Atmosfer bumi terdiri dari banyak nitrogen (78 persen), sedikit oksigen (21 persen), percikan argon (0, 93 persen), sejumlah kecil karbon dioksida (0, 038 persen) dan sejumlah gas lainnya. . Namun tidak selalu demikian. Komposisi gas di atmosfer dapat berubah (dan berubah sekarang saat kita membakar bahan bakar fosil), dan catatan fosil mengungkapkan bagaimana sesuatu yang sesederhana udara dapat memengaruhi sejarah kehidupan.
Jika Anda mengunjungi tempat yang sekarang menjadi Amerika Utara 300 juta tahun yang lalu, di dekat akhir periode Karbon, Anda akan disambut oleh pemandangan yang sangat asing. Bentang alam didominasi oleh rawa-rawa besar yang diisi dengan lycopoda besar (kerabat lumut klub yang tumbuh seukuran pohon), vertebrata amfibi hingga hampir 20 kaki panjangnya dan arthropoda besar. Meganeura, kerabat capung yang memiliki lebar sayap lebih dari dua kaki, berdengung di udara di atas Arthropleura raksasa, kaki seribu yang panjangnya sembilan kaki. Belum pernah atau belum ada invertebrata darat yang tumbuh hingga ukuran luar biasa seperti itu.
Pemicu gigantisme yang merajalela ini adalah karakteristik unik dari tanaman yang mendorong kadar oksigen hingga 35 persen dari atmosfer selama Late Carboniferous. Hutan ekuatorial yang subur menghasilkan sejumlah besar oksigen sebagai produk sampingan dari fotosintesis, tetapi itu saja tidak cukup untuk mendorong oksigen atmosfer ke tingkat yang begitu tinggi. Penyebabnya adalah senyawa kimia lignin, yang digunakan tanaman untuk membangun diri. Bakteri pada waktu itu sangat tidak efisien dalam menghancurkan lignin pada tanaman mati sehingga mereka meninggalkan sejumlah besar bahan tanaman kaya karbon untuk diasingkan di rawa-rawa (dan akhirnya berubah menjadi deposit batu bara yang kaya yang memberi nama Carboniferous) . Bakteri menggunakan oksigen karena mereka memecah bahan yang kaya karbon, tetapi lignin mencegah proses ini sampai bakteri mengembangkan kemampuan untuk menguraikan senyawa. Keunikan biologis ini menyebabkan kadar oksigen melambung.
Kelebihan oksigen memungkinkan amfibi, yang mengambil sebagian gas melalui kulit mereka, untuk bernapas lebih efisien dan tumbuh ke ukuran yang lebih besar. Arthropoda bernafas dengan cara yang berbeda: mereka memiliki jaringan tabung bercabang yang disebut trakea yang menghubungkan bukaan kecil dalam exoskeleton invertebrata ke selnya, dan oksigen merembes ke seluruh tubuh melalui sistem ini. Dalam atmosfir yang kaya oksigen, lebih banyak oksigen dapat disebarkan melalui jaringan percabangan ini, dan ini membuka jalur evolusi yang memungkinkan arthropoda juga tumbuh hingga proporsi yang sangat besar. Fakta bahwa oksigen akan meningkatkan tekanan udara juga berarti bahwa serangga terbang besar pada waktu itu akan mendapatkan lebih banyak angkat untuk setiap hentakan sayap mereka, memungkinkan artropoda terbang untuk mencapai ukuran yang secara struktural tidak mungkin bagi kerabat mereka saat ini. .
Sementara arthropoda raksasa merangkak dan berdengung, amniot pertama — vertebrata mirip kadal yang telah memutus hubungan mereka dengan air melalui kemampuan mereka untuk bereproduksi melalui telur yang dikupas — juga beragam. Selama bab berikutnya dari sejarah bumi, Permian (sekitar 299 juta hingga 251 juta tahun yang lalu), kerabat awal dinosaurus dan mamalia ini memunculkan beragam bentuk baru, dengan kerabat mamalia purba (secara kolektif dikenal sebagai sinapsida), terutama, mendapatkan dominasi ekologis. Untuk pertama kalinya, ekosistem terestrial mendukung jaringan predator dan herbivora yang saling berhubungan dari berbagai ukuran, dan sekitar 250 juta tahun yang lalu ada sekitar 40 keluarga vertebrata darat yang mendiami bumi. Tetapi pada akhir periode hampir semua keanekaragaman itu padam oleh bencana alam terbesar yang pernah diketahui planet ini.
Selama masa-masa awal paleontologi, para naturalis menandai batas-batas dalam sejarah geologis dengan hilangnya beberapa spesies secara tiba-tiba dari rekaman fosil diikuti oleh kemunculan fauna baru yang berbeda. Mereka tidak menyadarinya pada saat itu, tetapi apa yang mereka lakukan adalah menandai kepunahan massal, dan yang mengakhiri Permian mungkin yang terburuk dalam sejarah bumi. Hingga 95 persen dari semua makhluk laut yang dikenal musnah, demikian juga 70 persen hewan darat. Ahli paleontologi University of Bristol Michael Benton menyebut peristiwa ini "ketika kehidupan hampir mati."
