Das Paläozoikum beginnt nach dem Vorkambrium vor etwa 297 Millionen Jahren und endet mit dem Beginn des Mesozoikums vor etwa 250 Millionen Jahren. Jede große Ära auf der Geologische Zeitskala wurde weiter in Perioden unterteilt, die durch die Art des Lebens definiert sind, die sich in dieser Zeitspanne entwickelt hat. Manchmal endeten Perioden, wenn a Massenaussterben würde einen Großteil aller lebenden Arten auf der Erde zu dieser Zeit auslöschen. Nach dem Ende der präkambrischen Zeit kam es während des Paläozoikums zu einer großen und relativ schnellen Entwicklung von Arten, die die Erde mit vielen verschiedenen und interessanten Lebensformen bevölkerten.
Die erste Periode im Paläozoikum ist als Kambrium bekannt. Viele der Vorfahren der Arten, die sich zu dem entwickelt haben, was wir heute wissen, entstanden zum ersten Mal während der kambrischen Explosion in den frühen Jahrtausenden dieser Zeit. Obwohl diese „Explosion“ des Lebens Millionen von Jahren gedauert hat, ist dies im Vergleich zur gesamten Erdgeschichte eine relativ kurze Zeit.
Zu dieser Zeit gab es mehrere Kontinente, die anders waren als die, die wir heute kennen, und all diese Landmassen waren auf der südlichen Erdhalbkugel zusammengekauert. Dies hinterließ sehr große Ozeanflächen, in denen das Leben im Meer in einem relativ schnellen Tempo gedeihen und sich differenzieren konnte. Diese schnelle Speziation führte zu einer genetischen Vielfalt von Arten, die in der Geschichte des Lebens auf der Erde noch nie zuvor gesehen worden war.
Fast alles Leben wurde in den Ozeanen während der Kambriumzeit gefunden: Wenn es überhaupt Leben an Land gab, war es auf einzellige Mikroorganismen beschränkt. Fossilien aus dem Kambrium wurden auf der ganzen Welt gefunden, obwohl es drei große Gebiete gibt, die als Fossilienbetten bezeichnet werden und in denen die meisten dieser Fossilien gefunden wurden. Diese fossilen Betten befinden sich in Kanada, Grönland und China. Viele große fleischfressende Krebstiere, ähnlich wie Garnelen und Krabben, wurden identifiziert.
Nach der kambrischen Zeit kam die ordovizische Zeit. Diese zweite Periode des Paläozoikums dauerte etwa 44 Millionen Jahre und führte zu einer immer stärkeren Diversifizierung des Wasserlebens. Große Raubtiere, ähnlich wie Mollusken, fraßen kleinere Tiere auf dem Meeresboden.
Während der Ordovizierzeit mehrfach und ziemlich schnell Umweltveränderungen aufgetreten. Die Gletscher begannen, sich von den Polen auf die Kontinente zu bewegen, und infolgedessen sank der Meeresspiegel erheblich. Die Kombination aus Temperaturänderung und Verlust von Meerwasser führte zu einem Massensterben, das das Ende des Zeitraums markierte. Etwa 75% aller lebenden Arten starben zu dieser Zeit aus.
Nach dem Massensterben am Ende der ordovizischen Periode musste sich die Vielfalt des Lebens auf der Erde wieder nach oben arbeiten. Eine wesentliche Änderung im Layout der Erde bestand darin, dass die Kontinente miteinander verschmolzen und sogar gleich wurden mehr ununterbrochener Raum in den Ozeanen, damit Meereslebewesen leben und gedeihen können, während sie sich entwickelten und diversifiziert. Tiere konnten schwimmen und sich näher an der Oberfläche ernähren als jemals zuvor in der Geschichte des Lebens auf der Erde.
