《古生代和古生物》
作者：面朝大海【完结】
内容简介：
古生代（Paleozoic，符号PZ)是地质时代中的一个时代，开始于同位素年龄542±0.3百万年(Ma)，结束于251±0.4Ma。古生代属于显生宙，上一个代是新元古代，下一个代是中生代。
古生物生存在地球历史的地质年代中、而现已大部分绝灭的生物。包括古植物（芦木、鳞木等）、古无脊椎古生物（三叶虫）、动物（货币虫、三叶虫、菊石等）、古脊椎动物（恐龙、始祖鸟、猛犸等）。
古生代概况
古生代(Paleozoic，符号PZ)是地质时代中的一个时代，开始于同位素年龄542±0.3百万年(Ma)，结束于251±0.4Ma。古生代属于显生宙，上一个代是新元古代，下一个代是中生代。古生代包括了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪。 泥盆纪、石炭纪、二叠纪又合称晚古生代。
古生代(Paleozoic era)——地质年代的第3个代（第1、2个代分别是太古代和元古代）。约开始于5.7亿年前，结束于2.3亿年前。古生代共有6个纪(Period)，一般分为早、晚古生代。早古生代包括寒武纪(Cambrian 5.4亿年前)、奥陶纪(Ordovician 5亿年前)和志留纪(Silurian 4.35亿年前)，晚古生代包括泥盆纪(Devonian 4.05亿年前)、石炭纪(Carboniferous 3.55亿年前)和二叠纪(Permian 2.95亿年前)。动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪，相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物在古生代早期以海生藻类为主，至志留纪末期，原始植物开始登上陆地。泥盆纪以裸蕨植物为主。石炭纪和二叠纪时，蕨类植物特别繁盛，形成茂密的森林，是重要的成煤期。
寒武纪最具代表性的“埃迪卡拉海笔”化石
古生代的地质特征
地质年代名称。显生宙(Phanerozoic Eon)的第一个代，距今约5.7亿年至2.3亿年前，占显生宙时期的2/3。包括早古生代的寒武纪、奥陶纪、志留纪和晚古生代的泥盆纪、石炭纪、二叠纪。早古生代是海生无脊椎动物的发展时代，如寒武纪的节肢动物三叶虫、奥陶纪的笔石和头足类、泥盆纪的珊瑚类和腕足类等。最早的脊椎动物无颚鱼也在奥陶纪出现。植物以水生菌藻类为主，志留纪末期出现裸蕨植物。在晚古生代，脊椎动物开始在陆地生活。鱼类在泥盆纪大量繁衍，并向原始两栖类演化。石炭纪和二叠纪时，两栖类和爬行类已占主要地位。植物也进入依靠孢子繁殖的蕨类大发展时期，石炭纪和二叠纪因有蕨类森林而成为地质历史上的重要成煤期。古生代的地壳运动和气候变化深刻影响自然环境的发展。早古生代的地壳运动在欧洲称加里东运动，在美洲称太康运动，在中国又称广西运动。此时古北美、古欧洲、古亚洲、冈瓦纳古陆及古太平洋、古地中海都已形成。晚古生代地壳运动在欧洲称海西（华力西）运动，在北美称阿勒盖尼运动，在中国又称天山运动。经过古生代地壳运动，世界许多巨大的褶皱山系出现，南方的冈瓦纳古陆和北方的劳亚古陆联合在一起，形成泛古陆（联合古陆）。晚古生代在冈瓦纳古陆发生了大规模的冰川作用，大冰盖分布于古南纬60°以内的今南非、阿根廷等地，该冰川作用期即地质历史上的石炭——二叠纪大冰期。古生代的地层总称古生界。
古生代的地质运动
早古生代划分三个纪：寒武纪是根据英国威尔士西部的寒武山而得名；奥陶纪是英国威尔士的一个民族的名称；志留纪是威尔士民族居住地。
晚古生代也划分三个纪：早、晚古生代之间有一个地壳运动，称为加里东运动。海西运动结束了古生代的历史。泥盆纪是根据英国西南的德文郡命名，日译为泥盆，我国沿用至今。石炭纪，因盛产煤层而得名，石炭是煤的旧时称呼。二叠纪首先研究地点在乌拉尔山西坡——彼尔姆，因这套地层明显具有上、下两部分，日译为二叠纪，也为我国采用。
该时期地壳发展日趋稳定，加里东运动以后，世界绝大部分地槽回返褶皱，古生代末期海西运动后，世界范围内仅剩下两在地槽与两在古陆对立形势，地球在这时的南北分异较为明显。古地理发展的海陆配置，这时也发生较大变化，初步建立了现时地貌轮廓。生物的演替，经过了几次飞跃，植物与动物都先后征服了大陆，高等生物发育繁衍。该期主要地质事件有：
（1）从海洋占绝对优势到陆地面积不断扩大。
