האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מהרבה חנקן (78 אחוז), מעט חמצן (21 אחוז), מתז של ארגון (0.93 אחוז), כמות קטנה של פחמן דו חמצני (0.038 אחוז) וכמויות עקבות של גזים אחרים . אבל לא תמיד זה היה כך. הרכב הגזים באטמוספירה יכול להשתנות (ומשתנה כעת כשאנחנו שורפים דלקים מאובנים), והתיעוד המאובנים מגלה כיצד משהו פשוט מטעה כמו אוויר יכול להשפיע על ההיסטוריה של החיים.
אם היית מבקר במה שיש כיום בצפון אמריקה לפני 300 מיליון שנה, בסמוך לסוף התקופה הפחמימונית, היית מקבל את פניך סצינה מאוד לא מוכרת. הנוף נשלט על ידי ביצות עצומות מלאות בלייקופודים ענקיים (קרובי משפחה של אזובי המועדון שגדלו לגודל העצים), חוליות חוליות אמפיביות באורך של כמעט 20 מטרים ופרוקי רגליים עצומים. המגנורה, קרובת משפחת שפירית עם מוטת כנפיים של יותר משני מטרים לרוחב, זמזמה באוויר מעל ארתרופלאורה הענקית, מילפייד באורך מטר וחצי. מעולם לפני כן ומאז לא צמחו חסרי חוליות יבשתיים לגדלים כה גדולים.
הטריגר לג'יגנטיזם המשתולל הזה היה מאפיין ייחודי, שהתפתח לאחרונה של צמחים שהניעו רמות חמצן לגובה של 35 אחוז מהאטמוספרה במהלך הפחמן המאוחר. יערות משווניים שופעים ייצרו כמות ניכרת של חמצן כתוצר לוואי של פוטוסינתזה, אך זה לבדו לא הספיק בכדי להעביר חמצן אטמוספרי לרמות כה גבוהות. הגורם היה התרכובת הכימית ליגנין, שבה משתמשים הצמחים כדי לבנות את עצמם. חיידקים של אז היו כל כך לא יעילים בפירוק ליגנין בצמחים מתים, שהשאירו אחריהם כמות אדירה של חומר צמחי עשיר בפחמן כדי להתעכב בביצות (ובסופו של דבר להפוך למצבורי הפחם העשירים שהעניקו לקרבוניפרוס את שמו) . חיידקים משתמשים בחמצן כשהם מפרקים חומר עשיר בפחמן, אך ליגנין מנע תהליך זה עד שהחיידקים פיתחו את היכולת לפרק את התרכובת. המוזר הביולוגי הזה גרם לרמות החמצן לעלות.
עודף החמצן איפשר לדו-חיים, הנוטלים חלק מהגז דרך עורותיהם, לנשום בצורה יעילה יותר ולגדול לגדלים גדולים יותר. פרוקי רגליים נושמים בצורה שונה: יש להם רשת של צינורות מסתעפים הנקראים קנה הנשימה המחברים פתחים קטנים בתוך השלד החיצוני של חסרי חוליות לתאים שלו, וחמצן מחלחל דרך הגוף דרך מערכת זו. באטמוספרה עשירה בחמצן, ניתן היה לפזר יותר חמצן דרך רשת הסתעפות זו, וזה פתח בפני מסלולי אבולוציה שאפשרו גם לפרוקי רגליים לגדול לממדי גרגנטואן. העובדה שהחמצן היה מגביר את לחץ האוויר גם פירושו שחרקים מעופפים גדולים באותה תקופה היו מרימים יותר עבור כל פעימת כנפיהם, ומאפשרים לפרוקי רגליים מעופפים להגיע לגדלים בלתי אפשריים מבחינה מבנית עבור קרוביהם של ימינו. .
בזמן שהפרוקי רגליים הענקיים זחלו וזמזמו סביבם, גם מי השפיר הראשונים - בעלי חוליות דמויות לטאה, ששברו את הקשר שלהם למים באמצעות יכולתם להתרבות באמצעות ביצי פגז - התגברו גם הם. במהלך הפרק הבא בתולדות כדור הארץ, הפרמיאן (לפני כ -299 מיליון עד 251 מיליון שנה), קרובי משפחתם המוקדמים של דינוזאורים ויונקים הולידו מגוון צורות חדשות, עם קרובי משפחתם של יונקים מוקדמים (הידועים ביחד בשם סינפסידים), במיוחד בזכות הדומיננטיות האקולוגית. לראשונה, מערכות אקולוגיות יבשתיות תמכו ברשת קשורה זו בזו של טורפים ואוכלי עשב בגדלים שונים, ולפני כ -250 מיליון שנה היו כ -40 משפחות שונות של חוליות חוליות שוכנות את הגלובוס. אולם בסיומה של התקופה כמעט כל המגוון ההוא נכבה בגלל הקטסטרופה הטבעית הגדולה ביותר שידע כוכב לכת אי פעם.
בימיה הראשונים של הפליאונטולוגיה סימנו אנשי טבע את הגבולות בהיסטוריה הגיאולוגית על ידי היעלמותם המונית של כמה מינים מהתקופה המאובנת, ואחריה הופעה של עולם חדש ושונה. הם לא הבינו את זה באותה תקופה, אבל מה שהם עשו היה לסמן הכחדה המונית, וזה שסיים את הפרמיאן היה אולי הגרוע ביותר בתולדות כדור הארץ. עד 95 אחוז מכל יצורי הים הידועות נמחקו, וכך גם 70 אחוז מבעלי החיים היבשתיים. הפליאונטולוג מאוניברסיטת בריסטול, מייקל בנטון, קרא לאירוע זה "כאשר החיים כמעט מתו".