Mengidentifikasi peristiwa kepunahan massal tidak sama dengan menjelaskannya, dan bencana di akhir Permian mungkin merupakan misteri pembunuhan yang paling membingungkan sepanjang masa. Para ilmuwan telah mengusulkan daftar pemicu kepunahan yang mungkin terjadi, termasuk pendinginan global, pembombardir oleh sinar kosmik, pergeseran benua dan dampak asteroid, tetapi banyak tersangka paleontologis sekarang adalah letusan hebat Perangkap Siberia, gunung berapi yang mencakup hampir 800.000 mil persegi dari apa yang sekarang Rusia dengan lava.
Bumi jauh lebih hangat di ujung Permian daripada hari ini. Atmosfernya relatif kaya karbon dioksida, yang memicu dunia rumah kaca di mana hampir tidak ada gletser. Letusan Perangkap Siberia akan menambah sejumlah besar gas rumah kaca ke atmosfer, menyebabkan pemanasan global lebih lanjut, meningkatkan keasaman samudera dan menurunkan tingkat oksigen atmosfer. Perubahan drastis ke atmosfer dan efek lingkungan yang diakibatkannya akan menyebabkan banyak organisme menjadi sesak napas karena kekurangan oksigen, sementara yang lain akan mati karena kelebihan karbon dioksida dalam darah atau binasa karena mereka secara fisiologis tidak mampu mengatasi penyakit baru ini. kondisi. Di mana komunitas organisme yang kaya dan beragam pernah berkembang, kepunahan hanya menyisakan komunitas "krisis" dari beberapa spesies yang berkembang biak di habitat yang kosong.
Meskipun perubahan pada atmosfer ini sangat memangkas pohon evolusi 251 juta tahun yang lalu, mereka tidak membuat planet ini tidak ramah secara permanen. Kehidupan terus berevolusi, dan kadar oksigen, karbon dioksida, dan gas lainnya terus berfluktuasi, memacu iklim dari "rumah kaca" menjadi "rumah es" berkali-kali.
Bumi sekarang mungkin memasuki era rumah kaca baru, tetapi yang unik tentang masa kini adalah bahwa manusia mengambil peran aktif dalam membentuk udara. Nafsu makan untuk bahan bakar fosil mengubah atmosfer dengan cara yang akan mengubah iklim, menambahkan lebih banyak karbon dioksida dan gas rumah kaca lainnya ke dalam campuran, dan fluktuasi ini dapat memiliki implikasi besar bagi kepunahan dan evolusi.
Kondisi bumi saat ini cukup berbeda dari Permian Akhir bahwa bencana serupa tidak mungkin terjadi, tetapi semakin kita belajar tentang iklim kuno, semakin jelas bahwa perubahan tiba-tiba di atmosfer dapat mematikan. Sebuah studi baru-baru ini yang dipimpin oleh ahli biogeokimia Natalia Shakhova, dari International Arctic Research Center, menunjukkan bahwa kita mungkin sedang mendekati titik kritis yang dapat dengan cepat meningkatkan pemanasan global yang telah mengubah ekosistem di seluruh dunia. Toko metana yang sangat besar, salah satu gas rumah kaca yang paling kuat, terletak di bawah lapisan es di Kutub Utara Arktik Siberia Timur. Permafrost bertindak sebagai topi beku di atas gas, tetapi Shakhova menemukan bahwa tutupnya bocor. Para ilmuwan tidak yakin apakah kebocoran metana itu normal atau produk pemanasan global baru-baru ini, tetapi jika proyeksi saat ini benar, ketika iklim global menghangat, permukaan laut akan naik dan membanjiri Shelf Kutub Utara Siberia Timur, yang akan mencairkan lapisan es dan melepaskan lebih banyak gas. Semakin banyak gas rumah kaca terbentuk, planet ini semakin dekat dengan ini dan kemungkinan titik kritis lainnya yang dapat memicu perubahan cepat pada habitat di seluruh dunia.
Mungkin kondisi aneh yang memungkinkan arthropoda raksasa terbang di udara yang terdiri dari 35 persen oksigen tidak akan pernah terulang, dan kita dapat berharap bahwa bumi tidak mengulangi bencana di akhir Permian, tetapi dalam menumbuhkan iklim rumah kaca spesies kita adalah aktif mengubah sejarah kehidupan di bumi. Bagaimana perubahan ini akan memengaruhi kita, dan juga keanekaragaman hayati dunia lainnya, pada akhirnya akan dicatat dalam catatan fosil yang terus berkembang.
