Земната атмосфера се състои от много азот (78 процента), малко кислород (21 процента), пръскане на аргон (0, 93 процента), малко количество въглероден диоксид (0, 038 процента) и следи от други газове, Но не винаги е било така. Съставът на газовете в атмосферата може да се променя (и се променя сега, когато изгаряме изкопаеми горива), а записът на изкопаемите разкрива как нещо толкова измамно просто като въздуха може да повлияе на историята на живота.
Ако посетихте сегашната Северна Америка преди 300 милиона години, близо до края на въглеродния период, бихте посрещнати от много непозната сцена. Пейзажът е доминиран от огромни блата, пълни с огромни ликоподи (роднини на клубни мъхове, които растат до размера на дърветата), земноводни гръбначни с дължина до близо 20 фута и огромни членестоноги. Меганеурата, роднина на стрекозата, която имаше размах на крилете повече от два фута, бръмчеше във въздуха над гигантската Артроплеура, мелипед с девет фута. Никога преди или след това наземните безгръбначни не са отглеждани до такива огромни размери.
Спусъкът на този разярен гигантизъм беше една своеобразна, новоразвита характеристика на растенията, които извеждаха нивата на кислород до 35 процента от атмосферата по време на късния карбон. Буйните екваториални гори произвеждат значително количество кислород като страничен продукт на фотосинтезата, но това само по себе си не беше достатъчно, за да задвижва атмосферния кислород до толкова високи нива. Причината беше химическото съединение лигнин, което растенията използват за натрупване. Тогавашните бактерии бяха толкова неефективни при разграждането на лигнин в мъртвите растения, че оставиха след себе си огромно количество богат на въглерод растителен материал, за да се отделят в блатата (и в крайна сметка да се трансформират в богатите находища на въглища, които дадоха името на карбона), Бактериите използват кислород, тъй като разграждат богатия на въглерод материал, но лигнинът предотвратява този процес, докато бактериите не развиват способността да разлагат съединението. Тази биологична хитрост доведе до повишаване на нивата на кислорода.
Излишъкът от кислород позволява на земноводните, които поемат част от газа през кожите си, да дишат по-ефективно и да растат до по-големи размери. Членестоногите дишат по различен начин: те притежават мрежа от разклонени тръби, наречени трахеи, които свързват малки отвори в екзоскелета на безгръбначен към неговите клетки и кислородът прониква през тялото чрез тази система. В атмосфера, богата на кислород, повече кислород може да бъде разпръснат през тази разклонена мрежа и това отвори еволюционни пътища, които позволяват на членестоногите също да нараснат до гаргантски размери. Фактът, че кислородът щеше да повиши налягането на въздуха, означаваше, че големите летящи насекоми от времето щяха да получат повече повдигане за всеки удар на крилата си, което позволява на летящите членестоноги да достигнат размери, които са структурно невъзможни за днешните им роднини,
Докато гигантските членестоноги пълзят и бръмчат, първите амниоти - гръбначни, подобни на гущери, които са прекъснали връзката си с водата благодарение на способността си да се размножават чрез яйца с черупки - също се разнообразяват. През следващата глава от историята на Земята, пермските (около 299 милиона до 251 милиона години), тези ранни роднини на динозаври и бозайници са породили различни нови форми, с роднините на ранните бозайници (наречени общо като синапсиди), особено, добивайки екологично доминиране. За първи път сухоземните екосистеми поддържат взаимосвързана мрежа от хищници и тревопасни животни с различна големина и до преди около 250 милиона години е имало приблизително 40 различни семейства гръбначни животни, обитаващи земното кълбо. Но в края на периода почти цялото това разнообразие бе изгасено от най-голямата природна катастрофа, която тази планета някога е познавала.