זיהוי אירוע ההכחדה ההמונית אינו זהה להסביר זאת, והקטסטרופה בסוף הפרמיאן היא אולי תעלומת הרצח התמוהה ביותר בכל הזמנים. מדענים הציעו רשימה של טריגרים להכחדה אפשריים, כולל קירור עולמי, הפגזה על ידי קרניים קוסמיות, העברת יבשות והשפעות אסטרואידים, אולם החשוד העיקרי של פליאונטולוגים רבים כעת הוא ההתפרצויות העזה של המלכודות הסיביריות, הרי געש שכיסו כמעט 800, 000 מיילים ממה שיש עכשיו רוסיה עם לבה.
האדמה הייתה הרבה יותר חמה בסוף הפרמיאן מכפי שהיא כיום. האטמוספרה הייתה עשירה יחסית בפחמן דו חמצני, שהזין עולם חממות בו כמעט ולא היו קרחונים. התפרצות המלכודות הסיביריות הייתה מוסיפה כמויות אדירות של גזי חממה לאטמוספרה, גורמת להתחממות כדור הארץ נוספת, מגבירה את חומציות האוקיאנוס ומורידה את רמות החמצן האטמוספרי. שינויים דרסטיים אלו באטמוספירה וההשפעות הסביבתיות הנובעות מהן היו גורמים לאורגניזמים רבים להחניק מחוסר חמצן, בעוד שאחרים היו מתים מעודף של פחמן דו חמצני בדם או נספו בדרך אחרת מכיוון שהם לא היו מסוגלים להתמודד עם אלה חדשים תנאים. במקומות בהם פרחו קהילות עשירות ומגוונות של אורגניזמים, ההכחדה הותירה רק קהילות "משבר" של כמה מינים שהתרבו בבתי הגידול הפנויים.
אף כי שינויים אלה באטמוספרה גיזמו מאוד את העץ האבולוציוני לפני 251 מיליון שנה, הם לא הפכו את הכוכב לבלתי-אפשרי לנצח. החיים המשיכו להתפתח, ורמות החמצן, הפחמן הדו-חמצני וגזים אחרים המשיכו להשתנות, מה שגרם לאקלים מ"חממות "ל"בית קרח" מספר פעמים.
כדור הארץ אולי עכשיו נכנס לעידן חממות חדש, אך המיוחד בהווה הוא שבני האדם לוקחים תפקיד פעיל בעיצוב האוויר. התיאבון לדלקים מאובנים הוא שינוי האווירה בצורה שתשנה את האקלים, תוסיף עוד תערובת לפחמן דו חמצני וגזי חממה ותנודות אלה עשויות להיות בעלות השלכות מהותיות על ההכחדה והן על ההתפתחות.
התנאים הנוכחיים של כדור הארץ שונים מספיק מאלה של פרומיאן המאוחרת, כי אין זה סביר שקטסטרופה דומה, אך ככל שנלמד יותר על אקלים עתיק, ברור כי שינויים פתאומיים באווירה יכולים להיות קטלניים. מחקר שנערך לאחרונה על ידי הביוגיאוכימיסט נטליה שחובה, במרכז הבינלאומי לחקר הארקטי, מציע שאולי אנו מתקרבים לנקודת מפנה שיכולה במהירות להעלות את ההתחממות הגלובלית שכבר משנה את המערכות האקולוגיות ברחבי העולם. חנות עצומה של מתאן, אחד מגזי החממה החזקים ביותר, נמצאת מתחת לזרם החדר של המדף הארקטי המזרחי של סיביר. הפרפרפרוסט פועל ככובע קפוא מעל הגז, אולם שח'ובהה גילתה שלכובע יש דליפה. מדענים אינם בטוחים אם דליפת המתאן תקינה או תוצר אחרון של התחממות כדור הארץ, אך אם התחזיות הנוכחיות נכונות, ככל שהאקלים העולמי מתחמם, גובה פני הים יעלה ויציפו את המדף הארקטי המזרחי של סיביר, אשר ימיס את הסרפרוסט ו שחרר עוד יותר מהגז. ככל שמתעצבים גזי חממה יותר, כוכב הלכת מתקרב יותר ויותר לנקודות משיכה אפשריות אחרות שעלולות לעורר שינויים מהירים בבתי הגידול בכל רחבי העולם.
אולי התנאים המוזרים שאיפשרו פרוקי רגליים ענקיים לטוס באוויר המורכב מ -35 אחוז חמצן לעולם לא יחזרו על עצמם, ואנחנו יכולים לקוות שהאדמה לא תשחק שוב את הקטסטרופה בסוף הפרמיאן, אך בטיפוח אקלים חממה המין שלנו הוא שינוי פעיל בהיסטוריה של החיים על פני האדמה. כיצד שינויים אלה ישפיעו עלינו, כמו גם על שאר המגוון הביולוגי בעולם, יירשם בסופו של דבר ברשומת המאובנים ההולכת ומתרחבת.
