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这些巨型生物的存在，要归功于石炭纪不寻常的碳埋藏速率，石炭纪的命名正是源自大批量的煤矿蕴藏。
因为大量的碳元素被埋入煤炭沼泽，大气中的氧浓度曾一度上升到30%，这让许多生物有机会长到远超正常大小的尺寸。
准确地说受到影响的都是依赖气体被动扩散来进行呼吸作用的动物（它们用皮肤或深入体内的气管来交换气体，比如蜻蜓），而不是那些用肺来主动呼吸的动物。
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是什么原因造成了石炭纪这种前所未有的碳埋藏速度呢？目前已知的很多事件都起作用，比如大陆的合并、潮湿的气候、广阔的平原等，而其中最重要的或许是木质素的出现，使得巨大的树木与结实的植物四处林立。
要知道即使是现在，木质素都难以被细菌或真菌分解，所以从进化的角度来看，它出现时定是一个难以被超越的巅峰。
因为无法被分解，释放出能量，大量的碳就随着木质素被埋到地下，而本来该与之配对的氧气则飘**在大气里。
此外还有两次地质事件也有机会让大气中的氧气浓度增加。
这两次事件很可能都是全球大冰期（又称雪球地球）的后遗症。
第一次氧气浓度增加发生在距今约22亿年以前，都在当时的地质变动与全球大冰期之后不久出现。
而在距今约8亿~6亿年的第二次大冰期之后也有一次氧气浓度增加。
这种全球性的灾难，很可能极大地改变了光合作用与呼吸作用之间的平衡，也改变了碳埋藏与消耗的平衡。
当大冰川融解的时候，伴随着大量降雨，原本在岩石中的矿物质与营养物质（铁、硝酸盐与磷酸盐），都会被冰和雨水冲刷注入海洋，从而促使进行光合作用的藻类与细菌大量繁殖，有点像今天由化肥造成的水华，不过是全球性的。
然而这样的溢流不只会造成生物爆发，也会埋葬大量生命。
被冲刷入海的灰尘、脏冰屑与砂砾混着大量的细菌沉淀到海底，让碳元素的埋藏量达到前所未有的程度，因此大气中的氧含量就增加了。
意外的地质事件影响了地球的氧气浓度，让氧气浓度看上去只是一种偶然的产物。
而此前氧气的长期缺乏似乎也表明浓度的增加就是个偶然结果。
从20亿年前到10亿年前，这一段时间常被地质学家称为“无聊的10亿年”
，因为几乎没有什么值得大书特书的事情发生。
如同其他好几亿年一样，大气中氧含量稳定而稀少。
虽然万物本来倾向于维持平衡，但是地质活动却无休无止地改变环境。
这些地质事件应该也会在其他行星上发生，不过各种能够引起氧气增加的地质事件中，板块运动和火山活动似乎是最重要的。
或许很久以前火星上也曾经进化出光合作用，这绝非不可能，然而在这颗小行星上，小规模的火山内核不足以提供堆积氧气所需的大规模地质活动，因此最后由于无法扩大到整个行星而不了了之。
为什么光合作用本来不必产生氧气，也就不会形成现在的地球大气层？这里还有第二个更重要的理由。
光合作用其实根本不需要用水。
我们都很熟悉身边植物的光合作用，目之所及的草原、树木、海藻等，基本上都是用同样的方式进行光合作用（也就是我们普遍认为的“产氧”
光合作用），都释放出氧气。
但是如果我们退一步好好想一下细菌之类的生物，那光合作用可能有好几种样式。
有些比较原始的细菌会使用溶解的铁离子或硫化氢来代替水分子进行光合作用。
这些原料听起来或许不可思议，但那只是因为我们太过熟悉周围的“氧气世界”
——由产氧光合作用一手打造的世界。
我们很难想象，地球上第一次出现光合作用时会是一种什么样的光景。
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