泥盆紀時期大約是4.16億年到3.59億年前。泥盆紀時期也看到了第一批種子維管束植物,產生了第一批真正的森林,導致了土壤堆積和植物利用土壤的良性循環。這些森林中有各種原始昆蟲,包括化石記錄中第一批蜘蛛、螨蟲、跳蚤和已滅絕的螨狀蛛形綱動物,稱為三角猿三角猿是最早的陸地食肉動物之一,而其他生物則以落葉和樹液為生,泥盆紀時期保存完好的植物化石上的微小穿孔就是明證。鈣質藻類和珊瑚狀層孔蟲在泥盆紀大陸邊緣建造了數千公里長的巨大珊瑚礁,但在這一時期的末期,生物大滅絕使珊瑚礁的建造在一億多年后沒有恢復,當時不同的生物開始了這種活動。在泥盆紀末期發生的生物滅絕對生活在淺水溫暖水域的生物影響最大,冷水生物和陸地生物最少。大約3.64億年前,無頜魚類突然從化石記錄中消失。57%的海洋物種滅絕。今天,有關泥盆紀滅絕原因的推理在很大程度上是推測性的,盡管有人提出了常見的懷疑:小行星撞擊,氣候變化,甲烷水合物釋放等。
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