Das Klima blieb jedoch nicht das ganze Quartär über gleichmäßig kalt. Wärmere und kühlere Phasen wechselten sich ab. In der ersten wärmeren Phase, vor knapp zwei Millionen Jahren, besiedelte Homo erectus auch Europa und Asien. Als das Klima jedoch wieder kälter wurde, musste er sich an die veränderten Bedingungen anpassen: Mit Fellen bekleidet und in Felshöhlen untergeschlüpft schützte er sich vor der eisigen Kälte. Ursprünglich bestand seine Nahrung aus Früchten und Pflanzen, die er sammelte, und aus Wildtieren, die er jagte, zum Beispiel das Mammut.

Vor etwa 10.000 Jahren endete die letzte große Eiszeit und es wurde dauerhaft wärmer. Viele typische Tiere der Eiszeit wie Mammut, Wollnashorn, Höhlenbär oder Säbelzahnkatze konnten sich nicht schnell genug anpassen und starben aus. Auch das Leben des modernen Menschen, „Homo sapiens“, der vor etwa 40.000 Jahren nach Europa gekommen war, änderte sich nun mit dem Temperaturwechsel: Im wärmeren Klima begann er, Ackerbau und Viehzucht zu betreiben – er wurde sesshaft. Der Beginn der Landwirtschaft hängt also mit den steigenden Temperaturen zusammen.

Heute leben wir in einer Warmzeit, auch Nacheiszeit genannt. Doch selbst diese Warmzeit wurde schon von einer Kältephase unterbrochen: Zwischen den Jahren 1450 und 1850 gingen die Temperaturen erneut nach unten. Die Sommer wurden kühl und feucht, die Winter lang und streng. Dieser Zeitraum wird die „kleine Eiszeit“ genannt. Mehrmals fror die Ostsee völlig zu, die Alpengletscher breiteten sich aus und auf der dick vereisten Themse in London fanden in dieser Zeit mehrmals im Winter Jahrmärkte statt.

Während der Eiszeiten breiteten sich die Gletscher aus. Eismassen schliffen über den Untergrund, hobelten Täler aus und schoben Geröllmassen vor sich her. Solange es kalt war, blieben große Wassermengen im Eis gebunden, was den Meeresspiegel sinken ließ. Sobald die Temperaturen wieder stiegen, schmolz das Eis und auch der Meeresspiegel stieg wieder an. Täler und Senken füllten sich mit Wasser, wurden zu Flüssen und Seen.

Tiere und Pflanzen erschienen oder verschwanden mit den Temperaturwechseln. In einer besonders warmen Phase lebten zum Beispiel viele verschiedene Dinosaurierarten. Als es kühler wurde, starben viele von ihnen aus. Typisch für die letzte Eiszeit waren Tiere wie Mammut, Rentier oder Wisent. Mit den steigenden Temperaturen verschwanden sie von der Bildfläche oder sie zogen in kühlere Regionen. Rentiere zum Beispiel haben ihre Heimat noch heute in Nordeuropa, Sibirien und Kanada.

Damals waren große Teile von Norddeutschland und des Alpenvorlandes von riesigen Gletschern bedeckt. Wie weit die Gletscher reichten, lässt sich noch heute an Geröllhügeln ablesen, die die Gletscher damals hinterlassen haben. Das Geröll aus größeren und kleineren Gesteinsteilchen wurde im Gletscher-Eis abtransportiert und an der Stelle abgelagert, an der das Eis wieder geschmolzen ist. Wenn sich ganze Hügel von mitgeschlepptem Geröll anhäufen, spricht man von Moränen.

Als die großen Gletscher der Eiszeiten abschmolzen, bildeten sich an ihrem unteren Ende Flüsse und Ströme aus Schmelzwasser. Diese Flüsse gruben Täler in den Boden, die heute als Urstromtäler bekannt sind. Mulden oder Senken in der Landschaft füllten sich mit Wasser und verwandelten sich in Seen.

