在石炭紀（距今3.55億年～2.95億年前）之前，樹木是不存在的。泥盆紀末大滅絕結束，海洋消退使陸緣海底暴露出來，淡水河流在新增的陸地上縱橫切割，沉積淤塞，形成大片富饒肥沃的沼澤和濕地，這才出現了“樹木”。但它們與我們今天所知的樹木不同，它們是石松類，節蕨類和真蕨類，根系淺，容易倒下。在此期間，它們遍及整個地球大部分地區的沼澤中生長，十幾米甚至幾十米高的蕨類巨木匯聚成遮天蔽日的雨林，綿延不絕。
不過植物都具有一個共同特徵，它們都是由纖維素和木質素組成。樹木也恰好是碳的極佳儲存者，隨着這些樹木越長越高以爭奪陽光，它們從大氣中吸收了越來越多的碳並將其交換為氧氣，從根本上改變了大氣的組成。
如果是在今天，樹木死亡後會分解並釋放出碳到環境中。但在石炭紀時期，這沒有發生。當時的樹木是地球上的一種新生食物，陸地還沒演化出能夠消化木質素的酶系統，無論巨蟲，脊椎動物還是細菌和真菌，都無法快速分解堅固的韌皮組織。因此當這些樹木倒下並死亡時，它們留在原地、漸漸被深埋地下。樹幹緩慢地堆積在沼澤的地球上，經過漫長的地質作用，變成了黝黑的煤炭。石炭紀的名字由來，也是因為全球至少一半的煤炭儲量，都來自這個時期形成的沉積岩層中。
因此在大約3億年前，由於植物狂吸碳猛放氧，只吸碳不排碳，地球猶如一個開足馬力生產的光合工場，以至於當時大氣中的氧氣濃度飆升到35%左右（比今天多出了14個百分點），達到地球有史以來的最高值。
那為什麼石炭紀的昆蟲會變得如此巨大？
泥盆紀末大滅絕，陸地成為了新的綠洲，蛛形類、多足類和甲殼類動物又展開了新一輪的競爭。而當六足動物從甲殼類分化出來時，陸地上的生態位基本上都被佔據了。但那時的天空，還是一片空白的處女地。正在這個時候，昆蟲走出逆天改命的一步——演化出飛行能力。
有了翅膀後，正所謂“天高任鳥飛”。昆蟲再不用蜷縮在陸地的某個角落，默默地分解垃圾。為此它們演化出針狀口器，吸食動植物的汁液。同時樹冠層沒有天敵威脅，當它們將卵產在樹冠層，族羣繁殖的成功率翻倍上漲。
不過發表於《美國國家科學院院刊》的一篇研究指出：富氧的大氣讓昆蟲擺脱食物鏈底層的同時，它們的身體太小，容易出現氧氣中毒現象。
我們都知道，昆蟲是不使用肺呼吸的。昆蟲的呼吸依賴於散佈在其體內的一系列微氣管或氣管，而氧氣是被動擴散到整個呼吸系統中，所以根本無法控制氧氣的攝入量。因此在大氣氧氣濃度過高的時候，過小的體型就會出現中毒現象，為了活命，昆蟲增大體型，所以出現了翼展接近1米的巨脈蜻蜓。
通常來説，體型變大是一件好事：大型動物在戰鬥中立於不敗之地，可以在資源匱乏時存儲更多能量，並更有效地保留熱量。當然，石炭紀的昆蟲體型為何變大的原因仍存在爭論。
那這些史前巨蟲又是如何消失的呢？
雖然石炭紀巨蟲的體型縮小到現在仍是個謎，但科學家懷疑和環境氣候變化、鳥類的出現有關。
大約2.6億年前，真菌和微生物的生命演化出消化木質素的酶系統，尚未轉化為煤炭的樹木被迅速消化，其碳被釋放回大氣中，使得大氣中碳氧比率開始達到平衡。而隨着氣候變得更冷也變得更乾燥，綿延無盡的雨林迅速萎縮、瓦解，這一事件被稱為“石炭紀雨林崩潰（CRC）”。沒有了有利的大氣條件和日增的捕食壓力，攝取的能量無法維持其龐大的體型，因此那些史前巨蟲逐漸萎縮到我們所熟悉的大小。
加州大學教授Matthew Clapham團隊建立了一個數據庫，該數據庫收集了過去3.2億年昆蟲進化過程中10500種化石昆蟲的翼展變化數據。結果發現，在昆蟲進化的前1.5億年中，昆蟲的翼展反映了大氣中的氧氣含量。大氣中的氧氣越多，環境所能支撐的昆蟲就越大。飛行的昆蟲需要大量的氧氣來支撐其飛行的肌肉，並且由於它們的呼吸管效率低下，因此它們需要高的大氣中的氧氣水平才能長大。環境中的氧氣越多，昆蟲可以為其提供氧氣的肌肉就越多，而昆蟲的體積就越大。
但是，大約在1.4億年前，情況發生了變化。昆蟲的翼展因大氣含氧量下降而開始縮小。另外團隊注意到，這種變化發生在鳥類首次飛向天空的同時。隨着時間的推移，鳥類逐漸形成了能夠快速飛行和更好地操縱的飛行結構，於是鳥類開始吃大型昆蟲，並與它們爭奪食物來源（小型昆蟲）。
除此之外，昆蟲的體型在大約6000萬年前發生了第二次縮小，團隊認為這可能與蝙蝠的進化，鳥類的飛行能力的進一步提高或殺死恐龍的大規模滅絕事件有關。
而石炭紀雨林的突然崩潰，宣告了石炭紀的終結，一波帶走了巨脈蜻蜓和節胸蜈蚣等遠古霸主，同時影響了很多種主流的脊椎動物。在乾燥氣候的條件下，兩棲動物必須回到水裏產卵，而羊膜動物的蛋裏的羊膜可透氣並保持濕潤，可以放在陸地上，獲得優勢佔據先機。從此，地球迎來了百獸橫行的新時代。
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