本章将探讨古生代时期影响生命进化的地质与气候变化。
古生代的不同地质时期
地质年代是用以命名地球历史上较长时间段的单位。地质年代按年代时间长短降序排列，从宙和代到纪和世。每个时间段的长短根据地质学和古生物学上的地质地层判断。物种大灭绝，冰川作用，大规模的火山活动等大事件是不同地质年代之间的分水岭。
本书所描述的有机物生活在长达两亿九千一百万年的古生代。古生代共分为六个纪，每个纪都以一场物种大灭绝告终。
当时的地球正不断进化，遭受了大规模的地壳构造破裂，全球气温突变，海平面波动，以及大气层成分的根本性改变。其另一个显著特点是长时间的温暖环境与大规模冰川作用下的冷冽天气形成鲜明对比。古生代就是这样一个充满极端的时期，这对生命进化的方向产生了十分重要的影响。
陆地与海洋的变化：板块构造论的重要性
大陆板块始终在移动，这一现象即大陆漂移。地球面貌不断改变，为生物提供了栖息地，也为有机物的进化提供了环境。正如构造板块的运动一般，海平面的变化，冰川以及两极冰盖的形成都是相对缓慢的抵制过程。但这些过程之间又联系紧密。冰川作用期间，冰川消耗了地球上大量的水资源，导致全球海平面下降，影响甚至摧毁了近海栖息地，进而淘汰了一些动植物种。
古生代后期，地球上陆地和海洋的分布发生了大洗牌，严重破坏了动植物的栖息地。因此发生了史上最严重的几场物种大灭绝。
全球气温与古生代气候
影响物种生存与进化的因素并非只有陆地与海洋的地质变化，气候也在决定生命进化方向中发挥了同样举足轻重的作用。许多相辅相成的因素共同调节着全球平均温度，如太阳释放出的能量，地球自身的反射能力，地球两极与陆地地块或海洋的接近程度，以及太阳能辐射穿透大气层的能力。这些因素叠加在一起，决定了地球能吸收或反射的太阳辐射量，从而产生了全球热量收支比率。因此，科学家继而转向研究其他与地球本身相关的影响全球热量收支的因素。调节因素主要有：地球表面的反射率、太阳辐射穿透大气的能力、大气层截留被反射的太阳辐射的能力。史前的地质情况表明，地球的热平衡很稳定，仅在很小的区间内浮动。至于气温，除了有两个时期因冰川作用而格外凉爽，古生代总体而言是一个温暖的时代。
氧气与二氧化碳水平
在第一代单细胞有机物进化之前，地球的大气中没有游离氧，大气成分主要是二氧化碳和氮气。由于单细胞蓝藻利用来自太阳的能力，二氧化碳和水繁衍后代，自由氧变成了多余的产物，释放到海洋与大气中，因此蓝藻成为第一代光合作用生物。正常情况下，来自海洋植物、动物与溶解于海水的氧气和二氧化碳应该相当于它们在大气中的含量。
前寒武纪与古生代时期，氧气含量不断增加，带来了海洋生命的大爆发和海洋及陆地脊椎动物的出现。
进入古生代中期，随着陆生与水生植物的大量繁殖，大气中的氧气水平也相应上升。
变化中的古生代生态系统和生物多样化
在地质和气候变化的双重作用下，地球的海洋栖息地产生了涟漪效应。贝壳类生物、底栖生物和爬行动物在寒武纪曾占据统治地位，到了奥陶纪则逐渐为各种会游泳的动物、几乎不移动的滤食动物、浮游动物和穴居动物所取代；到了志留纪和泥盆纪，海底的无脊椎动物又进一步分化，占领了大片浅海海面的暗礁栖息地；在石炭纪，大量的热带森林传遍了地球的赤道带，脊椎动物也开始在陆地上栖息；在石炭纪，成片成片的热带雨林在赤道地区的炎热地带生长，于是地球的陆地上出现大面积绿色植被。
生命的多样化
在长达两亿九千一百万年的古生代，地球的地质、海洋和气候变化促进了陆地和海洋有机物的多样化。大陆陆地的大规模运动形成了全新的生态位。人们所了解的古生代是一个新栖息地得以发展以及物种大爆发的时期，当然也爆发过几次物种大灭绝。