Was die natürlichen Klimaveränderungen auslöst, versuchen Klimaforscher seit langem herauszufinden. Eine Erklärung dafür ist, dass die Erde beim Umkreisen der Sonne etwas „eiert“. Das kann man sich ähnlich vorstellen wie bei einem Kreisel, nur in viel größerem Maßstab. Sowohl die Neigung der Erdachse als auch die Umlaufbahn der Erde verschieben sich im Lauf von Jahrtausenden, und zwar in einem regelmäßigen Kreislauf. Durch dieses „Eiern“ ändern sich auch Menge und Verteilung der einstrahlenden Sonnenenergie. Über lange Zeiträume hinweg schwanken dadurch die Temperaturen und führen zu Eis- und Warmzeiten.

Auch die Verteilung der Kontinente spielt bei den Schwankungen eine Rolle. Denn ihre Lage hat sich im Lauf der Erdgeschichte ständig verschoben. Wenn große Landmassen den Nord- oder Südpol erreichten, konnten sich dort gewaltige Eismengen ansammeln. Das Eis reflektierte einen großen Teil der Sonnenstrahlen, es wurde noch kälter. Erst wenn sich der Kontinent wieder vom Pol entfernte, stiegen die Temperaturen und ein Ende der Eiszeit war in Sicht.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre wirkt sich ebenfalls auf das Klima aus. Je größer der Anteil an Treibhausgasen, wie Kohlendioxid oder Wasserdampf, desto stärker heizt sich die Atmosphäre auf. Ihr Gasgemisch kann durch natürliche Vorgänge verändert werden, beispielsweise durch einen Vulkanausbruch. Spuckt ein Vulkan Feuer und Asche, werden dabei winzige Teilchen hoch in die Luft geschleudert, die Aerosole. Sie reflektieren die Sonnenstrahlen, bevor diese die Erdoberfläche erreichen. Die Temperatur auf der Erde sinkt – zumindest kurzfristig. So folgte dem Ausbruch des Vulkans Tambora im Jahr 1815 ein „Jahr ohne Sommer“. An der Ostküste Nordamerikas fegten damals, mitten in der wärmsten Jahreszeit, Schneestürme über das Land. Die Folge waren katastrophale Missernten.

Im Unterschied zu diesen natürlichen Klimaveränderungen im Lauf der Geschichte ist der aktuelle Klimawandel vom Menschen selbst verursacht. Dass die Durchschnittstemperatur seit gut 150 Jahren steigt, liegt vor allem daran, dass die Menschen immer mehr Kohlendioxid produzieren.

Für die Wissenschaftler, die die Geschichte der Erde erforschen, sind diese drastischen Veränderungen wie ein neues Kapitel in einem Buch: Sie unterteilen die Erdgeschichte in verschiedene Abschnitte, die Äonen genannt werden.

Zu Beginn, vor 4,5 Milliarden Jahren war die Erde völlig unbewohnbar. Sie entstand als eine heiße Kugel aus glühendem geschmolzenem Gestein, umgeben von heißen, ätzenden und giftigen Gasen. Das klingt wie eine Beschreibung der Hölle – und vom griechischen Wort „Hades“ für Hölle stammt auch der Name dieser Zeit: Hadaikum. Es endete vor etwa vier Milliarden Jahren mit der ersten großen Veränderung: Die Erde war so weit abgekühlt, dass die Oberfläche fest wurde – die Erde bekam eine Kruste.

Die Erde kühlte weiter ab, so dass sich auf der Kruste flüssiges Wasser sammeln konnte: Meere entstanden. Und in diesen Meeren begann vor etwa 3,8 Milliarden Jahren das Leben – zunächst aber nur in Form einfachster Bakterien. Das griechische Wort für Ursprung oder Beginn steckt im Namen dieser Zeit: Archaikum. Eine wichtige Klimaveränderung vor etwa 2,5 Milliarden Jahren markierte den Übergang zur nächsten Epoche: Die primitiven Lebewesen begannen, die Umwelt zu beeinflussen. Sie produzierten Sauerstoff, der bislang in der Atmosphäre fast gar nicht vorkam.

Die frühen einzelligen Lebensformen wurden mit der Zeit komplexer, sie bildeten Zellkerne. Später begannen einige auch, dauerhaft in Verbünden zusammenzuarbeiten – daraus wurden schließlich die ersten mehrzelligen Organismen. Allerdings hatten sie noch keine festen Schalen oder Skelette, so dass aus dieser Zeit kaum Fossilien erhalten sind. Dieser Zeit vor dem Entstehen der Fossilien verdankt diese Epoche ihren Namen: Proterozoikum.