През първите дни на палеонтологията, натуралистите маркираха границите в геоложката история чрез рязкото, масово изчезване на някои видове от записа на изкопаемите, последвано от появата на нова, различна фауна. Тогава те не го осъзнаваха, но това, което правеха, бе отбелязване на масови изчезвания, а това, което сложи край на пермския, беше може би най-лошото в историята на земята. До 95 процента от всички известни морски създания са изтрити, както и 70 процента от сухоземните животни. Палеонтологът от университета в Бристол Майкъл Бентън нарече това събитие „когато животът почти умря.“
Определянето на събитие за масово изчезване не е същото като обясняването му, а катастрофата в края на Пермията е може би най-озадачаващата мистерия на убийствата на всички времена. Учените предложиха списък на възможните тригери за изчезване, включително глобалното охлаждане, бомбардировките с космически лъчи, изместването на континентите и ударите на астероидите, но сега повечето основни подозрения на палеонтолозите са интензивните изригвания на сибирските капани, вулкани, обхванали близо 800 000 квадратни мили от това, което сега е Русия с лава.
Земята беше много по-топла в края на Пермия, отколкото е днес. Атмосферата беше сравнително богата на въглероден диоксид, който подхранва един парников свят, в който почти няма ледници. Изригването на сибирските капани би добавило огромни количества парникови газове в атмосферата, причинявайки по-нататъшно глобално затопляне, повишаване на киселинността на океана и понижаване на нивата на атмосферния кислород. Тези драстични промени в атмосферата и произтичащите от това въздействия върху околната среда биха причинили много организми да задушат от липсата на кислород, докато други биха умрели от излишък на въглероден диоксид в кръвта или по друг начин загинаха, защото физиологично не бяха в състояние да се справят с тези нови условия. Когато някога процъфтяваха богати, разнообразни общности на организми, изчезването остави само „кризисни“ общности от няколко вида, които се разпространиха в свободните местообитания.
Въпреки че тези промени в атмосферата значително подрязаха еволюционното дърво преди 251 милиона години, те не направиха планетата постоянно негостоприемна. Животът продължава да се развива и нивата на кислород, въглероден диоксид и други газове продължават да се колебаят, като многократно предизвикват климата от "парникови" до "ледени къщи".
Земята може би навлиза в нова епоха на парникови сгради, но това, което е уникално за настоящето е, че хората играят активна роля във формирането на въздуха. Апетитът към изкопаемите горива променя атмосферата по начин, който ще промени климата, добавяйки повече въглероден диоксид и други парникови газове към сместа и тези колебания могат да имат голямо значение както за изчезването, така и за еволюцията.
Настоящите условия на Земята са достатъчно различни от тези в Късната Пермия, че подобна катастрофа е малко вероятна, но колкото повече научаваме за древния климат, толкова по-ясно е, че резките промени в атмосферата могат да бъдат смъртоносни. Скорошно проучване, ръководено от биогеохимик Наталия Шахова от Международния център за научни изследвания в Арктика, предполага, че ние може да се приближим до върха, който може бързо да засили глобалното затопляне, което вече променя екосистемите по целия свят. Огромно хранилище на метан, един от най-мощните парникови газове, се намира под вечната мразовина на Източносибирския арктически шелф. Вечната замръзване действа като замръзнала капачка над газа, но Шахова установи, че капачката има изтичане. Учените не са сигурни дали изтичането на метан е нормално или скорошен продукт на глобалното затопляне, но ако настоящите прогнози са правилни, тъй като глобалният климат се затопли, морското равнище ще се повиши и наводни Източносибирския арктически шелф, който ще стопи вечната мразовита и отделят още повече газ. С натрупването на повече парникови газове, планетата се намира все по-близо до този и други възможни върхови точки, които могат да предизвикат бързи промени в местообитанията по целия свят.
Може би особените условия, които позволиха на гигантски членестоноги да летят през въздух, съставен от 35 процента кислород, никога няма да се повторят и можем да се надяваме, че земята не възпроизведе катастрофата в края на Пермията, но в насърчаването на климатик на парникови газове нашият вид е активно променяща историята на живота на земята. Как тези промени ще се отразят на нас, както и на останалото световно биоразнообразие, в крайна сметка ще бъде записано в непрекъснато разрастващия се изкопаеми.