前古生代，地球上出现不少古陆，但多为一些地槽海所分隔，在元古代褶皱回返的地槽，到古生代时又重新下陷，形成广阔的地台浅海，因此早古生代时，地球仍然是汪洋泽土，海洋占有绝对优势。早古生代，特别是志留纪末期的地壳运动，称为加里东运动。这次运动后，加里东地槽全部回返褶皱，另一些地槽也部分发生褶皱回返，如蒙古地槽北缘的阿尔泰——萨彦岭地区；阿马拉契亚地槽的北段和南段的一部分；塔斯马尼亚地槽的南段等。地槽褶皱回返转化为地台以后，由于活动区转化为稳定区，不但大地构造性质发生变化，而且隆起上升，由海洋成为陆地，所以加里东运动后，世界陆地面积便不断扩大了。
（2）南升北降地壳发展形势到北方大陆联合南方大陆开始解体。
经过了加里东运动以后，一些地槽回返褶皱上升为陆地。但到了晚古生代，有些地区又开始下沉，成为地台浅海，因此世界总的形势仍然是南升北降，南方为大致连在一起的冈瓦纳古陆；北方除加拿大与欧洲连起来以外，其余地区仍为地槽海与地台浅海所分割。但是到了晚古生代后期，由于海西运动，世界大部分地槽回返上升，世界范围内只有横亘东西的古地中海地槽和环太平洋地槽还是海洋外，其余均隆起为陆地，于是北方古陆联合为一体，称为劳亚古陆。被古地中海所隔的南方冈瓦纳古陆，却开始解体，印非之间被海水所侵成为中生代大陆全面漂移所发生的前奏。
（3）地壳发展由活动趋向稳定，形成两在地槽与南北古陆对立形势。
发生在古生代，尤其是在二叠纪所发生的海西（华力西）运动，其影响要远比加里东运动大得多。通过这次运动，世界绝大多数地槽全部回返上升。如西欧地槽、乌拉尔地槽、阿巴拉契亚地槽、塔斯马尼亚地槽等均转化为地台。上述地槽约有大部分位于北半球，因此经过海西运动后，世界范围内地壳发展日趋稳定，出现许多年轻地台，开始了两在地槽与两大古陆的对立形势，结束了地槽占优势的历史。
（4）北方发育广大煤田，南方冰雪晶莹。
海西阶段，地壳运动频繁，海槽相继隆起，陆地面积不断扩大，陆地森林繁茂，尤其是沼泽地带，更适合一些进化不很完全的植物生长，再加上石炭——二叠纪气候湿润，因此植物大量繁衍，那时的北半球呈现出绿树成荫，森林繁茂的景观。又因地壳运动频繁，海陆多变，陆地长好的植物，常为海水覆盖，不久又上升为陆地，继续生衍森林，这种环境，恰为成煤创造了良好条件，因此，石炭、二叠纪是北半球最主要的成煤时期。
晚古生代的冈瓦纳古陆，虽然在印非之间下沉，海水内侵，却仍高高隆起，出现自震旦冰期以来的又一次大冰期——石炭——二叠冰期。冰川活动持续5000万年，冰盖面积仅巴西境内就超过400万平公里。这次冰期正好位于当时南极周围，冰川中心厚，呈放射状向四周围扩散，应属极地大陆冰盖类型。这次冰积物现在的分布位置，恰在非洲南部，印度半岛，南美的东缘，如果将这些大陆拼合，便恢复了大陆漂移前的状况，为大陆漂移说提供了有力的证据。
（5）中国地壳处于北升南降，北方稳定南方活跃的发展形势。
元古代中国北方形成的古陆，到早古生代仍在不断扩大，中奥陶纪以后，华北整体上升，形成华北陆台，并与西部塔里木古陆，东北、朝鲜连成一片陆地，称为中朝陆台。
南方受加里东运动的影响，陆地面积也在不断扩大，志留纪末，是加里东构造阶段最剧烈的时期，南方大部分为广西运动。这次运动使湘、桂、赣边的南岭地区上升，位于江南古陆与康滇古陆之间的上杨子海上升形成上杨子古陆，并与江南古陆、康滇古陆联成陆地。这时江浙一带的华夏海岛，也成为华夏古陆。加里东运动后，我国西部的天山、昆仑山、祁连山、秦岭、大小兴安岭及喜马拉雅地区仍处于活动海槽。中国地壳北升南降的形势，早古生代就已形成。
早元古代我国北方形成的阿拉善古陆、晋陕古陆、胶东古陆，在早古生代初期仍下沉为地台浅海、至中奥陶纪后，才与华北大陆整体上升。以上说明早古生代整个北方多处于稳定的地台阶段，沉积了稳定的地台浅海沉积，以石灰岩为主，岩层厚度多在数十米以内，而华南则沉积了厚度较大的碎屑岩系，反映了地壳运动较为活跃的特点。因此，早古生代中国地壳发展显示了北方稳定南方活跃的特点。
晚古生代中国与世界一样，陆地面积进一步扩大，北升南降，北方稳定南方活跃的形势空前发展，中国初步奠定了现时地貌轮廓。
在华北、东北南中地区，从晚奥陶纪就已上升为陆地以来，沉积间断了一亿数千万年之久，到了中石炭纪，地壳才发生沉降，出现多次短暂的海侵，这种时海、时陆的海陆交互作用，最有利于成煤。因此华北煤田，主要形成于中、上石炭纪及早二叠纪，如本溪组、太原组、山西组等这些古生代的地层中，均广泛分布煤田。至晚二叠纪时，又全部隆起成陆，沉积了陆相地层，一直延续至今，这样华北及东北南部便结束了海侵历史。新生代虽然沿海有几次海侵，但与过去相比，规模小、时间短，是微不足道的。
