Atmosfer bumi terdiri daripada banyak nitrogen (78 peratus), sedikit oksigen (21 peratus), percikan argon (0.93 peratus), sejumlah kecil karbon dioksida (0.038 peratus) dan jumlah surih gas lain . Tetapi ia tidak semestinya begitu. Komposisi gas di atmosfera boleh berubah (dan berubah sekarang ketika kita membakar bahan api fosil), dan rekod fosil mengungkapkan bagaimana sesuatu yang mudah menipu seperti udara dapat mempengaruhi sejarah kehidupan.
Jika anda melawat apa yang kini Amerika Utara 300 juta tahun yang lalu, berhampiran dengan tempoh Carboniferous, anda akan disambut oleh pemandangan yang tidak dikenali. Landskap dikuasai oleh rawa-rawa yang luas yang dipenuhi dengan lycopods besar (saudara-saudara kelab kelab yang berkembang ke saiz pokok), vertebrata amfibia hingga hampir 20 kaki panjang dan arthropod yang besar. The Meganeura, saudara naga yang mempunyai sayap sayap lebih dari dua kaki, melambai melalui udara di atas Arthropleura raksasa, kaki yang berumur sembilan kaki. Tidak pernah sebelum atau sejak itu terdapat invertebrata terestrial berkembang menjadi saiz luar biasa.
Pencetus gigantisme yang berleluasa ini adalah ciri unik yang baru berkembang dari tumbuh-tumbuhan yang mengetatkan kadar oksigen sehingga setinggi 35 peratus daripada atmosfera semasa Karbon Berlembar. Hutan khatulistiwa menghasilkan sejumlah besar oksigen sebagai hasil fotosintesis, tetapi itu sahaja tidak mencukupi untuk memacu oksigen atmosfera ke paras yang tinggi. Penyebabnya adalah lignin sebatian kimia, yang digunakan tumbuhan untuk membina diri mereka sendiri. Bakteria pada masa itu begitu tidak cekap memecahkan lignin dalam tumbuhan mati yang menyebabkan mereka meninggalkan sebahagian besar bahan tumbuhan yang kaya dengan karbon untuk diasingkan di rawa-rama (dan akhirnya berubah menjadi deposit arang batu kaya yang memberikan nama Carboniferous itu) . Bakteria menggunakan oksigen kerana mereka memecahkan bahan yang kaya dengan karbon, tetapi lignin menghalang proses ini sehingga bakteria berkembang keupayaan untuk menguraikan kompaun itu. Kuasa biologi ini menyebabkan tahap oksigen meningkat.
Lebihan oksigen yang dibenarkan amfibia, yang mengambil beberapa gas melalui kulit mereka, untuk bernafas dengan lebih cekap dan berkembang menjadi saiz lebih besar. Arthropod bernafas dengan cara yang berbeza: mereka mempunyai rangkaian tiub cawangan yang dipanggil tracheae yang menyambungkan bukaan kecil dalam exoskeleton invertebrata ke sel-selnya, dan oksigen meresap melalui badan melalui sistem ini. Dalam suasana yang kaya dengan oksigen, lebih banyak oksigen dapat diffused melalui rangkaian cawangan ini, dan ini membuka laluan evolusi yang membolehkan arthropod juga berkembang menjadi perkadaran yang besar. Fakta bahawa oksigen akan meningkatkan tekanan udara juga bermakna bahawa serangga-serangga terbang yang besar pada masa itu akan mendapat lebih banyak tumpuan untuk setiap sayap mereka, membolehkan arthropoda terbang untuk mencapai saiz yang tidak mungkin berstruktur untuk saudara-saudara mereka sekarang ini .
Walaupun arthropod gergasi merangkak dan berdengung, tikar-tikar amniot pertama seperti yang telah memecahkan kaitannya dengan air melalui keupayaannya untuk menghasilkan semula melalui telur yang dikupas-juga mempelbagaikan. Dalam bab sejarah berikutnya di bumi, Permian (kira-kira 299 juta hingga 251 juta tahun yang lalu), keluarga dinosaur dan mamalia awal ini menimbulkan pelbagai bentuk baru, dengan saudara-saudara mamalia awal (secara kolektif dikenali sebagai synapsid) terutamanya, mendapat dominasi ekologi. Untuk pertama kalinya, ekosistem daratan menyokong rangkaian pemangsa dan herbivora yang saling berkait dengan pelbagai saiz, dan sekitar 250 juta tahun yang lalu terdapat kira-kira 40 keluarga yang berbeza dari vertebrata kediaman bumi yang mendiami dunia. Namun pada masa hampir hampir semua kepelbagaian itu dipadamkan oleh bencana alam yang paling besar planet ini pernah diketahui.
