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“志留紀（約4.43億年前——4.19億年前）早期到處形成海侵，中期海侵達到頂峰。

志留紀晚期，地殼運動強烈，古大西洋閉合，一些板塊間發生碰撞，導致一些地槽褶皺升起，陸地開始從海中顯著提升，大陸面積顯著擴大。

志留紀晚期，陸生植物中的裸蕨植物首次出現，植物終于從水中開始向陸地發展，這是生物演化的重大事件。此前生物都生存在水中，但是奧陶紀和志留紀早、中期海侵時，海水裹脅著大量海洋生物淹沒了大片陸地。當志留紀晚期陸地抬升、海侵消退時，大量海洋生物無法退回到海洋，被遺棄在了陸地上。這些生物大部分死亡，僅其中小部分存活了下來，它們發展成為后來的陸生生物。出現了由水生向陸生過渡的植物類型原始裸蕨植物（由綠藻進化而來）。

志留紀出現了有頜的盾皮魚類和棘魚類。無頜類在志留紀雖然很繁盛。但因為無頜，生活方式落后，僅能以流入口內的水中夾雜的食物為食，所以在生存斗爭中，它們敵不過新興的有頜魚類而日趨衰落了。這在脊椎動物的演化上是一重大事件，魚類開始征服水域，為泥盆紀魚類大發展創造了條件。

泥盆紀（約4.19億年前——3.59億年前）北方古大陸是溫暖的，遠至現在的北極地區都處于溫帶氣候。

泥盆紀早期出現了石松類植物，多為形態簡單、個體不大的草本類型。泥盆紀中期出現原始的楔葉植物、最原始的真蕨植物、苔蘚植物。泥盆紀晚期出現了新的真蕨類、種子蕨類以及原始裸子植物；裸蕨植物瀕于滅亡。

無脊椎動物中以腕足類、四射珊瑚、竹節石類、牙形石、棱菊石類、海神石類為主；鸚鵡螺類大大減少；單筆石類大部分絕滅，僅殘存少量單筆石科的代表。

泥盆紀魚類相當繁盛，各種類別的魚都有出現，被稱為“魚類的時代”。

泥盆紀晚期出現了昆蟲。其祖先生活在水中。同時也是環形動物、鉤足動物的共同祖先。在泥盆紀末期，出現了有翅昆蟲。

兩棲動物出現在泥盆紀晚期。兩棲動物由魚類進化而來，既能活躍在陸地上，又能游動于水中，不能一生離水。

約3.65億年前的泥盆紀末期再次發生生物滅絕事件，其間歷經兩個高峰，中間間隔100萬年，海洋生物遭到重創。這次滅絕事件的時間范圍較寬，規模較大，受影響的門類也多。

海洋生物遭到重創，滅絕的海生動物達70多科，82%的海洋物種滅絕，比陸生生物更為嚴重。滅絕的科占當時科總數的30%，

此次大滅絕中受影響最大的是那些生活在暖水中的物種。

當時淺海的珊瑚幾乎全部滅絕，當時赤道淺水水域的珊瑚礁則是全部滅絕，深海珊瑚也部分滅絕，層孔蟲幾乎全部消失，竹節石全部滅亡，浮游植物的滅絕率也達90%以上，腕足動物中有三大類滅絕，無頜魚及所有的盾皮魚類受到嚴重影響。

陸生植物以及淡水物種，也受到影響。其原因也是地球氣候變冷和海洋退卻，這次仍然是冰期造成的南極（岡瓦納大陸）冰蓋擴大，同時淺海區域的氧氣含量也下降了，有可能是板塊漂移，使得露出的淺層大陸架釋放的有機質釋放入水中，極大地消耗了水中的氧氣，同時釋放了大量的熱量而使得淺海中的水溫迅速升高，超出了海洋生物能夠承受的極限。

這種情況下損失最大的正好是原本的暖水區域，因為原本這里就處于地球上溫度最高的部分，再加熱，就嚴重破壞了生態平衡。而陸地上的特種雖然有影響，但是影響有限。

石炭紀（約3.59億年前——2.99億年前）