在华南，早古生代末的广西运动（加里东）对该区的影响：很多地区在早泥盆纪上升为陆地，但到中晚泥盆纪时，一些地区复又被海水覆盖。当晚二叠纪的北方，已是一片陆地之时，而南方的半壁河山，仍在海洋之中。由于地壳活跃，火山喷发，流出的火山岩——峨眉玄武岩散布在大半个西南地区。由于海陆交替频繁，有利煤田形成。
在中国北部、西北部，原来分布好几条大地槽，沉积了厚至一二万米碎屑岩和火山岩。由于受晚古生代末海西运动的影响，天山、昆仑、祁连、秦岭、阿尔泰、蒙古——兴安岭等地槽，都相继褶皱隆起。
上述我国经过晚古生代海西运动后，华北、西北、东北以及华南部分，已连成广阔的大陆，我国大陆只有西藏、西南和华南部分地区及东北乌苏里江口等地区有海水存在。所以说，晚古生代，或者海西构造阶段，是海洋向陆地转化的重大变革时期，也是中国出现大陆占优势的时代。同时经过了海西运动后，地势起伏，分异显著，山盆相间的景观，也开始出现。山盆的出现阻隔了气流自由流通，同时陆地增多，气候由湿润而转为干燥。这一方面使生物界受到一次严峻考验，另一方面也促进了生物的演化，为中生代生物大飞跃，提供了条件。
从上述整个古生代地壳发展来看，仍处于明显南北分异：北升南降或南海北陆；北方稳定，南方活跃的发展总形势。
古生代的划分
古生代(Paleozoic era)——地质年代的第3个代（第1、2个代分别是太古代和元古代）。约开始于5.7亿年前，结束于2.45亿年前。古生代共有6个纪(Period)，一般分为早、晚古生代。早古生代包括寒武纪(Cambrian 5.4亿年前)、奥陶纪(Ordovician 5亿年前)和志留纪(Silurian 4.35亿年前)，晚古生代包括泥盆纪(Devonian 4.05亿年前)、石炭纪(Carboniferous 3.55亿年前)和二叠纪(Permian 2.95亿年前)。
寒武纪（Cambrian ）是地质历史划分中属显生宙古生代的第一个纪，距今约5.4亿至5.1亿年，寒武纪是现代生物的开始阶段，是地球上现代生命开始出现、发展的时期。寒武纪对我们来说是十分遥远而陌生的，这个时期的地球大陆特征完全不同于今天。 寒武纪常被称为“三叶虫的时代”，这是因为寒武纪岩石中保存有比其他类群丰富的矿化的三叶虫硬壳。但澄江动物群告诉我们，现在地球上生活的多种多样的动物门类在寒武纪开始不久就几乎同时出现。
奥陶纪（Ordovician Period，Ordovician），地质年代名称，是古生代的第二个纪，开始于距今5亿年，延续了6500万年。
志留纪（Silurian period）是早古生代的最后一个纪，也是古生代第三个纪。本纪始于距今4.35亿年，延续了2500万年。由于志留系在波罗的海哥德兰岛上发育较好，因此曾一度被称为哥德兰系。 志留纪可分早、中、晚三个世。志留系三分性质比较显著。一般说来，早志留世到处形成海侵，中志留世海侵达到顶峰，晚志留世各地有不同程度的海退和陆地上升，表现了一个巨大的海侵旋回。志留纪晚期，地壳运动强烈，古大西洋闭合，一些板块间发生碰撞，导致一些地槽褶皱升起，古地理面貌巨变，大陆面积显著扩大，生物界也发生了巨大的演变，这一切都标志着地壳历史发展到了转折时期。
泥盆纪(Devounian）地质年代名称，古生代的第四个纪，约开始于4.05亿年前,结束于3.5亿年前，持续约5000万年。“泥盆纪分为早、中、晚3个世，地层相应地分为下、中、上3个统。
早期裸蕨繁茂，中期以后，蕨类和原始裸子植物出现。无脊椎动物除珊瑚、腕足类和层孔虫（Stromatoporoidea，腔肠动物门，水螅虫纲的一个目）等继续繁盛外，还出现了原始的菊石（Ammonites，属软体动物门，头足纲的一个亚纲）和昆虫。脊椎动物中鱼类（包括甲胄鱼、盾皮鱼、总鳍鱼等）空前发展，故泥盆纪又有“鱼类时代”之称。晚期甲胄鱼趋于绝灭，原始两栖类（迷齿类（Labyrinthodontia）（亦称坚头类）开始出现。
石炭纪（Carboniferous period）是古生代的第5个纪，开始于距今约3.55亿年至2.95亿年，延续了6000万年。石炭纪时陆地面积不断增加，陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润，沼泽遍布。大陆上出现了大规模的森林，给煤的形成创造了有利条件。
二叠纪（Permian period）是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。二叠纪分为早二叠世，中二叠世和晚二叠世。二叠纪开始于距今约2.95亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃，古板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拚接形成联合古大陆（泛大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化，预示着生物发展史上一个新时期的到来。
