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“志留纪（约4.43亿年前——4.19亿年前）早期到处形成海侵，中期海侵达到顶峰。
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，陆地开始从海中显著提升，大陆面积显著扩大。
志留纪晚期，陆生植物中的裸蕨植物首次出现，植物终于从水中开始向陆地发展，这是生物演化的重大事件。此前生物都生存在水中，但是奥陶纪和志留纪早、中期海侵时，海水裹胁着大量海洋生物淹没了大片陆地。当志留纪晚期陆地抬升、海侵消退时，大量海洋生物无法退回到海洋，被遗弃在了陆地上。这些生物大部分死亡，仅其中小部分存活了下来，它们发展成为后来的陆生生物。出现了由水生向陆生过渡的植物类型原始裸蕨植物（由绿藻进化而来）。
志留纪出现了有颌的盾皮鱼类和棘鱼类。无颌类在志留纪虽然很繁盛。但因为无颌，生活方式落后，仅能以流入口内的水中夹杂的食物为食，所以在生存斗争中，它们敌不过新兴的有颌鱼类而日趋衰落了。这在脊椎动物的演化上是一重大事件，鱼类开始征服水域，为泥盆纪鱼类大发展创造了条件。
泥盆纪（约4.19亿年前——3.59亿年前）北方古大陆是温暖的，远至现在的北极地区都处于温带气候。
泥盆纪早期出现了石松类植物，多为形态简单、个体不大的草本类型。泥盆纪中期出现原始的楔叶植物、最原始的真蕨植物、苔藓植物。泥盆纪晚期出现了新的真蕨类、种子蕨类以及原始裸子植物；裸蕨植物濒于灭亡。
无脊椎动物中以腕足类、四射珊瑚、竹节石类、牙形石、棱菊石类、海神石类为主；鹦鹉螺类大大减少；单笔石类大部分绝灭，仅残存少量单笔石科的代表。
泥盆纪鱼类相当繁盛，各种类别的鱼都有出现，被称为“鱼类的时代”。
泥盆纪晚期出现了昆虫。其祖先生活在水中。同时也是环形动物、钩足动物的共同祖先。在泥盆纪末期，出现了有翅昆虫。
两栖动物出现在泥盆纪晚期。两栖动物由鱼类进化而来，既能活跃在陆地上，又能游动于水中，不能一生离水。
约3.65亿年前的泥盆纪末期再次发生生物灭绝事件，其间历经两个高峰，中间间隔100万年，海洋生物遭到重创。这次灭绝事件的时间范围较宽，规模较大，受影响的门类也多。
海洋生物遭到重创，灭绝的海生动物达70多科，82%的海洋物种灭绝，比陆生生物更为严重。灭绝的科占当时科总数的30%，
此次大灭绝中受影响最大的是那些生活在暖水中的物种。
当时浅海的珊瑚几乎全部灭绝，当时赤道浅水水域的珊瑚礁则是全部灭绝，深海珊瑚也部分灭绝，层孔虫几乎全部消失，竹节石全部灭亡，浮游植物的灭绝率也达90%以上，腕足动物中有三大类灭绝，无颌鱼及所有的盾皮鱼类受到严重影响。
陆生植物以及淡水物种，也受到影响。其原因也是地球气候变冷和海洋退却，这次仍然是冰期造成的南极（冈瓦纳大陆）冰盖扩大，同时浅海区域的氧气含量也下降了，有可能是板块漂移，使得露出的浅层大陆架释放的有机质释放入水中，极大地消耗了水中的氧气，同时释放了大量的热量而使得浅海中的水温迅速升高，超出了海洋生物能够承受的极限。
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