1. 지구의 대기 조성의 변화 태초의 지구에는 산소가 없었다
46억 년 전 방금 탄생한 지구의 대기는, 고온·고압의 수증기가 대부분을 차지하고, 그 밖에 이산화탄소, 질소 등을 포함하고 있었다고 생각되고 있다. 그 후 수억 년에 걸쳐 지표가 식어 수증기가 비가 되어 지표에 쏟아져 바다가 생기면 대기의 주성분은 이산화탄소와 질소가 되었다. 또한 바다에 이산화탄소가 녹아 그 일부가 칼슘 이온과 결합하여 석회암 (탄산칼슘)으로 해저에 퇴적함으로써 대기 중의 이산화탄소가 감소하고 대기의 주성분은 질소가 된다.
약 27억 년 전, 태양의 빛 에너지를 이용하여 광합성을 수행하는 란조류(시아노박테리아)가 바다에 탄생하여 이산화탄소와 물로부터 유기물과 산소가 생성되게 되면 대기 중의 이산화탄소는 더욱 감소하고 산소가 증가하기 시작했다. 그 후, 생물이 진화하여 육상으로 진출하여 다양한 식물에 의한 광합성이 활발하게 이루어지므로 산소는 더욱 증가하고 대기는 수십억 년에 걸쳐 질소와 산소를 주성분으로 하는 현재의 조성되었다.
현재도 호주에서는 '살아있는 화석' 시아노박테리아가 만드는 스트로마트라이트라는 암석을 볼 수 있다.
2. 오존층의 역할 : 지구의 생물을 지켜 주는 보호막이다.
오존(O3 ) 은 산소 원자 3개로 이루어진 기체로 지상으로부터 약 10~50km의 성층권, 특히 약 20~25km의 높이에 많이 존재한다. 이와 같이 성층권 내에 있는 오존층을 일반적으로 「오존층」이라고 한다. 약 27억 년 전, 광합성에 의해 산소(O2)를 방출하는 박테리아가 탄생한 이래, 대기 중의 산소는 증가하고, 그 일부가 태양으로부터의 자외선에서 화학반응을 일으켜 오존이 생성되었다.그리고, 오존의 양이 증가함에 따라 점차 대기상공에서 오존층이 형성되게 되었다. 오존층은 유기체에 해로운 태양으로부터 자외선(UV-B)을 많이 흡수한다. 그 때문에 바다에서 탄생한 생물이 육상에 진출할 수 있게 되었다.
UV-B는 동식물의 발육을 방해하는 등 생태계에 대한 피해 이외에 피부암이나 백내장의 발병을 증가시키는 등 인체에 대해서도 영향을 미친다. 자외선을 흡수하는 오존층은, 지금도 지상의 생태계를 보호하고 있지만, 프론 등의 인공 화학물질에 의해, 그 양이 감소하고 있는 것이 1980년대에 발견되어, 지구 규모의 환경 문제와 되어 있다.
성층권에 있는 오존의 양은 지역이나 계절에 따라 다르며, 일반적으로 위도가 높을수록 많고, 반대로 적도 부근은 적어지고, 또 초봄에 늘어나 가을로 줄어드는 경향이 있다.
3. 물의 행성·지구의 살아가는 데에 불가결한 한정된 자원이다.
지구는 그 3분의 2를 바다로 덮인 물의 행성이다. 물은 태양의 에너지에 의해 바다나 지표로부터 증발해, 구름을 형성해, 비나 눈이 되어 다시 지표나 바다에 쏟아진다. 우리가 보통 사용하고 있는 수도의 물도, 실은 이러한 지구규모의 물 순환 속의, 단지 일부분이라고 볼 수 있다.
지구에는 약 14억 km 3 의 물이 있다고 알려져 있지만, 그중 약 97%는 해수로, 남은 약 3%의 담수도, 그 70%는 북극·남극 지역의 얼음으로서 존재하고 따라서 지하수를 포함한 강물과 호수 등 생활에 이용할 수 있는 물은 0.8%(약 1100만 km 3 )에 불과하다.
농업이나 산업의 발전, 인구 증가 등에 의해, 전 세계에서 사용되는 물의 양은 계속 증가하고 있어 세계 기상 기관(WMO)의 자료에 의하면 1995년에 있어서의 세계의 연간 물 사용 양은 약 3572 km3로, 1950년의 약 2.6배가 되어, 각국에서 물 부족이 일어나고 있다. 또한 수질오염과 홍수 피해가 증가하는 등 세계의 물 문제는 점점 심각해지고 있다.