Atmosféra na skorá Zem bolo veľmi odlišné od toho, čo máme dnes. Predpokladá sa, že prvá atmosféra Zeme bola tvorená vodík a hélium, podobne ako plynné planéty a Slnko. Po miliónoch rokov sopečných erupcií a iných vnútorných procesov na Zemi sa objavila druhá atmosféra. Táto atmosféra bola plná skleníkových plynov, ako je oxid uhličitý, oxid siričitý, a tiež obsahovala ďalšie druhy pár a plynov, ako je vodná para a v menšej miere amoniak a metán.
Oxygen-Free
Táto kombinácia plynov bola pre väčšinu foriem života veľmi nehostinná. Aj keď existuje veľa teórií, napríklad Teória pravekej polievky, Teória hydrotermálneho vetraniaa Teória Panspermie o tom, ako začal život na Zemi, je isté, že prvé organizmy, ktoré obývali Zem, nepotrebovali kyslík, pretože v atmosfére nebol žiaden kyslík. Väčšina vedcov súhlasí s tým, že stavebné kamene života by neboli schopné tvoriť, keby v tom čase bol v atmosfére kyslík.
Oxid uhličitý
Rastliny a iné autotrofné organizmy by sa však darili v atmosfére naplnenej oxidom uhličitým. Oxid uhličitý je jedným z hlavných reaktantov, ktoré sú potrebné
fotosyntéza prihodiť sa. S oxidom uhličitým a vodou môže autotrof produkovať uhľovodíky pre energiu a kyslík ako odpad. Po tom, ako sa na Zemi vyvinulo mnoho rastlín, sa v atmosfére voľne vznášalo množstvo kyslíka. Predpokladá sa, že žiadna živá bytosť na Zemi v tom čase nemala kyslík. V skutočnosti bolo množstvo kyslíka pre niektoré autotrofy toxické a vyhynuli.ultrafialový
Aj keď plynný kyslík nemohol byť priamo použitý živými bytmi, kyslík nebol zlý pre tieto organizmy žijúce v tom čase. Kyslík sa vznášal na vrchol atmosféry, kde bol vystavený ultrafialovému slnečnému žiareniu. Tieto UV lúče rozdeľujú diatomické kyslíkové molekuly a pomáhajú vytvárať ozón, ktorý sa skladá z troch atómov kyslíka kovalentne spojených k sebe. ozónová vrstva pomohol zablokovať niektoré UV lúče v dosahu na Zem. Vďaka tomu bolo pre život bezpečnejšie kolonizovať na súši bez toho, aby boli citlivé na škodlivé lúče. Pred vytvorením ozónovej vrstvy musel život zostať v oceánoch, kde bol chránený pred tvrdým teplom a žiarením.
Prví spotrebitelia
S ochrannou vrstvou ozónu, ktorá ich zakrývala, a množstvom kyslíka, ktorý mohol dýchať, sa mohli heterotrofy vyvíjať. Prvými, ktorí sa objavili, boli jednoduché bylinožravce, ktoré mohli jesť rastliny, ktoré prežili atmosféru s kyslíkom. Pretože kyslík bol v týchto počiatočných štádiách kolonizácie pôdy taký vysoký, mnoho predkov druhu, ktorý poznáme dnes, narástlo do obrovských rozmerov. Existujú dôkazy, že niektoré druhy hmyzu narástli na veľkosť niektorých väčších druhov vtákov.
Potom by sa mohlo vyvinúť viac heterotrofov, pretože bolo viac zdrojov potravy. Tieto heterotrofy uvoľňujú oxid uhličitý ako odpad z bunkového dýchania. Podávanie a odoberanie autotrofov a heterotrofov bolo schopné udržať hladinu kyslíka a oxidu uhličitého v atmosfére stabilné. Toto dávanie a prijímanie pokračuje aj dnes.