Semasa hari-hari awal paleontologi, naturalis menandakan sempadan dalam sejarah geologi dengan tiba-tiba, kehilangan massa dari beberapa spesies dari rekod fosil diikuti oleh rupa fauna yang baru. Mereka tidak menyedarinya pada masa itu, tetapi apa yang mereka lakukan adalah menandakan kepupusan besar-besaran, dan yang mengakhiri Permian mungkin adalah yang paling buruk dalam sejarah bumi. Sehingga 95 peratus daripada semua makhluk laut yang diketahui telah dihapuskan, begitu juga 70 peratus haiwan terestrial. Ahli paleontologi Universiti Bristol Michael Benton telah memanggil acara ini "ketika hidup hampir mati."
Walau bagaimanapun, pengenalpastian peristiwa kepupusan besar-besaran tidak sama dengan menjelaskannya, dan malapetaka di akhir Permian mungkin misteri pembunuhan yang paling membingungkan sepanjang masa. Para ilmuwan telah mencadangkan senarai pencetus kemungkinan pemusnahan, termasuk penyejukan global, pengeboman oleh sinar kosmik, peralihan benua dan kesan asteroid, tetapi banyak suspek utama paleontologi sekarang adalah letusan kuat Perangkap Siberia, gunung berapi yang meliputi hampir 800, 000 batu persegi daripada apa yang sekarang Rusia dengan lava.
Bumi lebih panas pada akhir Permian daripada hari ini. Atmosfernya agak kaya dengan karbon dioksida, yang memicu dunia hothouse di mana hampir tiada glasier. Letusan perangkap Siberia akan menambahkan sejumlah besar gas rumah kaca ke atmosfera, menyebabkan pemanasan global lebih lanjut, meningkatkan keasaman laut dan menurunkan paras oksigen atmosfera. Ini perubahan drastik ke atmosfera dan kesan alam sekitar yang mengakibatkan banyak organisma menjadi asphyxiate daripada kekurangan oksigen, sementara yang lain akan mati akibat kelebihan karbon dioksida dalam darah atau sebaliknya binasa kerana mereka secara fisiologi tidak dapat mengatasi ini keadaan. Di mana komuniti organisma yang kaya, pelbagai sekali berkembang pesat, kepupusan itu hanya meninggalkan komuniti "krisis" beberapa spesies yang meluas di habitat kosong.
Walaupun perubahan-perubahan pada atmosfera ini sangat memangkas pokok evolusi 251 juta tahun yang lalu, mereka tidak membuat planet kekal tidak ramah. Kehidupan terus berkembang, dan tahap oksigen, karbon dioksida dan gas-gas lain terus berubah-ubah, memacu iklim dari "hothouse" ke "aishouse" berkali-kali.
Bumi kini boleh memasuki era hothouse baru, tetapi apa yang unik tentang masa kini adalah bahawa manusia mengambil peranan aktif dalam membentuk udara. Selera untuk bahan bakar fosil mengubah suasana dengan cara yang akan mengubah iklim, menambah lebih banyak karbon dioksida dan gas rumah hijau lain untuk campuran, dan turun naik ini boleh mempunyai implikasi besar untuk kedua-dua kepupusan dan evolusi.
Keadaan-keadaan masa kini di bumi adalah cukup berbeza dari orang-orang Late Permian yang malapetaka serupa, tetapi semakin banyak kita belajar tentang iklim purba, lebih jelas adalah perubahan mendadak di atmosfera boleh menjadi maut. Satu kajian baru-baru ini yang diketuai oleh biogeokimia Natalia Shakhova, Pusat Penyelidikan Arktik Antarabangsa, menunjukkan bahawa kita mungkin mendekati titik tip yang dapat dengan cepat meningkatkan pemanasan global yang telah mengubah ekosistem di seluruh dunia. Sebuah gedung metana yang besar, salah satu gas rumah hijau yang paling kuat, terletak di bawah permafrost dari Rok Artik Siberia Timur. Permafrost bertindak sebagai topi beku ke atas gas, tetapi Shakhova mendapati bahawa topi itu mempunyai kebocoran. Para saintis tidak pasti sama ada kebocoran metana adalah normal atau produk pemanasan global baru-baru ini, tetapi jika unjuran semasa adalah betul, apabila iklim global hangat, paras laut akan naik dan membanjiri Shelter Artik Siberia Timur, yang akan mencairkan permafrost dan melepaskan lebih banyak gas. Memandangkan lebih banyak gas rumah hijau membina, planet yang semakin dekat dengan ini dan lain-lain titik tip yang mungkin dapat mencetuskan perubahan pesat kepada habitat di seluruh dunia.
Mungkin keadaan aneh yang membolehkan arthropoda raksasa terbang melalui udara yang terdiri daripada 35 peratus oksigen tidak akan pernah diulangi, dan kita boleh berharap bumi tidak memainkan semula malapetaka pada akhir Permian, tetapi dalam memupuk iklim hothouse, spesies kita adalah aktif mengubah sejarah kehidupan di bumi. Bagaimana perubahan ini akan memberi kesan kepada kami, serta seluruh biodiversiti di dunia, akhirnya akan direkodkan dalam rekod fosil yang semakin berkembang.
