简介：光合作用的起源是一个非常古老的事件，对这个事件的证据，包括基本生物学过程的开启和发展之类的问题，如地球早期光合作用生物的属性以及光合作用生物如何获取光合作用装置等，可能已经消失在时间的长河之中；因此，光合作用起源就成为一个引人入胜的重大科学命题。尽管如此，地质学、生物地球化学、比较生物化学和分子进化分析，为光合作用起源及其复杂的进化历史，提供一些新认识和新线索，主要涉及到以下3个方面：（1）光合作用生命的起源；（2）光合作用装置的起源；（3）光合作用催化剂的起源。追索科学家们对这一重大科学命题的持续研究与艰苦努力，以及所取得的一些重要而且富有智慧的认识，将为今后的深入研究提供一些重要的思考途径和研究线索。同时，追逐光合作用起源的研究进展，对于深入了解早期地球复杂的圈层耦合过程也具有重要意义。这些作用过程主要包括：（1）从不生氧光合作用到生氧光合作用的转变；（2）大气圈与生物圈之间复杂的相互作用和协同进化；（3）生氧光合作用起源与进化所造成的、从一个缺氧的大气圈到今天含氧大气圈的复杂演变过程；（4）大气圈和水圈的渐进氧化作用对地球表面环境以及生命的起源和发育所造成的一个长时间影响；（5）早期地球表层古地理面貌的成型等。更为重要的是，对光合作用起源的地质学尤其是沉积学思考所得出的一些重要认识，尽管不是结论，但是拓宽了沉积学的研究范畴，开阔了沉积学家的研究视眼，同时也成为一个多学科协同作战的范例。

简介：两种气体,氮气和氧气,以压倒优势的状态主导着地球的大气圈。氮气是原生的,而且其存在和丰度不是生物过程所驱动的;相反,氧气是生物通过水的氧化作用而连续产生的,这个氧化作用得到了太阳光的能量驱动。氧气,一种对动物生命进化最为关键的气体,是如何变成大气圈中丰度第2的气体？问题并非以前所设想的那么简单;为了了解大气圈氧化的时间进程,我们不但要知道氧气是什么时候而且是如何第1次出现的,而且还要知道氧气是如何在大气圈中保持一个高浓度的。可以肯定的2个事实是：地球最早期的大气圈是缺乏氧气的,而今天的大气圈则为21%的氧气所组成。需要特别强调的是,大多数古代大气圈氧气水平的地质标志,只是意味着存在与缺乏,而且发生在以下2个时间点的大多数事件是高度不肯定的;但是,一系列地质证据已经表明,大气圈氧气含量水平上升的时间进程发生在2个时间点上：（1）一个从缺氧的到含氧的大气圈的转变,大致发生在2.0-2.5Ga期间,这个转变就是著名的巨型氧化作用事件（GOE）;（2）发生在前寒武纪—寒武纪过渡时期的大约540-850Ma的第2次巨型氧化作用事件（GOE-Ⅱ）,被进一步命名为新元古代氧化作用事件（NOE）。GOE与NOE,就得出了地球大气圈氧气含量水平上升三段式的盛行图像。随着研究的深入,得到了以下重要认识：如果说大气圈氧气含量的总体增加,从太古宙微不足道的水平增加到今天21%,是由于氧气生产作用增强的结果而代表了一个复杂的地球生物学过程的话,那么,这个过程则发生在随着侵蚀作用与沉积作用相对于火山活动而变得更加重要的状况下,更进一步讲,叠加在这个总体趋势下的则是一系列的阶梯式的氧气含量水平上升,这与超大陆聚合作用之后异常高的沉积作用周期是相联系的,从而进一步说明了大气圈