古生代中国的矿产资源
古生代是世界、也是我国的重要成矿期。
铁矿：我国西北祁连山寒武纪变质岩中，与火山岩有关的“镜铁山式”铁矿；华北中奥陶纪石灰侵蚀面之上“山西式”铁矿等，均具有工业价值。
磷矿：产于寒武纪的“昆阳式”矿磷是一种较丰富的磷矿床。分布在云南，四川、湘西等地。
锰矿：是我国又一个含锰地层，如广西的“桂平式”矿体属于上泥盆纪地层中。湖南、广西、江西、皖南等省中下二叠纪顶部有一套岩层称为当冲组的，是重要属锰层位。
铝土矿：华北平原中奥陶纪侵蚀面之上的G层铝土层，具有重要价值。
煤矿：石炭——二叠纪是我国主要成煤时代，北方产在石炭纪及早二叠纪地层中，南方则主要产在晚二叠纪地层中。北方主要产煤地层有本溪组、太原组、山西组，如开滦、淮南、平顶山、淄博、本溪、焦作、太原、大同等煤田。南方主要产煤地层有石炭纪浏水组，晚二叠纪龙法组（乐平、斗岭、梁山为同一时代），如洪山殿、牛马司、乐平、斗岭山等煤矿。
古生代的主要生物
在早古生代海洋里生活着门类众多的生物。植物界以海藻为主。动物界出现了三叶虫和珊瑚、腕足类等。三叶虫是一种节肢动物，寒武纪是三叶虫的、全盛时代。到奥陶纪时出现了软体动物门的头足纲，主要生物门类还有笔石、腕足类、三叶虫等。最值得注意的是在志留纪中期出现了脊椎动物——鱼类和最早的陆生植物。
寒武纪：藻类、海棉、腕足动物、海林檎、三叶虫、
奥陶纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、
志留纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鹦鹉螺、
泥盆纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、鳞木、鹦鹉螺、
石炭纪：藻类、海棉、珊瑚、腕足动物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺、
二叠纪：藻类、海棉、珊瑚、海百合、三叶虫、沙鱼、鳞木、鹦鹉螺
古生代的植物：早古生代为藻类的时代。到志留纪早期维管植物才出现。早、中泥盆纪为早期维管植物的时代，前裸子植物则刚刚出现。晚泥盆纪和早石炭纪以石松纲和楔叶纲为主，真蕨纲、前裸子植物和种子蕨植物次之。晚石炭纪和早二叠纪苏铁和银杏刚刚出现。到晚二叠纪，厚囊蕨目繁盛，薄囊蕨目增多，科达目植物亦多，松柏目和银杏目植物增多，进入到裸子植物的时代。
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古生物概述
古生物生存在地球历史的地质年代中、而现已大部分绝灭的生物。包括古植物(芦木、鳞木等)、古无脊椎动物(货币虫、三叶虫、菊石等)、古脊椎动物(恐龙、始祖鸟、猛犸等)。古生物死后，除极少数(如冻土中的猛犸，琥珀中的昆虫)由于特殊条件，仍保存原有的组织结构外，绝大多数经过钙化、碳化、硅化，或其他矿化的填充和交替石化作用，形成仅具原来硬体部分的形状、结构、印模等的化石。
化石经过自然界的作用，保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。大多数是茎、叶、贝壳、骨骼等坚硬部分，经过矿物质的填充和交替作用，形成仅保持原来形状、结构以至印模的钙化、碳化、硅化、矿化的生物遗体、遗物或印模。也有少数是未经改变的完整遗体，如冻土中的猛犸、琥珀中的昆虫等。化石是古生物学的主要研究对象。
自从古生物学出现后，人类就认识到曾有过大规模的生物绝灭现象。多细胞生物在6亿年的历史进程中，共经历了五次主要的大规模绝灭事件。在所有大绝灭事件中，规模最大的一次发生在二叠纪末，最引人注目的是白垩纪末恐龙的绝灭。
古生物命名
所有经过研究的生物，都要给予科学的名称，即学名（scientific name）。按国际命名法规，生物各级分类等级的学名，改用拉丁字或拉丁化文字。属和属级以上的名称采用单名，即用一个拉丁词命名，第一字母大写。种的名称采用双名法（binomen），即由种的本名和其从属的属名组成，属名在前，种本名在后。种、亚种及变种本名第一个字母小写。属和属以下名称，在印刷和书写时，需用斜体字，属以上名称用正体字。为了便于查阅，在各级名称之后，用正体字注以命名者的姓氏（应为拉丁字母拼缀）和命名时的公历年号，两者间以逗点分隔。若命名者不止一人，用拉丁连结词et(和)连接之。
