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之前形成的岡瓦納古陸剛剛成型，就不斷地受到海侵的影響，直到石炭紀早期，才形成具統一地史特征的岡瓦納古陸，它包括今南美洲、非洲、澳大利亞、南極洲以及印度半島和阿拉伯半島，還包括中南歐和中國的喜馬拉雅山等地區。統一的岡瓦納古陸與北邊的勞亞古陸之間為西窄東寬、形如喇叭口的古特提斯洋所分隔。

石炭紀氣候分異現象十分明顯，北方勞亞古陸氣候溫暖濕潤，陸地上出現了眾多沼澤和湖泊。岡瓦納古陸為南極區域，成為寒冷的大陸冰川沉積環境。氣候分帶導致了動、植物地理分區的形成。

無脊椎動物以珊瑚、腕足類、菊石類為主；三葉蟲大部分絕滅，只剩下幾個屬種；出現了新興的筳類。

兩棲動物達到極盛，被稱為兩棲動物時代（包括石炭紀和隨后的二疊紀）。石炭紀晚期，岡瓦納古陸內部出現差異升降，形成陸內裂谷。

石炭紀晚期勞亞古陸植物在溫暖濕潤的氣候下進一步發展。蕨類植物（孢子植物，喜水）因而迅速填滿大地，形成了最原始的森林。這樣即有植物又有水的環境為植食性的昆蟲提供了生存繁衍的最佳良機。

昆蟲類進一步發展。在生存競爭中，昆蟲開始向著體形小、食量少、繁殖力強的方向進化。

爬行動物最早出現于石炭紀晚期的沼澤森林。爬行動物屬于四足總綱的羊膜動物，是對蜥形綱及合弓綱除鳥類及哺乳類以外所有物種的通稱。由于它的胚胎在產于陸地上的羊膜卵中發育，使其繁殖和發育擺脫了對外界水環境的依賴，是真正的陸生脊椎動物。這與兩棲動物是截然不同的。

爬行動物分為無孔亞綱、下孔亞綱、調孔亞綱、鱗龍下綱和初龍下綱。下孔亞綱分為盤龍目和獸孔目。

無孔亞綱中的杯龍是現在所有爬行動物的祖先。

下孔亞綱也被稱為似哺乳爬行動物，包含羊膜動物中所有與哺乳類關系較近的物種，分為盤龍目和獸孔目，是第一群有不同牙齒的四足動物，這些不同牙齒包括犬齒、臼齒、以及門齒。

盤龍目：早期的似哺乳爬行動物，是出現于石炭紀晚期的第一批爬行動物之一。

盤龍目的始祖單弓獸是最早的下孔亞綱類動物。盤龍目是第一批在地球陸地上占據優勢地位的羊膜動物，它們在石炭紀晚期占據主要地位。盤龍目體積龐大、四肢成躺臥狀態、冷血、大腦很小。它們是那個時代陸地上最大的動物，可達3米長。

石炭紀末期發生了小冰河時期。南方的岡瓦納古陸為當時的南極，冰期發生時，冰蓋大面積延伸。冰期使得北方勞亞古陸原本溫暖濕潤的氣候變得干冷起來。喜歡溫暖濕潤氣候的蕨類植物數量大大減少，而裸子植物（種子繁殖）發展較快，這為爬行動物的發展提供了食物來源。所以爬行動物和裸子植物能夠在勞亞古陸迅速發展，因為它們都是真正擺脫了水的影響的新一代動植物。

下一章介紹二疊紀！

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