Maa atmosfäär koosneb palju lämmastikust (78 protsenti), natuke hapnikust (21 protsenti), argooni pritsmest (0, 93 protsenti), väikesest kogusest süsinikdioksiidist (0, 038 protsenti) ja vähese hulga muudest gaasidest . Kuid see pole alati nii olnud. Gaaside koostis atmosfääris võib muutuda (ja see muutub nüüd, kui põleme fossiilseid kütuseid) ning fossiilide salvestus näitab, kuidas midagi nii petlikult lihtsat kui õhk võib mõjutada elu ajalugu.
Kui külastaksite praegust Põhja-Ameerikat 300 miljonit aastat tagasi, süsinikuperioodi lõpus, oleks teid tervitanud väga harjumatu stseen. Maastikku domineerisid tohutud sood, mis olid täidetud tohutute lükopoodidega (puude suuruseks kasvanud klubisammalte sugulased), kuni 20 jala pikkused kahepaiksed selgroogsed ja tohutud lülijalgsed. Meganeura, kihelkonna sugulane, kellel oli tiivaulatus üle kahe jala, sumises õhu kaudu üheksa jalga pikkune hiiglaslik Arthropleura . Kunagi varem ega pärast seda pole maapealsed selgrootud kasvanud nii uhkeks.
Selle ohjeldamatu hiiglaslikkuse käivitaja oli taimedele omapärane, äsja arenenud omadus, mis tõid hilises süsinikusisalduse ajal hapnikusisalduse kuni 35 protsendini atmosfäärist. Lopsakad ekvatoriaalmetsad tekitasid fotosünteesi kõrvalproduktina märkimisväärses koguses hapnikku, kuid sellest üksi ei piisanud atmosfääri hapniku nii kõrgele tasemele viimiseks. Põhjuseks oli keemiline ühend ligniin, mida taimed kasutavad enda ehitamiseks. Tolle aja bakterid olid ligniini lagundamisel surnud taimedes nii ebaefektiivsed, et nad jätsid maha tohutu hulga süsinikurikast taimmaterjali, et saada soodeks sekvestreerida (ja lõpuks muutuda rikasteks söemaardlateks, mis andsid süsinikdioksiidile oma nime) . Bakterid kasutavad hapnikku, kuna need lagundavad süsinikurikast materjali, kuid ligniin takistas seda protsessi seni, kuni bakteritel tekkis võime ühendit lagundada. See bioloogiline keeris põhjustas hapniku taseme tõusu.
Hapniku ülejääk võimaldas kahepoolsetel, kes võtavad osa gaasi naha kaudu sisse, tõhusamalt hingata ja suuremaks kasvada. Lülijalgsed hingavad teistmoodi: neil on hargnevate torude võrk, mida nimetatakse hingetoruks, mis ühendavad selgrootute eksoskeleti väikesed avad selle rakkudega ja hapnik imbub selle süsteemi kaudu keha. Hapnikurikkas atmosfääris võiks selle hargnemisvõrgu kaudu hajuda rohkem hapnikku ja see avas evolutsiooniteed, mis võimaldasid ka lülijalgsetel kasvada gargantuaalseks proportsiooniks. Tõsiasi, et hapnik oleks õhurõhku suurendanud, tähendas, et tolleaegsed suured lendavad putukad oleksid iga oma tiibade löömise korral rohkem tõstnud, võimaldades lendavatel lülijalgsetel jõuda suuruseni, mis on nende tänapäeva sugulaste jaoks struktuurilt võimatu. .
Sel ajal, kui hiiglaslikud lülijalgsed roomasid ja sumisesid, mitmekesinesid ka esimesed amnionid - sisaliku moodi selgroogsed, kes olid oma ühenduse veega katkestanud läbi munade paljunemise võime. Maakera ajaloo järgmise peatüki, Permi (umbes 299–251 miljonit aastat tagasi) ajal tekitasid need dinosauruste ja imetajate varased sugulased varajaste imetajate (koos tuntud kui sünapsiidid) sugulastega mitmesuguseid uusi vorme, eriti ökoloogilise domineerimise saavutamine. Esmakordselt toetasid maapealsed ökosüsteemid omavahel ühendatud erineva suurusega kiskjate ja taimtoiduliste võrku ning umbes 250 miljonit aastat tagasi oli maailmas umbes 40 erinevat maismaal elavate selgroogsete perekonda. Kuid perioodi lõpus kustutas peaaegu kogu selle mitmekesisuse suurim loodusõnnetus, mida see planeet on kunagi teada saanud.