物种既是生物分类的基本单位，也是生物进化的基本单位。生物进化的实质，就是物种的起源和演变。从生物学角度来认识物种，认为物种基本结构是居群，而不是个体。
生物命名法中一条重要原则是优先律（law of priority）,即生物的有效学名是符合国际动物、植物命名法所规定的最早正式刊出的名称。遇到同一生物由两个或更多名称即构成异名（synonym）,或不同生物共有一个名称即同名（homomym）,应以优先律选取最早正式发表的名称。例如,横板珊瑚一个属Tetrapora(方管珊瑚)原为矢部长克(H.Yabe)和早坂一郎(I.hayasaka)于1915年所首创(Tetrapora Yabe et Hayasaka，1915年)。到了1940年，古生物研究者发现，该属名早在1857年用于苔藓动物一个属方管苔藓虫(Tetrapora Queenstedt,1857年)。横坂珊瑚Tetrapora 事后定的，依优先律应予废弃，而用另一新的属名Hayasakaia（早坂珊瑚）来代替。
古生物演化
（1）生命的起源
一般认为生命是由化学物质从无机到有机演化而来的。原始大气富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等，这些气体在外界高能（紫外线、闪电、高温）的作用下，首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有机化合物。这些小分子有机化合物，在适当的条件下，可以进一步结合成更复杂的蛋白质、核酸等大分子有机物质，经过进一步演化，终于产生了能够不断地进行自我更新的、结构非常复杂的多分子体系，由此产生了原始生命。当非细胞形态的原始生命在地球上出现时，由于大气中仍然缺氧,因此,它们一定是厌氧和抑氧类型。地球约形成于距今46亿年，从澳大利亚发现的距今35亿年的瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石表明，生命的起源亦即化学演化过程，应发生在地球形成后约11亿年。生命的产生是地球演化史上的一次最大的飞跃，使得地球历史从化学演化阶段推向生物演化阶段。
（2）原核生物的出现
最初的生命应是非细胞形态的生命，为了保证有机体与外界正常的物质交换，原始生命在演化过程中,形成了细胞膜,出现了细胞结构的原核生物。细胞是生命的结构单元、功能单元和生殖单元，细胞的产生是生命史上的一次重大的飞跃。当前，地球上发现最早具细胞结构的可靠化石是瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石。
（3）藻菌生态系统的形成
地球上最早出现的异养型原核生物细菌，经过不断地分化和发展，终于又出现了能够进行光合作用、从无机物合成有机养料的自养型原核生物蓝藻。蓝藻和细菌作为早期生物界的合成者和分解者，组成物质循环的两个基本环节，形成了一个完整的生态系统。从异养到自养是早期生物演化的另一次重大的飞跃。
蓝藻是最早出现的放氧生物，使得地球上原始大气中氧气浓度不断增加，形成含氧大气层。在高空出现的臭氧层，吸收了太阳的紫外辐射，改变了整个生态环境，为喜氧生物提供了有利的生活环境。于是生物便由厌氧转入喜氧，提高了能量代谢的效能。在加拿大甘弗林组中，发现了完好的距今约20亿年的细菌和蓝藻化石。
（4）真核生物的出现
从原核到真核是生物演化从简单到复杂的转折点，最早具细胞的生物是单细胞原核生物。原核细胞没有核膜，没有细胞器，结构简单。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两部分。细胞核内具有染色体，成为遗传中心，细胞质内进行蛋白质合成，成为代谢中心。由于细胞结构的复化，增强了变异性，使得真核生物能够向高级体制发展。现已发现距今约13亿年的美国加利福尼亚的贝克泉组的白云岩中的原核蓝藻和真核绿藻。绿藻还发现于距今约10亿年的澳大利亚的苦泉组。绿藻是最早具有真核的生物。
（5）动物的出现
随着真核生物的出现，动、植物开始分化和发展。动物的出现，形成了一个新的三极生态系统。绿色植物（真核植物和原核蓝藻）通过叶绿素光合作用制造食物，是自然界的生产者；细菌和真菌是自然界的分解者；动物是自然界的消费者。地史上最早的动物化石是距今6～7亿年澳大利亚的伊迪卡拉动物群，其中以腔肠动物的似水母类、海鳃类、环节动物和少量节肢动物为主，还有一部分分类位置未定的疑难化石，很可能代表地史上曾短暂出现而又迅速绝灭的类群。从动物的分化水平看,伊迪卡拉动物群已是较后期的类型,不是动物的原始代表。这标志着后生动物在早已出现，并经历了一段相当长的分化演变过程。