Das Proterozoikum endete vor 550 Millionen Jahren mit einer Explosion des Lebens: Innerhalb kurzer Zeit entwickelte sich aus den primitiven Lebensformen eine enorme Artenvielfalt. Diese Arten waren viel komplexer gebaut – und einige hatten auch schon harte Schalen, die erstmals als Fossilien erhalten blieben. Daher wird für die Wissenschaftler die Geschichte des Lebens erst ab diesem Zeitpunkt so richtig sichtbar. Und nach dem griechischen Begriff für „sichtbar“ ist auch diese Epoche bennant: Phanerozoikum.

Dieses Zeitalter des Lebens dauert seit 550 Millionen Jahren bis heute an. Allerdings verlief auch die Entwicklung des Lebens nicht gleichmäßig: Nach der explosionsartigen Ausbreitung des Lebens gab es zwei verheerende Massensterben. Diese markieren weitere wichtige Einschnitte in der Erdgeschichte, so dass Wissenschaftler das Zeitalter des Lebens, das Phanerozoikum in drei Abschnitte, Ären genannt, einteilen.

Die älteste Ära des Phanerozoikum begann vor 550 Millionen Jahren mit der massenhaften Entstehung neuer Arten. Man nennt sie das Erdaltertum oder Paläozoikum. Zunächst spielte sich das Leben nur in den Ozeanen ab. Dann besiedelten die Pflanzen das Land, später zog auch die Tierwelt nach: Zuerst entwickelten sich die Amphibien, die sich bereits ein wenig an Land vortasten konnten, und schließlich auch Reptilien, die unabhängig vom Wasser wurden und das Land eroberten. Das Erdaltertum endete vor etwa 251 Millionen Jahren mit dem größten Massensterben aller Zeiten: Über 90 Prozent aller Tier- und Pflanzenarten starben aus, vor allem in den Meeren. Der Grund ist bis heute nicht endgültig geklärt. Wissenschaftler vermuten, dass eine Eiszeit schuld war, möglicherweise als Folge eines Meteoriteneinschlags.

Als sich die überlebenden Tier- und Pflanzenarten an ihre neue Umwelt gewöhnen mussten, brach das Erdmittelalter oder Mesozoikum an. Es ist vor allem das Zeitalter der Dinosaurier: Riesige Echsen entwickelten sich und beherrschten das Leben fast 200 Millionen Jahre lang. Doch auch das Erdmittelalter endete mit einem einschneidenden Ereignis: Vor etwa 65 Millionen Jahren schlug ein großer Meteorit auf der Erde ein. Dabei wurde so viel Staub und Asche in die Luft geschleudert, dass sich der Himmel verdunkelte und sich das Klima für lange Zeit veränderte. Die Dinosaurier und viele andere Arten starben aus.

Davon profitierten vor allem kleine Säugetiere, die sich am besten an den Klimawandel anpassen konnten. Sie hatten sich bereits im Erdmittelalter entwickelt, waren aber im Schatten der Dinosaurier geblieben. Nun konnten sie sich rasant ausbreiten, die unterschiedlichsten Lebensräume erobern und sich immer weiter entwickeln. Auch der Mensch stammt von dieser Gruppe ab. Dieses jüngste Zeitalter hält bis heute an und wird daher auch die Erdneuzeit oder Känozoikum genannt.

Diese grobe Einteilung der Erdgeschichte orientiert sich an sehr einschneidenden Veränderungen des Lebens: Explosionsartige Vermehrung oder Massensterben. Dazwischen gab es aber weitere Umbrüche durch verschiedene andere Einflüsse – Veränderungen der Meere und Kontinente durch die Kontinentalverschiebung, Klimawandel zwischen Eis- und Warmzeiten, Zusammensetzung der Luft und vieles mehr. Immer bevorzugten die neuen Bedingungen einzelne Arten und benachteiligten andere. So können die drei Abschnitte des Phanerozoikum (Zeitalter des Lebens) noch jeweils in mehrere Perioden unterteilt werden.