Atmosfera terestră este formată din mult azot (78 la sută), un pic de oxigen (21 la sută), un strop de argon (0, 93 la sută), o cantitate mică de dioxid de carbon (0, 038 la sută) și urmărește cantități de alte gaze. . Dar nu a fost întotdeauna așa. Compoziția gazelor din atmosferă se poate schimba (și se schimbă acum pe măsură ce ardem combustibilii fosili), iar înregistrarea fosilelor dezvăluie modul în care ceva atât de înșelător de simplu ca aerul poate influența istoria vieții.
Dacă ai vizita ceea ce este acum America de Nord acum 300 de milioane de ani, aproape de închiderea perioadei Carboniferului, ai fi fost întâmpinat de o scenă foarte necunoscută. Peisajul era dominat de vaste mlaștini umplute cu licopode uriașe (rude de mușchi de club care au crescut până la dimensiunea copacilor), vertebre amfibie de până la aproape 20 de metri în lungime și artropode enorme. Meganeura, o rudă a libelulei care avea o înălțime de aripă mai mare de doi metri, zbura prin aer peste uriașul Arthropleura, un milipede lung de nouă metri. Niciodată sau de atunci nu s-au dezvoltat nevertebrate terestre până la asemenea dimensiuni prodigioase.
Declanșatorul acestui gigantism rampant a fost o caracteristică particulară, nou-evoluată a plantelor care au dus la un nivel ridicat de oxigen până la 35 la sută din atmosferă în timpul carboniferului târziu. Pădurile ecuatoriale luxuriante au produs o cantitate considerabilă de oxigen ca produs secundar al fotosintezei, dar asta nu a fost suficient pentru a conduce oxigenul atmosferic la niveluri atât de înalte. Cauza a fost compusul chimic lignina, pe care plantele îl folosesc pentru a se construi. Bacteriile vremii au fost atât de ineficiente pentru a descompune lignina în plantele moarte, încât au lăsat în urmă o cantitate uriașă de materiale vegetale bogate în carbon pentru a deveni sechestrate în mlaștini (și în cele din urmă pentru a se transforma în depozitele bogate de cărbune care i-au dat carboniferului numele) . Bacteriile folosesc oxigen, deoarece descompun materialul bogat în carbon, dar lignina a împiedicat acest proces până când bacteriile au evoluat capacitatea de a descompune compusul. Această ciudă biologică a determinat creșterea nivelului de oxigen.
Surplusul de oxigen a permis ca amfibienii, care preiau o parte din gaz prin piei, să respire mai eficient și să crească la dimensiuni mai mari. Artropodii respiră într-un mod diferit: dețin o rețea de tuburi ramificate numite trahee care conectează mici deschideri din exoscheletul unui nevertebrat cu celulele sale și oxigenul se scurge prin corp prin acest sistem. Într-o atmosferă bogată în oxigen, mai mult oxigen ar putea fi difuzat prin această rețea de ramificare și aceasta a deschis căi evolutive care au permis și artropodelor să crească până la proporții gargantuane. Faptul că oxigenul ar fi crescut presiunea aerului a însemnat și faptul că marile insecte zburătoare ale vremii ar fi obținut mai multă ridicare pentru fiecare bătaie a aripilor lor, permițând artropodelor zburătoare să atingă dimensiuni care sunt imposibil din punct de vedere structural pentru rudele lor din zilele noastre. .
În timp ce artropodii uriași se târâiau și bâlbâiau, primii amnioti - vertebrele asemănătoare șopârlelor, care le-au rupt legătura cu apa prin capacitatea lor de a se reproduce prin ouă scoicate - s-au diversificat. Pe parcursul următorului capitol din istoria pământului, Permianul (cu aproximativ 299 de milioane până la 251 de milioane de ani în urmă), aceste rude timpurii ale dinozaurilor și mamiferelor au dat naștere la o varietate de forme noi, cu rudele mamiferelor timpurii (cunoscute colectiv ca sinapside), în special, dobândind o dominare ecologică. Pentru prima oară, ecosistemele terestre au susținut o rețea interconectată de prădători și ierbivore de diferite dimensiuni, iar în urmă cu aproximativ 250 de milioane de ani, aproximativ globuri cu aproximativ 40 de familii de vertebre care locuiesc pe glob. Însă, la sfârșitul perioadei, aproape toată această diversitate a fost stinsă de cea mai mare catastrofă naturală pe care a cunoscut-o planeta.
