Zemljino ozračje sestavlja veliko dušika (78 odstotkov), malo kisika (21 odstotkov), kanček argona (0, 93 odstotka), majhne količine ogljikovega dioksida (0, 038 odstotka) in sledi v drugih količinah drugih plinov . A vedno ni bilo tako. Sestava plinov v ozračju se lahko spreminja (in se spreminja zdaj, ko kurimo fosilna goriva), fosilni zapis pa razkriva, kako lahko nekaj tako varljivo preprostega kot zrak vpliva na zgodovino življenja.
Če bi obiskali to, kar je danes Severna Amerika pred 300 milijoni let, blizu konca ogljikovega obdobja, bi vas pozdravil zelo neznan prizor. V pokrajini so prevladovali obsežni močvirji, napolnjeni z ogromnimi likopodi (sorodniki klubskih mahov, ki so zrasli v velikost dreves), dvoživkami v višini do skoraj 20 čevljev in ogromnimi členonožci. Meganeura, sorodnica kačjih pastirjev, ki so imeli razpon kril več kot dve metri čez, je brenčala po zraku nad orjaškim Arthropleuro, devetmi metri dolgim milpedom. Nikoli pred ali od takrat kopenski nevretenčarji niso zrasli do tako velike velikosti.
Sprožilec tega razsutega gigantizma je bila posebna, na novo razvita značilnost rastlin, ki so v poznem ogljikovodiku povišale raven kisika do 35 odstotkov ozračja. Bujni ekvatorialni gozdovi so proizvedli veliko kisika kot stranski produkt fotosinteze, vendar to samo po sebi ni bilo dovolj, da bi atmosferski kisik pognal tako visoke ravni. Vzrok je bila kemična spojina lignin, ki jo rastline uporabljajo za sestavljanje. Takšne bakterije so bile tako neučinkovite pri razgradnji lignina v odmrlih rastlinah, da so za seboj pustile ogromno količino rastlinskih materialov, bogatih z ogljikom, da so se začrpale v močvirjih (in se sčasoma spremenile v bogate nahajališča premoga, ki so imele karbonifero) . Bakterije uporabljajo kisik, ko razgrajujejo material, bogat z ogljikom, vendar je lignin preprečil ta proces, dokler bakterije niso razvile sposobnosti razgradnje spojine. Ta biološka prepir je povzročila, da se je raven kisika močno dvignila.
Presežek kisika je omogočil dvoživkam, ki skozi kožo zaužijejo nekaj plina, da dihajo učinkoviteje in rastejo do večjih velikosti. Členonožci dihajo na drugačen način: imajo mrežo razvejanih cevk, imenovanih sapniki, ki povezujejo majhne odprtine v eksoskeletu nevretenčarjev na njegove celice, kisik pa skozi ta sistem doteka skozi telo. V atmosferi, ki je bogata s kisikom, bi se skozi to razvejano mrežo lahko razpršilo več kisika, kar je odprlo evolucijske poti, ki so omogočale, da se tudi členonožci razrastejo do gangartskih razsežnosti. Dejstvo, da bi kisik povečal zračni tlak, je pomenilo, da bi takratni veliki leteči žuželke z vsakim udarcem svojih kril dobili več dviga, kar bi letečim členonožcem omogočalo doseganje velikosti, ki so strukturno nemogoče današnjim sorodnikom .
Medtem ko so se velikanski členonožci plazili in brenčali naokoli, so se razširili tudi prvi amnioti - kuščarjem podobni vretenčarji, ki so prekinili povezavo z vodo zaradi sposobnosti razmnoževanja prek oluščenih jajc. V naslednjem poglavju zemeljske zgodovine, Permijev (pred približno 299 milijoni do 251 milijonov let), so ti zgodnji sorodniki dinozavrov in sesalcev ustvarili številne nove oblike, pri sorodnikih zgodnjih sesalcev (skupaj znani kot sinapsidi), zlasti pridobivanje ekološke prevlade. Kopenski ekosistemi so prvič podpirali medsebojno povezano mrežo plenilcev in rastlinojedih živali različnih velikosti, pred približno 250 milijoni let pa je na svetu živelo približno 40 različnih družin vretenčarjev s kopnim. Toda ob koncu obdobja je skoraj vso to raznolikost pogasila največja naravna katastrofa, ki jo je ta planet kdajkoli spoznal.
V prvih dneh paleontologije so naravoslovci zaznamovali meje v geološki zgodovini z nenadnim, množičnim izginotjem nekaterih vrst iz fosilnih zapisov, ki so mu sledili pojav nove, drugačne favne. Tega takrat še niso zavedali, toda to, kar so počeli, je zaznamovalo množično izumrtje, tisto, ki je končalo permijsko, pa je bilo morda najslabše v zgodovini Zemlje. Do 95 odstotkov vseh znanih morskih bitij je bilo izbrisanih, prav tako 70 odstotkov kopenskih živali. Paleontolog univerze v Bristolu Michael Benton je ta dogodek poimenoval "ko je življenje skoraj umrlo."
