Der heute in der Atmosphäre und den Weltmeeren vorhandene Sauerstoff (O2) wurde ursprünglich duch Photosynthese (http://de.wikipedia.org/wiki/Photosynthese) erzeugt. Vor über 3,5 Milliarden Jahren schon gab es Cyanobakterien (http://de.wikipedia.org/wiki/Cyanobakterien), die fleißig O2 freisetzten. Dieser Sauerstoff oxidierte über Millionen Jahre hinweg das in den Meeren reichlich gelöste Eisen (sowie Silizium und andere gelöste Metalle), sodass sich dicke Eisenoxid-Schichten ablagerten. Erst später, als alle Metalle bereits oxidiert waren, fing der Sauerstoff an, sich im Meerwasser und der Atmosphäre anzureichern. Da es sonst keinen Sauerstoff gab, gab es auch keine Zellen, die Zellatmung betrieben hätten. Bisher waren vom Sauerstoff unabhängige Prozesse wie z.B. die Gärung benutzt worden, um aus (gefressener) Biomasse wieder Energie zu gewinnen. Sauerstoff war dabei eher hinderlich; seine hohe Reaktivität macht Sauerstoff zu einem starken Zellgift, dem die allermeisten Lebewesen in der Urzeit hilflos gegenüberstanden. So kam es zum ersten großen Massensterben in der Erdgeschichte.
Lange Zeit waren vermehrten sich die Cyanobakterien schneller, als sie wieder zersetzt werden konnten und bildeten weltweit riesige Riffe (http://de.wikipedia.org/wiki/Stromatolith), in denen die Biomasse dauerhaft eingeschlossen blieb. So wurde auch die Menge an freiem O2 immer größer. Im Neoproterozoikum, vor etwa einer Milliarde Jahren, gelangte erstmals Sauerstoff in die Atmosphäre. Frei im Meer schwimmende Cyanobakterien, später auch Grünalgen, sanken in großen Mengen auf den Meeresgrund und wurden von Sedimenten überdeckt. Ohne Sauerstoff zersetzt sich die Biomasse auch in hunderten von Millionen von Jahren nicht vollständig; es entstanden die großen Erdölvorkommen. Die Übriggebliebenen des Artensterbens schafften es zum Teil, aus der Not eine Tugend zu machen und den Sauerstoff zu entgiften, indem die ihn mit Wasserstoff verbanden. Als netter Nebeneffekt konnten so auch noch erhebliche Mengen Energie gewonnen werden (Zellatmung (http://de.wikipedia.org/wiki/Zellatmung))). Jetzt stellte sich der Stoffkreislauf ein, der auch den Sauerstoff und das CO2 mit einschließt. Erst im Karbon, also vor etwa 300.000 Jahren, kam es auf dem Festland zu einem enormen Pflanzenwachstum, wo auch hier große Teile der Biomasse zunächst in Sümpfen und Mooren luftdicht abgeschlossen wurden und so zu den heutigen Steinkohlevorkommen wurden. Siehe auch http://www.fu-berlin.de/presse/publikationen/fundier…
Für diesen Beitrag vielen Dank an Jürgen Wilhelm!