Mesozoïcum
De fauna en flora van het Mesozoïcum verschilden duidelijk van die van het Paleozoïcum, omdat de grootste massa-extinctie in de geschiedenis van de aarde plaatsvond op de grens van de twee tijdperken, toen ongeveer 90% van alle mariene ongewervelde soorten en 70% van de terrestrische gewervelde geslachten verdween. Aan het begin van het Mesozoïcum begonnen de resterende biota aan een langdurig herstel van de diversiteit en het totale aantal populaties, en de ecosystemen begonnen te lijken op die van de moderne tijd. De gewervelde dieren, die minder te lijden hadden van het uitsterven dan de ongewervelde dieren, diversifieerden zich geleidelijk gedurende het Trias. Het terrestrische milieu in het Trias werd gedomineerd door de therapsiden, die soms “zoogdierachtige reptielen” worden genoemd, en de thecodonts, voorouders van de dinosauriërs en de krokodillen, die beide in het Laat-Trias verschenen. De eerste echte zoogdieren, kleine spitsmuisachtige omnivoren, verschenen ook in het Laat-Trias, evenals de hagedissen, schildpadden en vliegende pterosauriërs. In de oceanen werden de weekdieren, waaronder de ammonieten, tweekleppigen en buikpotigen, een dominante groep. Vissen, haaien en zeereptielen zoals plesiosauriërs, nothosauriërs en ichthyosauriërs zwommen ook in de Mesozoïsche zeeën.
Een andere grote uitsterving vond plaats aan het eind van het Trias, een die maar liefst 20 procent van de zeefamilies en veel gewervelde landdieren, waaronder therapsids, uitroeide. De oorzaak van deze massa-extinctie is nog niet bekend, maar houdt wellicht verband met klimatologische en oceanografische veranderingen. In totaal stierf 35 procent van de bestaande diergroepen uit.
In de oceanen herstelden de ammonieten en brachiopoden zich van de crisis in het Laat-Trias en deden het goed in de warme continentale zeeën. Ammonieten werden snel zeer algemene ongewervelde dieren in de zee en zijn nu belangrijke indexfossielen voor de wereldwijde correlatie van gesteentelagen uit het Jura. Vele andere dierlijke vormen, waaronder weekdieren (met name tweekleppigen), haaien en beenvissen, bloeiden tijdens het Jura. Tijdens het Jura en het Krijt begon de ecologie van de mariene ecosystemen te veranderen, zoals blijkt uit een snelle toename van de diversiteit van de mariene organismen. Aangenomen wordt dat de toenemende predatiedruk ertoe leidde dat veel mariene organismen een betere verdediging ontwikkelden en zich dieper in de zeebodem ingroeven. Als reactie daarop hebben roofdieren ook effectievere manieren ontwikkeld om hun prooi te vangen. Deze veranderingen zijn zo belangrijk dat ze de “Mariene Revolutie van het Mesozoïcum” worden genoemd.
De dominante gewervelde landdieren waren de dinosauriërs, die tijdens het Jura en het Krijt een grote diversiteit vertoonden. Aangenomen wordt dat vogels in het late Jura zijn voortgekomen uit voorouders van de dinosauriërs. Voorouders van levende gewervelde dieren, zoals kikkers, padden en salamanders, verschenen op het land samen met de twee belangrijke moderne zoogdiergroepen, de placenta’s en de buideldieren. Ook de plantengroei vertoonde in de loop van het Mesozoïcum een geleidelijke verandering in de richting van modernere vormen. Terwijl zaadvarens in het Trias de overhand hadden, kwamen bossen van palmachtige gymnospermen, bekend als cycaden en coniferen, tot bloei onder de tropische en gematigde omstandigheden die tijdens het Jura heersten. De eerste bloeiende planten, of angiospermen, verschenen rond het Krijt. Zij verspreidden zich snel en verdrongen veel van de primitieve plantengroepen om aan het eind van het Mesozoïcum de overheersende vorm van vegetatie te worden.
Het Mesozoïcum werd afgesloten met een uitsterving die vele levensvormen verwoestte. In de oceanen stierven alle ammonieten, rifbouwende rudist tweekleppigen en zeereptielen uit, evenals 90 procent van de coccolithoforen (eencellig plantaardig plankton) en foraminifera (eencellig dierlijk plankton). Op het land stierven de dinosauriërs en de vliegende reptielen uit. De uitsterving van het late Krijt is op verschillende manieren toegeschreven aan verschijnselen als wereldwijde tektoniek, drooglegging van de continentale zeeën, noordwaartse migratie van de continenten naar andere en veel koelere klimaatzones, intensievere vulkanische activiteit, en een catastrofale meteoriet- of asteroïde-inslag. De uitsterving van het Krijt kan heel goed meerdere oorzaken hebben gehad. Naarmate de landmassa’s door plaattektoniek werden opgeheven en naar de pool migreerden, begon het klimaat van het late Krijt te verslechteren. Sommige van de uitstervingen vonden niet plotseling plaats, maar overspanden miljoenen jaren, wat suggereert dat de geleidelijke achteruitgang van sommige organismen al voor het einde van het Krijt was begonnen. Er zijn echter sterke aanwijzingen dat een grootschalige inslag een belangrijke rol heeft gespeeld bij de massa-extincties aan het eind van het Mesozoïcum, zoals de plotselinge verdwijning van vele groepen (zoals ammonieten en microfossielen), de aanwezigheid van geochemische en mineralogische kenmerken die hoogstwaarschijnlijk van buitenaardse oorsprong zijn, en de ontdekking van de Chicxulub-krater op het schiereiland Yucatán. Aangenomen wordt dat een asteroïde met een diameter van ongeveer 10 km de aarde trof en de oorzaak was van bosbranden, zure regen, maandenlange duisternis (vanwege de grote hoeveelheid as die in de atmosfeer terechtkwam) en koude temperaturen (veroorzaakt door de toegenomen weerkaatsing van zonne-energie in de ruimte door zwevende deeltjes). Een intense opwarming kan zijn gevolgd, waarbij warmte werd vastgehouden door atmosferische aërosolen. Wat ook de oorzaak is, deze grote massa-extinctie markeert het einde van het Mesozoïcum. Het einde van de dinosauriërs (met uitzondering van de vogels) en vele andere levensvormen maakte de ontwikkeling van de moderne biota in het Cenozoïcum mogelijk.
Carol Marie Tang