Opredelitev dogodka množičnega izumrtja pa ni isto kot razlaga, in katastrofa na koncu Permije je morda najbolj zagonetna skrivnost umorov vseh časov. Znanstveniki so predlagali seznam možnih sprožilcev izumiranja, vključno z globalnim hlajenjem, bombardiranjem s kozmičnimi žarki, premikanjem celin in udarci asteroida, toda mnogi glavni paleontologi zdaj sumijo, da gre za intenzivne izbruhe sibirskih pasti, vulkanov, ki so prekrili skoraj 800.000 kvadratnih kilometrov tistega, kar je zdaj Rusija z lavo.
Zemlja je bila na koncu Permeja precej toplejša kot danes. Vzdušje je bilo razmeroma bogato z ogljikovim dioksidom, ki je podžigal svet gnojnic, v katerih ledenikov skoraj ni. Izbruh sibirskih pasti bi v ozračje dodal ogromne količine toplogrednih plinov, kar bi povzročilo nadaljnje globalno segrevanje, povečanje kislosti oceanov in znižanje ravni kisika v atmosferi. Te drastične spremembe v ozračju in posledični vplivi na okolje bi povzročili, da bi številni organizmi zaradi pomanjkanja kisika asfiksirali, drugi pa bi umrli zaradi presežka ogljikovega dioksida v krvi ali kako drugače propadli, ker se fiziološko niso mogli spoprijeti s temi novimi pogoji. Kjer so nekoč uspevale bogate, raznolike skupnosti organizmov, je izumrtje pustilo samo "krizne" skupnosti nekaj vrst, ki so se razširile v prazne habitate.
Čeprav so te spremembe v ozračju pred 251 milijoni let evolucijsko drevo močno obrezale, planeta niso naredile trajno negostljivega. Življenje se je še naprej razvijalo, ravni kisika, ogljikovega dioksida in drugih plinov pa so še naprej nihale, kar je večkrat spodbudilo ozračje od "toplotne" do "ledene hiše".
Zemlja morda zdaj vstopa v novo obdobje toplogreda, toda tisto, kar je sedanjost edinstvena, je, da ljudje igrajo aktivno vlogo pri oblikovanju zraka. Apetit za fosilna goriva spreminja ozračje na način, ki bo spremenil podnebje in dodal več ogljikovega dioksida in drugih toplogrednih plinov v mešanico, ta nihanja pa bi lahko imela velike posledice tako za izumrtje kot za razvoj.
Današnje razmere na Zemlji so dovolj drugačne od razmer v Pokrajinski Permiji, da je podobna katastrofa malo verjetna, a bolj ko izvemo o starodavnih podnebjih, bolj jasno je, da so lahko nenadne spremembe v ozračju smrtne. Nedavna študija, ki jo je vodila biogeokemičarka Natalia Shakhova iz Mednarodnega raziskovalnega centra za arktično raziskavo, nakazuje, da se morda približujemo prelomni točki, ki bi lahko hitro razširila globalno segrevanje, ki že spreminja ekosisteme po vsem svetu. Ogromno skladišče metana, enega najmočnejših toplogrednih plinov, leži pod večno zmrzaljo vzhodno sibirskega arktičnega polka. Večna zmrzal deluje kot zamrznjen pokrovček nad plinom, vendar je Shakhova ugotovila, da ima pokrovček puščanje. Znanstveniki niso prepričani, ali je uhajanje metana normalno ali je nedavni produkt globalnega segrevanja, toda če so trenutne napovedi pravilne, saj se bo globalno podnebje segrelo, se bo gladina morja dvignila in poplavila vzhodno sibirsko arktično polko, ki bo stopilo permafrost in sprosti še več plina. Z naraščanjem več toplogrednih plinov se planet vedno bolj približa tej in drugim možnim prelomnim točkam, ki bi lahko sprožile hitre spremembe habitatov po vsem svetu.
Mogoče se posebni pogoji, ki so velikanskim členonožcem omogočili letenje po zraku, sestavljenem iz 35 odstotkov kisika, ne bodo nikoli ponovili in upamo lahko, da zemlja ne bo ponovila katastrofe na koncu Permije, ampak da bi spodbudila klimatsko točko naše vrste aktivno spreminja zgodovino življenja na zemlji. Kako bodo te spremembe vplivale na nas, pa tudi na preostalo biotsko raznovrstnost na svetu, bo sčasoma zapisano v vedno večji evidenci fosilov.