În primele zile ale paleontologiei, naturaliștii au marcat granițele din istoria geologică prin dispariția bruscă, în masă, a unor specii din registrul fosilelor, urmată de apariția unei faune noi, diferite. Nu și-au dat seama la vremea respectivă, dar ceea ce făceau era să marcheze extincțiile în masă, iar cea care a pus capăt Permianului a fost poate cea mai rea din istoria pământului. Până la 95 la sută din toate creaturile marine cunoscute au fost șterse, la fel ca 70% din animalele terestre. Paleontologul Universității din Bristol, Michael Benton, a numit acest eveniment „când viața aproape a murit”.
Identificarea unui eveniment de extincție în masă nu este același lucru cu explicarea lui, însă catastrofa de la sfârșitul Permianului este poate cel mai nedumerit mister al crimei din toate timpurile. Oamenii de știință au propus o listă a declanșatorilor posibile de dispariție, inclusiv răcirea globală, bombardarea de raze cosmice, deplasarea continentelor și impactul asteroizilor, dar suspectul principal al paleontologilor este acum erupțiile intense ale capcanelor sibiene, vulcani care au acoperit aproape 800.000 de mile pătrate din ceea ce este acum Rusia cu lavă.
Pământul era mult mai cald la sfârșitul Permianului decât este astăzi. Atmosfera era relativ bogată în dioxid de carbon, ceea ce alimenta o lume de căsuță în care nu existau aproape ghețari. Erupția capcanelor sibiene ar fi adăugat cantități mari de gaze cu efect de seră în atmosferă, provocând o încălzire globală suplimentară, creșterea acidității oceanice și scăderea nivelului de oxigen atmosferic. Aceste schimbări drastice ale atmosferei și efectele asupra mediului care ar rezulta ar fi provocat multe organisme să se asfixieze din lipsa de oxigen, în timp ce altele ar fi murit din cauza unui exces de dioxid de carbon din sânge sau ar fi pierit altfel, deoarece nu au putut fi fiziologic să facă față acestor noi condiţii. În cazul în care comunitățile bogate și diverse de organisme au prosperat odată, extincția a lăsat doar comunități „de criză” din câteva specii care au proliferat în habitatele vacante.
Deși aceste schimbări ale atmosferei au tăiat foarte mult arborele evoluționist în urmă cu 251 de milioane de ani, acestea nu au făcut planeta permanent inhospitabilă. Viața a continuat să evolueze, iar nivelurile de oxigen, dioxid de carbon și alte gaze au continuat să fluctueze, stimulând clima de la „hothouse” la „icehouse”, de mai multe ori.
Pământul poate intra acum într-o nouă epocă, dar ceea ce este unic în prezent este că oamenii au un rol activ în conturarea aerului. Apetitul pentru combustibili fosili modifică atmosfera într-un mod care va schimba climatul, adăugând mai mult dioxid de carbon și alte gaze cu efect de seră amestecului, iar aceste fluctuații ar putea avea implicații majore atât pentru extincție cât și pentru evoluție.
Condițiile actuale ale pământului sunt destul de diferite de cele ale Permianului Târziu, încât o catastrofă similară este puțin probabilă, dar cu cât aflăm mai multe despre climatele antice, cu atât este mai clar că schimbările bruște din atmosferă pot fi mortale. Un studiu recent condus de biogeochemistul Natalia Shakhova, de la Centrul Internațional de Cercetare Arctică, sugerează că s-ar putea să ne apropiem de un punct care poate duce rapid la încălzirea globală care modifică deja ecosistemele din întreaga lume. Un imens depozit de metan, unul dintre cele mai puternice gaze cu efect de seră, se află sub permafrostul Raftului Siberian Arctic. Permafrostul acționează ca un capac înghețat peste gaz, dar Șahova a constatat că capacul are o scurgere. Oamenii de știință nu sunt siguri dacă scurgerea de metan este normală sau un produs recent al încălzirii globale, dar dacă proiecțiile actuale sunt corecte, pe măsură ce climatul global se încălzește, nivelul mării va crește și va inunda Raftul Arctic al Sibiului Est, ceea ce va topi permafrostul și eliberați și mai mult gaz. Pe măsură ce se acumulează mai multe gaze cu efect de seră, planeta se apropie tot mai mult de acest și de alte posibile puncte de basculare care ar putea declanșa schimbări rapide în habitatele din întreaga lume.
Poate că condițiile particulare care au permis artropodelor uriașe să zboare prin aer compus din 35 la sută oxigen nu se vor mai repeta niciodată și putem spera că pământul nu va reface catastrofa de la sfârșitul Permiei, dar în încurajarea unui climat de căsuță este specia noastră. schimbând activ istoria vieții pe pământ. Modul în care aceste schimbări ne vor afecta, precum și restul biodiversității lumii, vor fi înregistrate în cele din urmă în registrul fosilelor în continuă expansiune.
