化硫和水，总的组成也趋向今天的成分。
约6亿～7亿年前，空气中含氧量达到现代大气水平的1%左右，部分氧转化为臭氧（O3），分布在大气圈上层，吸收许多对生物有害的紫外线辐射。透过臭氧层到达海面的少量紫外线，只能进入几厘米厚的水层。于是海水中生物的活动空间大幅度扩张，不仅藻类植物趋向繁荣，直接间接依靠植物为生的海洋动物也迅速发展起来。地球进入古生代阶段。4亿年前，空气含氧量约为现代大气含氧量的10%左右，产生足够厚的臭氧层，使地面紫外线辐射量减少到生物能够忍受的程度。此后植物才稳固地登上陆地，动物则紧随其后。土壤开始形成和发展。海水生物及沼泽森林的残骸分别形成碳酸盐岩石、硅藻土、煤、泥炭、石油和天然气等。空气中CO2急剧减少，氧的含量终于达到现在水平，氮的消耗有限，因而保持较高数量。总之，现代大气圈、岩石圈和水圈与生物的发生发展密切相关，互相作用。从某种意义上说，没有生命活动便没有现代自然界、现代地理环境。其中光合作用又是最重要的环节、最伟大的过程，被认为具有宇宙意义。
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