Viele verschiedene Arten von kieferlosen Fischen und sogar die ersten Flossenfische mit Rochen waren weit verbreitet. Während das Leben auf dem Land jenseits einzelliger Bakterien noch fehlte, begann sich die Vielfalt zu erholen. Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre waren auch fast auf unserem modernen Niveau, so dass die Voraussetzungen dafür geschaffen wurden, dass mehr Arten und sogar Landarten auftauchen. Gegen Ende der silurischen Periode wurden auf den Kontinenten einige Arten von Gefäßlandpflanzen sowie die ersten Tiere, die Arthropoden, gesehen.
Die Diversifizierung war während der Devon-Zeit schnell und weit verbreitet. Landpflanzen wurden häufiger und umfassten Farne, Moose und sogar Samenpflanzen. Die Wurzeln dieser frühen Landpflanzen trugen dazu bei, verwittertes Gestein in den Boden zu bringen, und dies bot den Pflanzen noch mehr Gelegenheit, Wurzeln zu schlagen und an Land zu wachsen. Viele Insekten wurden auch während der Devon-Zeit gesehen. Gegen Ende machten sich Amphibien auf den Weg an Land. Da sich die Kontinente noch näher kamen, konnten sich die neuen Landtiere leicht ausbreiten und eine Nische finden.
In der Zwischenzeit hatten sich kieferlose Fische in den Ozeanen angepasst und entwickelt, um Kiefer und Schuppen wie die modernen Fische zu haben, mit denen wir heute vertraut sind. Leider endete die Devon-Zeit, als große Meteoriten die Erde trafen. Es wird angenommen, dass die Auswirkungen dieser Meteoriten ein Massensterben verursachten, das fast 75% der sich entwickelnden Wassertierarten auslöschte.
Die Karbonperiode war eine Zeit, in der die Artenvielfalt nach einem früheren Massensterben wieder aufgebaut werden musste. Da das Massensterben der Devon-Zeit hauptsächlich auf die Ozeane beschränkt war, blühten Landpflanzen und -tiere weiter und entwickelten sich schnell. Amphibien passten sich noch mehr an und spalteten sich in die frühen Vorfahren der Reptilien ab. Die Kontinente kamen immer noch zusammen und die südlichsten Gebiete waren wieder von Gletschern bedeckt. Es gab jedoch auch tropische Klimazonen, in denen Landpflanzen groß und üppig wurden und sich zu vielen einzigartigen Arten entwickelten. Diese Pflanzen in den sumpfigen Sümpfen würden in die Kohle zerfallen, die wir heute in unserer heutigen Zeit für Brennstoffe und andere Zwecke verwenden.
Was das Leben in den Ozeanen betrifft, so scheint die Evolutionsrate deutlich langsamer gewesen zu sein als früher. Während die Arten, die das letzte Massensterben überlebten, weiter wuchsen und sich in neue, ähnliche Arten verzweigten, kehrten viele der durch das Aussterben verlorenen Tierarten nie zurück.
Schließlich kamen in der Perm-Zeit alle Kontinente der Erde vollständig zusammen, um den als Pangaea bekannten Superkontinent zu bilden. In den frühen Teilen dieser Periode entwickelte sich das Leben weiter und neue Arten entstanden. Reptilien waren vollständig ausgebildet und spalteten sich sogar in einen Zweig ab, aus dem schließlich Säugetiere im Mesozoikum hervorgingen. Die Fische aus den Salzwasser-Ozeanen haben sich auch angepasst, um in den Süßwassertaschen auf dem gesamten Kontinent Pangaea leben zu können, wodurch Süßwasser-Wassertiere entstehen.
Leider ging diese Zeit der Artenvielfalt zu Ende, auch dank einer Vielzahl von Vulkanen Explosionen, die Sauerstoff verbrauchten und das Klima beeinflussten, indem sie das Sonnenlicht blockierten und großen Gletschern erlaubten, dies zu tun übernehmen. Dies alles führte zum größten Massensterben in der Geschichte der Erde. Es wird angenommen, dass 96% aller Arten vollständig ausgelöscht wurden und das Paläozoikum zu Ende ging.