泥盆纪时期大约是4.16亿年到3.59亿年前。泥盆纪时期也看到了第一批种子维管束植物,产生了第一批真正的森林,导致了土壤堆积和植物利用土壤的良性循环。这些森林中有各种原始昆虫,包括化石记录中第一批蜘蛛、螨虫、跳蚤和已灭绝的螨状蛛形纲动物,称为三角猿三角猿是最早的陆地食肉动物之一,而其他生物则以落叶和树液为生,泥盆纪时期保存完好的植物化石上的微小穿孔就是明证。钙质藻类和珊瑚状层孔虫在泥盆纪大陆边缘建造了数千公里长的巨大珊瑚礁,但在这一时期的末期,生物大灭绝使珊瑚礁的建造在一亿多年后没有恢复,当时不同的生物开始了这种活动。在泥盆纪末期发生的生物灭绝对生活在浅水温暖水域的生物影响最大,冷水生物和陆地生物最少。大约3.64亿年前,无颌鱼类突然从化石记录中消失。57%的海洋物种灭绝。今天,有关泥盆纪灭绝原因的推理在很大程度上是推测性的,尽管有人提出了常见的怀疑:小行星撞击,气候变化,甲烷水合物释放等。
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