Paleontoloogia esimestel päevadel tähistasid looduseuurijad geoloogilise ajaloo piire mõne liigi järsu ja massilise kadumisega fossiilide registrist, millele järgnes uue, teistsuguse loomastiku ilmumine. Nad ei teadnud seda toona, kuid see, mida nad tegid, oli massilise väljasuremise tähistamine ja see, mis Permi lõpetanud, oli võib-olla maa ajaloo halvim. Kuni 95 protsenti kõigist teadaolevatest mereelukatest oli pühitud, nagu ka 70 protsenti maismaaloomadest. Bristoli ülikooli paleontoloog Michael Benton on seda sündmust nimetanud “kui elu peaaegu suri”.
Massilise väljasuremise sündmuse tuvastamine pole aga sama, mis seda selgitada, ning Permi lõpu katastroof on võib-olla kõigi aegade kõige mõistatuslikum mõrvamüsteerium. Teadlased on pakkunud välja võimalike väljasuremisfaktorite loetelu, sealhulgas globaalne jahutamine, kosmiliste kiirte abil pommitamine, mandrite nihutamine ja asteroidide mõjud, kuid paljude paleontoloogide peamine kahtlus on praegu Siberi püüniste intensiivsed pursked, vulkaanid, mis hõlmasid ligi 800 000 ruutmiili. sellest, mis nüüd on Venemaa laavaga.
Maa oli Permi lõpus palju soojem kui praegu. Atmosfäär oli suhteliselt rikas süsinikdioksiidiga, mis õhutas kasvuhoonemaailma, milles liustikke peaaegu polnud. Siberi püüniste purse oleks atmosfääri lisanud tohutul hulgal kasvuhoonegaase, põhjustades edasist globaalset soojenemist, suurendades ookeani happesust ja alandades atmosfääri hapnikusisaldust. Need drastilised atmosfääri muutused ja nendest tulenev keskkonnamõju oleks põhjustanud paljude organismide hapnikupuudusest lämbumist, teised aga oleks surnud vere süsihappegaasi liigsuse tõttu või hukkunud muul viisil, kuna nad ei olnud füsioloogiliselt võimelised nende uutega hakkama saama tingimusi. Seal, kus kunagi rikkalikud ja mitmekesised organismide kooslused õitsesid, jäid väljasuremised vaid väheste liikide kriisikooslustele, kes vohavad vabade elupaikade hulgas.
Kuigi need atmosfääri muutused kärpisid evolutsioonipuu 251 miljonit aastat tagasi suuresti, ei teinud need planeeti püsivalt elamatuks. Elu arenes edasi ning hapniku, süsinikdioksiidi ja muude gaaside tase kõikus jätkuvalt, kandes kliima mitu korda "kasvuhoonest" "jäähooneni".
Maa võib olla jõudmas uude kasvuhoone ajastusse, kuid ainulaadne on praegusel ajal see, et inimesed võtavad õhu kujundamisel aktiivse rolli. Fossiilkütuste isu muudab atmosfääri viisil, mis muudab kliimat, lisades segule rohkem süsinikdioksiidi ja muid kasvuhoonegaase ning need kõikumised võivad avaldada suurt mõju nii väljasuremisele kui ka arengule.
Maakera praegused tingimused erinevad piisavalt hilja Permi mere omast, nii et sarnane katastroof on ebatõenäoline, kuid mida rohkem saame teada iidsest kliimast, seda selgem on, et äkilised muutused atmosfääris võivad olla surmavad. Värske Rahvusvahelise Arktika Uurimiskeskuse biogeokeemiku Natalia Šakhova juhitud uuring viitab sellele, et võib-olla oleme lähenemas tipptasemele, mis võib kiiresti tõusta globaalse soojenemise juurde, mis juba muudab ökosüsteeme kogu maailmas. Ida-Siberi arktilise riiuli igikeltsa all asub tohutu metaani, mis on üks tugevaimaid kasvuhoonegaase, ladu. Igikelts toimib gaasi kohal külmunud korgina, kuid Šahhova leidis, et korgil on leke. Teadlased pole kindlad, kas metaanileke on normaalne või on tegemist globaalse soojenemise hiljutise tootega, kuid kui praegused prognoosid on õiged, siis globaalse kliima soojenedes tõuseb meretase ja uputab Ida-Siberi arktiline riiul, mis sulatab igikeltsa ja vabastage veelgi rohkem gaasi. Kuna kasvuhoonegaase koguneb rohkem, on planeet sellele ja teistele võimalikele pöördepunktidele aina lähemal, mis võib põhjustada elupaikade kiireid muutusi kogu maailmas.
Võib-olla ei kordu kunagi need iseärasused tingimused, mis võimaldasid hiiglaslikel lülijalgsetel 35 protsendilisest hapnikust koosneva õhu kaudu lennata, ja võime loota, et maa ei kordu Permi lõpu katastroofiga, vaid kasvuhoonekliima soodustamisel on meie liik maakera elu ajaloo aktiivne muutmine. Kuidas need muutused mõjutavad nii meid kui ka kogu ülejäänud maailma bioloogilist mitmekesisust, registreeritakse lõpuks üha laienevas fossiilide registris.
