寒武纪生命大爆发对科学家提出的挑战是，在达尔文所处的年代及其以后多年，在寒武纪岩层以下年代更久远的岩层中，并没有发现动物化石。对于达尔文的进化论来说，这是一个极为的不安事实，因为在化石记录中，结构简单的动物形式应该在结构复杂的动物形式之前出现。

        在《物种起源》中，达尔文提出了这样的主张“在这些跨度如此之大但却鲜为人知的时期，地球上遍布着活的生物。”但他坦言，“对于我们为什么没有发现这些原始时期的化石记录的问题，我不能给出一个令人满意的答案。”

        无脊椎生物主导时期（51-438亿年前）

        奥陶纪开始于距今5亿年前。藻类变化不大，三叶虫数量仍居首位。此时其它无脊椎动物数量和种类都超过了寒武纪。最常见的有珊瑚、腕足类、腹足类、海百合和鹦鹉螺等。

        奥陶纪时期的地球陆地变化不大，由于水生植物不断的光合作用。空气中氧气含量进一步增加。大致比珠峰顶部的氧气还少一点，广阔的海域，繁育着大量的各门类无脊椎动物，除寒武纪业已产生的外，某些类群还得到进一步的发展，如笔石、珊瑚、腕足、海百合、苔藓虫和软体动物等。

        志留纪和泥盆纪（439-363亿年前）

        在经历了漫长的演化之后，地球终于进入到由脊椎动物占主导地位的时期。鱼类成为当时的霸主。

        3．67亿年前，巨大的流星划破夜空坠人大海，天空中电光闪闪。这时球气候变干，温度下降。洋流以新的形式涡动，使海洋进一步降温，表层水的盐度更高，海洋中的含氧量下降到很低的水平。陨石的撞击可能还引起更多的气候变化。这一时期可能至少有3个或多至6个来自太空的巨大天体撞入海洋中，结果导致包括造礁动物、多种鱼类和腕足类等许多海洋生物绝灭。

        泥盆纪晚期，由于地球气候变得恶劣起来，湖沼干涸，盾皮鱼类绝种，许多种鱼也同样面临着威胁。在这漫长的年代中，总鳍鱼中的某些支很好地适应了环境，它们依靠偶鳍、内鼻孔和鳔爬上陆地寻找水源和食物，久而久之，其中的一部分逐步演化为原始两栖类动物。

        由于大气圈中氧气增多，在平流层形成能够吸收大部分紫外线的臭氧层，使地球表面除海水对生物起到庇护作用以外，又增加了一层保护层，从而为古生代植物的登陆创造了条件。最早的昆虫已经绝灭了，但昆虫是迄今居住在地球上的最成功的动物。

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