（6）洋藻类和无脊椎动物时代
在生物演化史上称为“海洋藻类时代”和“海洋无脊椎动物时代”。起始于距今6亿年，延续了约1.7亿年。
植物仍以海生藻类为主，但很难保存为完好的化石。由于植物进化速度远较动物缓慢，早古生代植物界一直停留在藻类阶段。藻类的大量繁育不仅为海洋无脊椎动物提供了丰富的食物资源,而且通过叶绿素光合作用,放出氧气，为海洋无脊椎动物的发展，准备了有利的生活环境。
继元古宙末期伊迪卡拉后生裸露动物群之后，于早期，出现了地史上最早具钙质硬壳的小壳动物群，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等。这与当时海水富含钙质有关。由于发生了矿化事件，使得寒武纪保存的化石突然增多。这一时期称为“非三叶虫时代”。进入三叶虫时代后,在中国云南发现了距今5.7亿年的澄江动物群，主要由水母、三叶虫、金臂虫、非三叶虫节肢动物、蠕形动物、海绵、无铰腕足类、软舌螺和藻类等组成，是目前世界上保存最早的软体的多门类动物群，这一动物群的发现还表明后生动物在寒武纪开始前已经历了一段分化、辐射的历史过程。随后，腔肠动物、古杯类、软体动物（双壳、腹足、头足）、棘皮动物、牙形刺、笔石等相继出现。其中以三叶虫演化迅速、生态分异明显，分布遍及全球整个海域，在动物界中占绝对优势，因而称寒武纪为“三叶虫时代”。古杯类是地史上最早的造礁动物，生活于早寒武世，中寒武世早期绝灭，是生物史上第一个完全绝灭的造礁动物门类。
是自然环境有利于海洋无脊椎动物继续发展的时代,层孔虫、苔藓虫等先后出现,笔石、腕足类、鹦鹉螺等显著分异。树形笔石继续发展，一部分固着在海底生活，而大部分远运洋漂浮生活，遍及全球海域。到早奥陶世中期，正笔石类兴起、演化迅速，是奥陶纪的重要分带化石。腕足类出现了分异的第一个高峰期，在数量上占重要地位。鹦鹉螺开始出现于晚寒武世，到奥陶纪分异明显，种类繁多，个体较大，是营游泳生活的凶猛食肉动物。珊瑚最早出现于寒武纪，至中、晚奥陶世大量繁育，同层孔虫、苔藓虫等一起，是温暖浅海的重要造礁动物。海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化，加剧了浅海陆棚区的生存竞争。
延续时间较短，生物界来源于奥陶纪，但有新的发展。其中最重要的生物事件是，三叶虫显著衰退，笔石向简化方向演变，单笔石兴起并大量发展。珊瑚以床板珊瑚和日射珊瑚为主，出现了特有的链珊瑚。腕足类出现了内部构造更为复杂的五房贝和展翼状外壳的石燕贝。鹦鹉螺显著减少但仍有代表。节肢动物中形体最大的板足鲎类最早出现于奥陶纪,到志留纪大量繁育,志留纪末，由于受加里东运动的影响，海水逐渐退去。部分生物为了适应新的生活环境，由海洋向陆地生活转变。
（7）向陆地生活转变和发展
由于志留纪末期大规模海退,陆地面积逐渐扩大,从滨海浅滩绿藻植物演化而来的陆生裸蕨植物最早出现于晚志留世，到早泥盆世开始大量生活在滨海沼泽低地，中泥盆世后期出现根、茎和叶分化的原始石松类和有节类，到晚泥盆世在自然选择的作用下，裸蕨迅速绝灭了。一般称志留纪末到中泥盆世为“裸蕨植物时代”。到石炭、二叠纪陆生植物进一步发展，出现了石松、节蕨、真蕨和原始裸子植物的种子蕨和科达类，这一时期被称为“蕨类植物时代”。从晚石炭世到二叠纪各类植物极度繁茂，由于适应不同的气候条件，逐渐形成明显的植物地理分区。
陆生植物发展之后，与植物存在着密切关系的昆虫大量繁育，它们相互依存，相互制约，平行发展。最早的昆虫类是最原始的无翅类型，最早的无翅类化石出现于。出现了现知最早的有翅昆虫，当时最繁盛的昆虫是现已绝灭的古网翅类。昆虫区系发生显著的变化，直翅类明显缩小，许多现代类型开始出现。
（8）鱼类的出现和发展
鱼类包括有颌类和无颌类。无颌类包括头甲鱼形类和鳍甲鱼形类。头甲鱼形类包括现生的七鳃鳗和盲鳗以及古生代有甲胄的种类；鳍甲鱼形类包括已绝灭的异甲鱼和花麟鱼。无颌类最早的类群是异甲类。发现于北美落基山区中奥陶统的异甲鱼，是脊椎动物最早的化石代表。晚志留世出现了从无颌类分化出来的最早具颌的棘鱼类和盾皮鱼类。有了上下颌，就不仅是被动摄食微小有机物，而可主动追捕大的食物了。硬骨鱼类包括总鳍鱼类、肺鱼类和辐鳍鱼类，最早出现于晚志留世晚期，与棘鱼类有共同的祖先。盾皮鱼类最早出现于晚志留世，一直生存到早石炭世，以泥盆纪最繁盛。软骨鱼类出现于早泥盆世晚期，可能与盾皮鱼类有共同的祖先。泥盆纪时鱼类极为繁盛，故被称为“鱼类时代”。硬骨鱼类在现代鱼类中占绝对优势，被称为“水中的主人”。从侏罗纪起，软骨鱼类出现了，如鲨鱼和鳐，还有生活在深海里的银鲛。
