在几十万年以前，地球大气层里几乎没有氧气，只有氮、氢、二氧化碳等气体，因此也不存在生物。只有在地球演化出现了绿色植物，通过绿色植物的光合作用，从水中分解出氧气之后，大气中才有大量氧气存在。随着绿色植物的发展，大气中氧气也增多，大约3亿年前，大气中的氧气含量才达到现今水平——21%左右。
人和动、植物呼吸以及燃烧平均每秒钟约消耗1千万千克氧气，这样下去，大气层中的氧气只够用3千年。但是，由于绿色植物的光合作用，使氧气与二氧化碳的含量大体保持稳定。植物的光合作用，一方面，大量吸收大气中不断增加的二氧化碳；另一方面，不断合成有机物和释放氧气，从而维持了自然界的碳素循环和大气中二氧化碳同氧气的循环。据估计，大气中的二氧化碳和氧气，分别为300年和2000年通过光合作用更新一次。如果没有植物及其光合作用，大气层将是多么的浑浊，绝不可能有现在丰富多彩的生物世界。
