L’atmosfera terrestre è composta da molto azoto (78%), un po ‘ di ossigeno (21%), una spruzzata di argon (0,93%), una piccola quantità di anidride carbonica (0,038%) e tracce di altri gas. Ma non è sempre stato così. La composizione dei gas nell’atmosfera può cambiare (e sta cambiando ora mentre bruciamo combustibili fossili), e la documentazione fossile rivela come qualcosa di così ingannevolmente semplice come l’aria può influenzare la storia della vita.,
Se hai visitato quello che oggi è il Nord America 300 milioni di anni fa, vicino alla fine del periodo Carbonifero, saresti stato accolto da una scena molto sconosciuta. Il paesaggio era dominato da vaste paludi piene di enormi licopodi (parenti di muschi di club che crescevano fino alle dimensioni degli alberi), vertebrati anfibi fino a quasi 20 piedi di lunghezza ed enormi artropodi. Il Meganeura, un parente della libellula che aveva un’apertura alare di oltre due piedi, ronzava nell’aria sopra il gigante Arthropleura, un millepiedi lungo nove piedi., Mai prima o da allora gli invertebrati terrestri sono cresciuti a dimensioni così prodigiose.
L’innesco di questo gigantismo dilagante era una caratteristica peculiare e recentemente evoluta delle piante che spingeva i livelli di ossigeno fino al 35% dell’atmosfera durante il Tardo Carbonifero. Lussureggianti foreste equatoriali producevano una notevole quantità di ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi, ma questo da solo non era sufficiente per portare l’ossigeno atmosferico a livelli così elevati. La causa era il composto chimico lignina, che le piante usano per costruirsi., I batteri del tempo erano così inefficienti nell’abbattere la lignina nelle piante morte che lasciarono un’enorme quantità di materiale vegetale ricco di carbonio per essere sequestrato nelle paludi (e infine trasformarsi nei ricchi depositi di carbone che hanno dato il nome al Carbonifero). I batteri usano l’ossigeno mentre abbattono il materiale ricco di carbonio, ma la lignina ha impedito questo processo fino a quando i batteri hanno evoluto la capacità di decomporre il composto. Questo capriccio biologico ha causato livelli di ossigeno a salire.,
L’eccesso di ossigeno ha permesso agli anfibi, che assorbono parte del gas attraverso le loro pelli, di respirare in modo più efficiente e crescere fino a dimensioni più grandi. Gli artropodi respirano in un modo diverso: possiedono una rete di tubi ramificati chiamati trachee che collegano piccole aperture nell’esoscheletro di un invertebrato alle sue cellule e l’ossigeno filtra attraverso il corpo attraverso questo sistema. In un’atmosfera ricca di ossigeno, più ossigeno potrebbe essere diffuso attraverso questa rete ramificata, e questo ha aperto percorsi evolutivi che hanno permesso anche agli artropodi di crescere in proporzioni gigantesche., Il fatto che l’ossigeno avrebbe aumentato anche la pressione dell’aria significava che i grandi insetti volanti dell’epoca avrebbero ottenuto più portanza per ogni battito delle loro ali, permettendo agli artropodi volanti di raggiungere dimensioni strutturalmente impossibili per i loro parenti attuali.
Mentre gli artropodi giganti strisciavano e ronzavano, anche i primi amnioti—vertebrati simili a lucertole che avevano rotto il loro legame con l’acqua attraverso la loro capacità di riprodursi tramite uova sgusciate-stavano diversificando., Durante il prossimo capitolo della storia della terra, il Permiano (circa 299 milioni a 251 milioni di anni fa), questi primi parenti di dinosauri e mammiferi diedero origine a una varietà di nuove forme, con i parenti dei primi mammiferi (noti collettivamente come sinapsidi), in particolare, guadagnando il dominio ecologico. Per la prima volta, gli ecosistemi terrestri sostenevano una rete interconnessa di predatori ed erbivori di varie dimensioni, e circa 250 milioni di anni fa c’erano circa 40 diverse famiglie di vertebrati terrestri che abitavano il globo., Ma alla fine del periodo quasi tutta questa diversità è stata estinta dalla più grande catastrofe naturale che questo pianeta abbia mai conosciuto.
Durante i primi giorni della paleontologia, i naturalisti segnarono i confini della storia geologica dalla brusca scomparsa di massa di alcune specie dai reperti fossili seguita dalla comparsa di una nuova fauna diversa. All’epoca non se ne rendevano conto, ma quello che stavano facendo era segnare estinzioni di massa, e quella che pose fine al Permiano fu forse la peggiore nella storia della terra., Fino al 95 per cento di tutte le creature marine conosciute furono spazzate via, così come il 70 per cento degli animali terrestri. Università di Bristol paleontologo Michael Benton ha chiamato questo evento ” quando la vita quasi morto.”
