Niedługo po tym, jak zaszły korzystne zmiany w środowisku lądowym i zostało ono opanowane przez organizmy roślinne i grzyby, zaistniały warunki do wyjścia na ląd również zwierząt. Miały one jednak dużo więcej problemów życiowych do rozwiązania.
Najłatwiej było bezkręgowcom. My tego nie widzimy, ale to one dominują również teraz. Szacuje się, że współcześnie bezkręgowce mogą stanowić ponad 95% gatunków zwierząt żyjących na naszej planecie. Około miliona jest nam znanych, ale biolodzy uważają, że znacznie więcej ich może być jeszcze nieodkrytych. Pierwsze na ląd wyszły z wód oceanicznych prawdopodobnie olbrzymie (mające do 2 m długości) roślinożerne wije; być może były to krocionogi. Żeby przeżyć na lądzie musiały przede wszystkim nabyć umiejętność oddychania tlenem w powietrzu atmosferycznym; wytworzyły w tym celu przetchlinki.
Kolejny problem do rozwiązania to sposób przemieszczania się na lądzie. Początkowo jedynym sposobem było pełzanie. Ten sposób poruszania się zwierząt o miękkich ciałach po powierzchni czy pod powierzchnią ziemi, aczkolwiek istnieje do dzisiaj (doskonałym przykładem są dżdżownice), stwarza jednak duże ograniczenia, a nawet zagrożenia. Należało jednak zrezygnować z miękkości i wytworzyć ochronną, wystarczająco mocną zewnętrzną osłonę ciała. Dzisiaj najlepsze rozwiązanie tego problemu prezentują pełzające węże, ale do zaistnienia takiego rozwiązania doszło dopiero po upływie długich milionów lat.
Znacznie wygodniejszym od pełzania, i niemal doskonałym sposobem poruszania po lądzie okazało się użycie nóg, często nawet w pokaźnej liczbie (sztandarowym przykładem są stonogi). Mimo, że trwało to bardzo długo, ale ewolucja, jakby „przewidując” taki scenariusz dla przyszłych ssaków, zaopatrzyła ryby w płetwy. Tylko, że ewolucja niczego nie przewiduje, jest wręcz ślepa, jeżeli chodzi o leżące u jej podstaw mutacje genetyczne. Ewolucja to wybieranie rozwiązań najlepszych tu i teraz. Poruszanie się po lądzie przy użyciu nóg zmusiło zwierzęta do rozwiązania kolejnego problemu. Należało wzmocnić budowę ciała, bo przestała działać wyporność wody podtrzymująca zwierzęce ciała w czasie pływania. Konieczne było usztywnienie ciała i wytworzenie odpowiedniej masy mięśniowej narządów ruchu.
Problemem do rozwiązania u wielu grup lądowych stawonogów była konieczność wytworzenia twardej i trwałej ochrony zewnętrznej. Dla wielu owadów optymalnym rozwiązaniem okazało się wytworzenie zewnętrznego pancerza. Ten zewnętrzny szkielet zastąpił również brak wewnętrznego kręgosłupa. Pierwsze owady, jeszcze bezskrzydłe, pozostawiły ślady w skamieniałościach datowanych na około 400 mln lat.
Doskonałym rozwiązaniem problemu poruszania się po wyjściu z wody okazały się skrzydła. Opanowanie przez owady przestrzeni powietrznej nastąpiło przed około 300 mln lat. Istnieje hipoteza przypisująca pierwszeństwo oderwania się od ziemi olbrzymim mięsożernym ważkom, które mogły osiągać rozpiętość skrzydeł do 70-80 cm.
Aktywnie, bo z napędem, latają obecnie nie tylko leciutkie owady, ale także ptaki, w tym ważące do 29 kg dropie. Dzięki błonie rozpiętej miedzy kończynami niezwykle sprawnie latają nawet malutkie ssaki (nietoperze). A co powiedzieć o latających olbrzymich gadach, takich jak należące do dinozaurów pterozaury o masie do 200 kg i rozpiętości skrzydeł ponad 10 m? Latanie zwierząt z własnym napędem wbrew grawitacji u tak skrajnie odległych filogenetycznie gatunków należy uznać za niezwykły cud ewolucji zbieżnej.