（9）两栖类的出现
总鳍鱼在晚泥盆世时登陆, 是陆生脊椎动物的最早类型。脊椎动物在登上陆地的过程中首先要解决呼吸和行动问题总鳍鱼已具有原始肺的构造,肉质偶鳍可以在地上爬行。最早的两栖类代表是发现于格陵兰和北美晚泥盆世的迷齿类鱼石螈(Ichthyostega)，具明显的从总鳍鱼类向两栖类过渡的中间类型性质。石炭——二叠纪是两栖类最繁盛的时期,被称为“两栖动物时代”。残存下来的现代两栖类有蝾螈、青蛙等。
（10）裸子植物和爬行运动
裸子植物虽在石炭——二叠纪时已开始出现，但最繁盛的时期是，故中生代被称为“裸子植物时代”。这一时期的植物群以苏铁、本内苏铁和松柏类为主。北半球还有较多的银杏类，南半球则以松柏类占优势。从蕨类植物演化到裸子植物，标志着从孢子繁植转化为种子繁殖。裸子植物用种子繁殖适于陆上生活和传播，扩大了生存空间，形成了地球上的广大森林，为爬行动物的发展，提供了有利的生活环境。
石炭——二叠纪时,从两栖动物迷齿类演化出来的蜥螈形类，坚持陆生方向，很可能是爬行动物的祖先。经过长期演化，产生了能够适应干旱陆地环境的羊膜卵。于是，爬行动物诞生了。从两栖类水中产卵、水中受精发展到爬行动物的体内受精和产生羊膜卵，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。
陆生爬行动物中以恐龙(Dinosaur)为主要代表。恐龙最早出现于中三叠世,分蜥臀类和鸟臀类两大支系,是中生代占绝对优势的陆地脊椎动物。由于爬行动物大量繁殖,除绝大部分在陆地上生活外,有的重返水域成为水生爬行动物，如开始的鱼龙类、和的蛇颈龙类。有的向空中发展成为飞翔的爬行动物，叫翼龙类，如德国侏罗系中发现的喙嘴龙 (Rhamphorhyn-chus),靠前肢的两张翼膜飞翔。由喙嘴龙分化出另一类飞翔爬行动物叫翼指龙(Ptercdactylus),主要生活在晚侏罗世到白垩纪。
爬行动物是中生代地球上占绝对优势的脊椎动物，故称中生代为“爬行动物时代”或“龙的时代”。到白垩纪末期，全球出现了显著的地质事件，使地表自然环境发生巨大变化。由于恐龙不能适应当时迅速变化的环境，随同整个爬行动物的大衰退，无论陆生的、水生的或飞翔的恐龙，到白垩纪末都相继绝灭了。爬行动物中残留并延续至今天的，仅有喙头蜥类、鳄类、龟鳖类和有鳞类（蛇和蜥蜴）。
对恐龙的绝灭尚有不同的解释。不少人认为恐龙的集群绝灭与地外成因的灾变事件有关，如超新星爆发、小天体撞击地球等。
（11）鸟类的出现和发展
鸟类是从爬行动物分化出来的一个旁支。鸟类的脑和神经系统发达,心脏分隔完全,是恒温的脊椎动物。从变温的爬行动物转化为恒温的鸟类，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。恒温动物（鸟类和哺乳动物）的体温相对稳定,不受外界气温的影响,增强了对气候环境的适应性，扩大了地理分布范围。
鸟类最早的化石代表是德国晚侏罗世的始祖鸟(Ar-chaeopteryx)，它是由爬行动物向鸟类过渡的中间类型，是鸟类的最早代表。此外，1986年在美国得克萨斯州发现一新的鸟化石,命名为 Protoavis,意为“原始的鸟”。其时代为三叠纪，比始祖鸟早，但比始祖鸟更接近现代鸟类。因此有人认为始祖鸟可能是鸟类系统演化中的一个旁支。有关鸟类的起源和早期发展有待深入研究。
（12）被子植物和哺乳动物
早白垩世晚期出现了被子植物，中、晚白垩世很快繁育起来,新生代时极为繁盛,代替了裸子植物，成为植物界中最高级的类群，开创了被子植物时代。关于被子植物的起源迄今尚无定论。
被子植物有比裸子植物更进步的内部构造和完善的生殖器官。被子植物的迅速发展和更广泛的地理分布，为依赖植物为生的动物界提供了丰富的食物资源，促进了昆虫、鸟类和哺乳动物的大发展。人类生活也与被子植物的发展密切相关。
最早的哺乳动物是从三叠纪的似哺乳爬行动物中分化出来的。进入新生代，由于板块的分离或聚合，气候的分化，被子植物的迅速发展和广泛分布，促使哺乳动物迅速分化、辐射，得到了空前发展，取代了爬行动物，在地球上居于优势。从而脊椎动物的演化又进入了一个更高级的阶段──哺乳动物时代。从爬行动物的变温、卵生发展为哺乳动物的恒温、胎生和哺乳，以及高度发达的神经系统和感觉器官，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。