Identificare un evento di estinzione di massa non è la stessa cosa che spiegarlo, tuttavia, e la catastrofe alla fine del Permiano è forse il mistero di omicidio più sconcertante di tutti i tempi., Gli scienziati hanno proposto un elenco di possibili trigger di estinzione, tra cui il raffreddamento globale, il bombardamento da parte dei raggi cosmici, lo spostamento dei continenti e gli impatti degli asteroidi, ma il principale sospetto di molti paleontologi ora sono le intense eruzioni delle trappole siberiane, vulcani che coprivano quasi 800.000 miglia quadrate di quella che oggi è la Russia con la lava.
La terra era molto più calda alla fine del Permiano di quanto lo sia oggi. L’atmosfera era relativamente ricca di anidride carbonica, che alimentava un mondo di serra in cui non c’erano quasi ghiacciai., L’eruzione delle trappole siberiane avrebbe aggiunto grandi quantità di gas serra nell’atmosfera, causando un ulteriore riscaldamento globale, aumentando l’acidità degli oceani e abbassando i livelli di ossigeno atmosferico. Questi drastici cambiamenti nell’atmosfera e i conseguenti effetti ambientali avrebbero causato l’asfissia di molti organismi per la mancanza di ossigeno, mentre altri sarebbero morti per un eccesso di anidride carbonica nel sangue o periti in altro modo perché non erano fisiologicamente in grado di far fronte a queste nuove condizioni., Dove una volta prosperavano comunità ricche e diverse di organismi, l’estinzione lasciava solo comunità “in crisi” di poche specie che proliferavano negli habitat vuoti.
Sebbene questi cambiamenti nell’atmosfera abbiano notevolmente potato l’albero evolutivo 251 milioni di anni fa, non hanno reso il pianeta permanentemente inospitale. La vita ha continuato ad evolversi e i livelli di ossigeno, anidride carbonica e altri gas hanno continuato a fluttuare, stimolando il clima da “serra” a “ghiacciaia” afferma numerose volte.,
La terra potrebbe ora entrare in una nuova era di serra, ma ciò che è unico nel presente è che gli esseri umani stanno assumendo un ruolo attivo nel plasmare l’aria. L’appetito per i combustibili fossili sta alterando l’atmosfera in un modo che cambierà il clima, aggiungendo più anidride carbonica e altri gas serra al mix, e queste fluttuazioni potrebbero avere importanti implicazioni sia per l’estinzione che per l’evoluzione.,
Le condizioni attuali della terra sono abbastanza diverse da quelle del Tardo Permiano che una simile catastrofe è improbabile, ma più impariamo sui climi antichi, più è chiaro che i cambiamenti improvvisi nell’atmosfera possono essere mortali. Un recente studio condotto dalla biogeochimica Natalia Shakhova, dell’International Arctic Research Center, suggerisce che potremmo avvicinarci a un punto di svolta che potrebbe rapidamente aumentare il riscaldamento globale che sta già alterando gli ecosistemi di tutto il mondo., Un’immensa riserva di metano, uno dei più potenti gas serra, si trova sotto il permafrost della piattaforma artica della Siberia orientale. Il permafrost agisce come un tappo congelato sopra il gas, ma Shakhova ha scoperto che che il tappo ha una perdita. Gli scienziati non sono sicuri se la perdita di metano sia normale o un prodotto recente del riscaldamento globale, ma se le proiezioni attuali sono corrette, mentre il clima globale si scalda, il livello del mare aumenterà e inonderà la piattaforma artica della Siberia orientale, che scioglierà il permafrost e rilascerà ancora più gas., Man mano che si accumulano più gas serra, il pianeta si avvicina sempre di più a questo e ad altri possibili punti di svolta che potrebbero innescare rapidi cambiamenti negli habitat di tutto il mondo.
Forse le condizioni peculiari che hanno permesso agli artropodi giganti di volare attraverso l’aria composta dal 35% di ossigeno non si ripeteranno mai, e possiamo sperare che la terra non ripeta la catastrofe alla fine del Permiano, ma nel promuovere un clima di serra la nostra specie sta cambiando attivamente la storia della vita sulla terra., Come questi cambiamenti influenzeranno noi, così come il resto della biodiversità del mondo, alla fine saranno registrati nella documentazione fossile in continua espansione.