大约在3亿年前的泥盆纪，这个时期是整个生物进化史上的一个重大转折点。水生植物首次从海洋走向陆地，从而给贫瘠的土地披上了绿色的新衣。在这个时代的后期，“动物王国”也开始向大陆转移。这一切打破了生物界近30亿年来被禁锢于水里的局面，开启了陆地生物大繁荣的新纪元。
在4亿年前的志留纪时期，除了少数陆地和岛屿外，中国大部分地区都被海水覆盖。在大陆上，有许多山脉和岩石，没有动植物的踪迹。然而，在碧波荡漾的海洋中，却有另一番景象：美丽的珊瑚在海底“安居乐业”，漂浮的笔石随波逐流，四处安家；五彩缤纷的藻类使水下的世界更加丰富多彩；此外，还有一些生活在不同水域的低级鱼类。
随着地球大规模造陆运动的开始，标志着志留纪结束，另一个地质时期泥盆纪开始。这一造地运动在当时几乎遍及所有大陆。结果，海洋面积减少，许多水域变成陆地，一些海底隆起形成高山。通过这种方式，许多水生生物被送到浅滩或分离在内陆湖泊。从水域到陆地的变化对生物世界有很大的影响。为了适应新的环境并继续生存，一些生物不可避免地会发生巨大的变化。
在泥盆纪以前，虽然在长期的地质历史中，水中的植物不断发展变化，但还是形态各异，枝叶繁茂，但从植物演化的角度看，大多相对植物高度较低。在温暖的海水中，它们不需要复杂的根、茎和叶。一些高等藻类看起来有根、茎和叶。实际上，它们没有维管束来供水，所以只能称为假根、假茎、假叶。可见，温暖的海洋不仅是繁殖生物的母体，也是限制其进化到更高阶段的“牢笼”。
陆地环境与水下环境大不相同。陆地上的水没有海里多。太阳的热量可以随时带走植物体内的水分；剧烈的气流会引起风暴：空气的温度变化远大于海水的温度。总之，对于长期生活在水中的植物来说，这是一个全新而恶劣的生存环境。为了在这种新环境中生存，曾经生活在水中的植物经历了长期的挣扎。他们大多在登陆途中“牺牲”，只有少数“英雄”经过多次尝试，完成了这一光荣使命，最终在陆地上站稳了脚跟。
最早的陆生植物是裸蕨。它的植物结构非常原始和简单，一般来说植物的高度很低，并且在匍匐的地下茎上有分叉的直立茎。茎上没有叶子，只有几根刺。它看起来像一是根枯枝。这种类似于根和茎的分化非常有利于适应环境。它能吸收土壤中的水分和养分，并在空气中产生有机质。
当然，它毕竟不是真正的根和茎。一旦气候干燥，它就会死亡。为今后高等植物的根、茎、叶分化奠定了基础。在我国云南发现的工蕨就属于这一类。
随着陆地面积的进一步扩大和气候的干燥，裸蕨开始衰落，同时出现了另一种更为复杂的植物——原始鳞木。这种植物已经有了真正的叶子，叶子也比较厚。如石松属植物，叶呈针状或线状，树干直径可达2米，高40米，外面覆盖着很厚的树皮。
因为这种植物没有真正的根，当气候恶化时，大多数根都死了。相反，高等裸子植物。裸子植物有真正的根、茎和叶，长得更高，在陆地上分布更广。迄今为止，世界上仍有许多裸子植物。
这些植物大多生长在靠近水面的地方，形成了当时的原始森林。后来它们被埋在地下变成了煤。
植物从水到陆地的变化影响深远。它不仅用绿色的枝叶点缀着地球的面貌，而且深刻地改变了地球的地理环境。大量陆生植物能保持水土。同时，在落叶枝叶的作用下，第一次在地表形成真正的土壤，进而促进植物自身的生长。大面积的森林也起到调节气候的作用。尤其是陆地上的绿色植物，为陆生动物的登陆和繁衍提供了丰富的食物和活动场所。
我们知道在志留纪有更繁荣的鱼类。泥盆纪以后，鱼类进一步发展。那时，在辽阔的海洋、内陆的河流和湖泊里，可以看到各种各样的鱼。鱼的数量和种类是前所未有的。所以古生物学家也把泥盆纪称为“鱼的时代”。但是“鱼离不开水”，这几乎成了我们最简单的常识。还有一个例外，那就是著名的总鳍鱼。正是这种长相奇特的动物成为陆地脊椎动物的先驱。
很难想象鱼离开水在陆地上生活。然而，在漫长的地质历史中，经过几代人的进化，它已成为现实，这确实是一件伟大的事情。
鱼生活在水中，靠鳃呼吸。水的浮力克服了地球引力对它的影响。那么，为什么总鳍鱼能生活在陆地上呢？
通过研究，我们知道总鳍鱼类的内部结构与其他鱼类有很大的不同。鳍鱼的口盖上有一对内鼻孔。它是从外鼻孔到口腔的开口。其外观显示鼻孔与口腔相连。
陆生脊椎动物的“口盖”上有一个内鼻孔。空气从外鼻孔通过嗅囊，从内鼻孔进入口腔，然后通过气管进入肺部。内鼻孔：内鼻孔的存在说明总鳍鱼有肺可以直接呼吸陆地空气。这种鼻孔结构虽然很小，但结构很简单，为陆地脊椎动物鼻孔的进一步发展和完善奠定了基础。
总鳍鱼的内骨骼的排列组合与陆生脊椎动物的肢骨基本相似。这种排列组合不仅有利于支撑重物，也有利于在干燥坚硬的土地上爬行。
总鳍鱼牙齿的结构和头骨的排列与原始陆生脊椎动物相同。此外，普通鳍鱼的头骨中间还有一条裂缝，一直延伸到大脑，将大脑分成两部分。他们之间有一个很大的差距，并能相对活动，使头部前面可以抬起。这种结构也在早期两栖动物的相同部位被发现。因此，有鳍鱼类是两栖动物的直系祖先，也是人类和其他高等脊椎动物的远缘直系祖先。
当时，由于土地的不断扩张，气候变得干燥，大量植物死亡腐烂，严重污染了内陆水域，消耗了水中大量的氧气，许多江河湖泊也干涸了。在这种环境中，许多鱼类由于不能适应新的环境而缓慢死亡，只有有总鳍鱼成为新环境的幸存者。
随着总鳍鱼的登陆，在泥盆纪末期，一种从未见过的小动物出现了。它的身体不大。它看起来像一条刚从水里跳到岸边的鱼。其实，它不是鱼，而是原始两栖动物的鱼石螈。
这种动物比总鳍鱼更先进，它头部坚实，身体结构更适合陆地生活。从此，脊椎动物踏上了广袤的土地，为动物的发展揭开了新的序幕。