一般认为中生代的古兽类是白垩纪和新生代有袋类和有胎盘类的共同祖先。白垩纪时，有袋类广泛分布于世界各大陆，第三纪繁盛于南美，而现代仅生活在澳大利亚。有胎盘类是比有袋类更高等的哺乳动物。最早的有胎盘类是白垩纪出现的小型食虫类。新生代后得到空前发展，分化、辐射出许多分支。其中一支为适合于飞行生活的翼手类和蝙蝠，是从古新世一类树栖生活的食虫类演化而来的。另一支是适应于海洋生活的鲸类，保留了从陆生祖先继承来的肺呼吸，是一种进化趋同的现象。啮齿类包括现生的松鼠、河狸、家鼠等，是兽类中演化最成功的一类，无论在种类、数量、分布地区，在兽类中都占优势地位。食肉类又分为古食肉类、新食肉类和鳍脚类。古食肉类大量辐射发生在古新世和始新世。始新世末期新食肉类繁盛起来，如现生的猫、虎、狗等。新食肉类出现不久，海生鳍脚类（海狮、海豹、海象）开始出现。
最原始的哺乳动物主要是食虫的。古老的有蹄动物踝节类也是从原始食虫类演化而来的，是由食虫发展到食草过程中最原始的一个分支，是后来大多数有蹄动物，包括马、貘、犀等奇蹄类和猪、牛、羊等偶蹄类的共同祖先。
象的祖先可能由早期的踝节类演化而来。最早的象是发现于北非晚始新世到早渐新世的始祖象(Moerither-ium),体形大小如猪，第二对门齿还没有形成象类特有的大门牙。古乳齿象(Palaeomastodon)是始祖象的直接后裔，它的身体比始祖象增大了约一倍,上门牙伸长,第四纪开始多数绝灭，少数生活到早更新世。真象类是从乳齿象演化出来的，又分为剑齿象类和真象类。中国象类化石很多，如甘肃早更新世的剑齿象化石被命名为黄河古象，真象化石有广泛分布于华北和东北晚更新世的猛犸象。象类演化趋势是个体增大、鼻长和大象牙的不断增长。今天残存的仅有非洲象和印度象。
奇蹄类中以马的演化研究的最清楚。马的最早代表是始新世早期的始马(Hyracotherium),大小如现代的狐狸，前足有4个脚趾，后足有5个脚趾。渐新世出现了中马(Mesohippus)，前、后足只有3个脚趾,都着地。始马和中马都生活在森林里。中新世出现了草原古马(Mery-chippus)，前、后足都只有3个脚趾，只中间1个趾着地，两侧的已经退化。从草原古马开始，马类才进化到草原奔驰生活。到上新世，开始出现单趾马，命名为上新马(Pliohippus)。到第四纪出现了现代马 (Equus)。马类的演化趋势是，个体增大，腿和脚伸长，侧趾退化，中趾加强，前臼齿臼齿化，颊齿齿冠增高。
偶蹄类从始新世开始出现，经过渐新世、中新世和上新世大量发展,从更新世到现在,在食草动物中无论在种类上和数量上都占优势地位。偶蹄类分为猪形类、骆驼类和反刍类。猪形类出现于始新世早期，都是些小形偶蹄类，如始新世的双锥齿兽，戈壁猪形兽等。从渐新世到上新世体形变大。更新世出现了与现代野猪相似的猪。骆驼出现于始新世晚期，也是小形的偶蹄类。从始新世的始驼，经过渐新世的鹿驼，到中新世和上新世的原驼，一直发展到现代亚洲的真驼和南美的羊驼。反刍类包括鼷鹿、鹿、长颈鹿、牛、羊、羚羊等。这一类的主要特征是消化系统复杂，能很好地加工和消化粗糙的草类。鼷鹿是最原始的反刍类。在中国发现的鹿化石很多，有中新世的皇冠鹿、上新世的上新鹿、更新世的四不象鹿和大角鹿等。
（13）从猿到人
人类在动物界中的近亲是类人猿（简称猿）。现代的类人猿有长臂猿、猩猩、大猩猩和黑猩猩。类人猿无论在外貌和面部表情上，还是身体内部的结构上都与人相似。类人猿中又以黑猩猩与人最接近。
根据化石资料,从猿到人经过森林古猿(Dryopithe-cus)、腊玛古猿(Ramapithecus)、南方古猿(Australo-pithecus)、人(Homo)4个阶段。森林古猿在渐新世晚期中新世中期繁荣于欧、亚、非洲大陆，是现生各种猿类的祖先。腊玛古猿大约在1500万年前由一种森林古猿演化而来, 生存在距今 1500～800万年前。这种化石最早(1932)发现于印度西瓦立克山，以后在非洲、欧洲和中国云南均有发现。一般认为腊玛古猿是从猿到人过渡阶段的早期代表，是最早的人科成员。但近年来新发现的化石却增加了腊玛古猿是人科的怀疑，有人认为是一种进步的猿类。南方古猿化石最早(1924)发现于南非，南方古猿大约生存于距今300～100万年前，它的原始类型可能是从猿到人的过渡阶段晚期的代表。由南方古猿再进一步发展成现代人。从猿到人的演化过程中，劳动起着重要的作用。由于劳动使身体的姿势由半直立变为直立。劳动和语言又促进了脑的发展，而脑的发展又加速了从猿到人的转变。
