今日大氣層中所含大量自由態氧分子，乃生命出現後，逐漸累積之結果。生命的演化過程，是由簡單的原子慢慢蛻變成分子，聚合物，以至於細胞和多細胞的複雜生物體。生物體內含有四種主要的元素，即碳、氫、氧和氮。當地球最初形成的時候，這四種元素也以最簡單的分子形式出現。這種極端的大氣層很早就消失了，取而代之的，是另外一種大氣層。它也含有相同的大氣元素，但是它含有氫氣和元素態的氮；碳多為一氧化碳，甲烷較少。
元素的結合，可以形成簡單的分子，如酸、鹼、醣和氨基酸等，而聚合物（油脂類，纖維素，核酸和蛋白質等）又是由分子聚合而成。更複雜的分子構造，是具有自組能力的系統。它們形成催化系統和細胞膜等，造成生命，而生命也藉之而得以保存。光合作用加速了大氣層氧氣的積累，深刻地改變了地球上物種的代謝方式和形態。從考古學上可以發現，大氣層含氧量在石炭紀的時候曾經一度上升到了35%。
潛水物理學 - III
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氧氣的來源
“分子氧”是一種化學元素，它的化學符號是O，原子序數是8。現今地球空氣中以單質形式存在氧氣大約含有體積為20.947%。氧元素占整個地殼質量的48.6%，它在地殼中基本上是以氧化物的形式存在的。就整個地球而言，氧的質量分數為15.2%。無論是人、動物還是植物，他們的生物細胞都有類似的組成，其中氧元素占到了65%的質量。
原始大氣層是充滿了甲烷，氨等氣體，成初期是不含氧氣的。地球為一層厚約數百公里之透明混合氣體所包圍，因受地球之引力而附著於地球表面，稱為大氣層。在接近地球表面的空氣中，按體積之百分比，氮約佔百分之七十八，氧約佔百分之二十一，氬、氖、氪、氫、氦，及二氧化碳等構成其餘百分之一。大氣層氧氣的出現源於兩種作用，一個是非生物參與的水的光解，一個是生物參與的光合作用。大氣層不僅供應生物呼吸所必須之氧，且能於白晝發揮阻擋太陽之強烈紫外光，並於夜晚防止地球表面之溫度過度降低。
地球原始大氣層係由火山爆發而產生，其主要成分為水蒸氣、氮，及二氧化碳。惟二氧化碳能與地表之矽酸鈣化合而成石英與碳酸鈣，形成地表砂粒岩石之主要成分，二氧化碳因而由原始大氣層中消耗殆盡。此點對於生命之形成，極為重要。二氧化碳分子能讓可見光通過而增高地表溫度，且能阻擋地表所輻射出之紅外光，因而產生溫室效應，致使大氣層之溫度顯著昇高而無法蘊育生命之形成。 原始大氣層中之水分子，因受太陽之強烈紫外光輻射而分解成氫及氧，前者隨即逸出大氣層，後者因能與多種成分化合而形成固態氧化物，亦從大氣中消失。
而地球上氧氣的來源，僅有10%是由地上的綠色植物提供，其他的90%全來自海洋。海洋中的海藻，透過光合作用，是氧氣的重要提供者之一，而深海中的海底斷層在流出岩漿時，也會釋放出大量的氧氣。海洋產生氧氣的另一個途徑，是海水蒸發為水蒸氣之後，會飄浮到大氣高層中，而陽光會將水蒸氣分解為氫氣和氧氣，密度較大的氧氣下沉之後，便會重新回到地表。
植物僅需少量之氧即可維持生命，在其製造食物過程中，進行光合作用而使二氧化碳分解成氧及碳，前者乃釋放到大氣中，而後者為植物所吸收，轉化成有機體。動物呼吸，吸收氧而排出二氣化碳，植物生長，吸收二氧化碳而補充氧，如此相輔相成而達至奇妙之平衡，大氣之組成乃得穩定。
Last update 24 August 2009