Następstwem zaistnienia ogromnej masy owadzich populacji było drapieżnictwo. Jego początki wynikały prawdopodobnie z możliwości pokarmowych, jakie dawały ciała owadów, które zakończyły osobnicze życie. Drapieżnikami stawały się owady, ale w obrębie stawonogów wyeluowała również wielka grupa drapieżnych pajęczaków. Miały one ułatwiony dostęp do pożywienia mięsnego (owadziego) dzięki zdolności do wytwarzania jadu. Przed około 300 mln lat, należące do pajęczaków skorpiony osiągały do 1 m długości. Ale okazuje się, że zaistniały nie tylko drapieżne olbrzymy; ewolucja pajęczaków obrała również kierunek przeciwny – pojawiły się małe roztocza. Na początku mogły to być roztocza bytujące na roślinach, a następnie roztocza i spokrewnione z nimi kleszcze pasożytujące na zwierzętach. Wytwarzanie jadu okazało się na tyle skutecznym rozwiązaniem, że do dzisiaj wytwarzają go również niektóre owady oraz płazy i gady a nawet nieliczne ssaki.
U owadów, które zdecydowały się bytować raczej na ziemi lub na roślinach, a jedynie okresowo wzbijać się do lotu, doskonałym rozwiązaniem ewolucyjnym było przekształcenie pierwszej pary skrzydeł w zewnętrzne chitynowe okrywy. Drogę tę obrały chrząszcze.
Około 400 mln lat temu nastąpił na lądzie rozwój płazów, których rodowód przypisuje się rybom trzonopłetwym, a za etap pośredni przyjmuje się płazy meandrowe (meandrowce), wykazujące niektóre cechy ryb trzonopłetwych. Występowały one na przestrzeni 400-100 mln lat temu. Były słodkowodnymi drapieżnikami o mocnej budowie ciała długości nawet do 5 m i masie do 0,5 t. Meandrowce, podobnie jak współczesne płazy, nie przeniosły się na ląd na stałe. Do swojego rozrodu i znacznej części dalszego życia wymagały środowiska wodnego.
Z płazów (albo być może już z rybopochodnych meandrowców) wyeluowały gady, które zdominowały zwierzęcy świat lądowy w przedziale 310-66 mln lat. Gady, mimo trwałego zasiedlenia lądu, nadal potrafiły doskonale korzystać również ze środowiska wodnego; i do dzisiaj potrafią. To właśnie głównie w „królestwie” gadów przez około 200 mln lat (w erze mezozoicznej) nastąpiło dalsze różnicowanie się form zwierzęcego życia na lądach zdominowanego ostatecznie przez wielkie dinozaury.
Obfitość dużych roślin sprzyjała rozwojowi wielkich dinozaurów roślinożernych. W ślad za nimi wyeluowały dinozaury padlinożerne i drapieżne. Wtedy też pojawiły się jaszczurki, z których przed około 100 mln lat wyeluowały węże. Jedne i drugie potrafiły wytwarzać śmiercionośny jad jako środek pozwalający na upolowanie pokarmu; zachowały tę chemiczną broń do dzisiaj. Jednak nie wszystkie węże i jaszczurki są jadowite. Wśród węży przykładem jest olbrzymia amazońska anakonda. W Polsce jadu nie wytwarzają zaskroniec zwyczajny, gniewosz plamisty i wąż eskulapa; jadowita jest tylko żmija zygzakowata. Jadu nie wytwarzają też nasze jaszczurki.
Wśród współczesnych jaszczurek jad wytwarza jednak około 1,5 tys. gatunków. Udowodniono, że wielkie warany z Komodo zabijają nie toksycznymi bakteriami, jak długo sadzono, ale własnym jadem. Bardzo wysoki poziom jadowitości osiągnęły węże, wśród których najbardziej jadowitym jest australijski Tajpan. Ale jednak to nie do niego należy najwyższy poziom jadowitości. Osiągnęły go morskie ślimaki stożki (ponad 500 gatunków), które atakują swoje ofiary (robaki, ryby, a także inne ślimaki) wytwarzanymi strzałkami jadowymi.
Do życia na lądzie u gadów wzmocnieniu i rozbudowie/przebudowie musiał ulec kręgosłup i cały układ kostny. Nastąpiło też wzmocnienie pokrycia ciała. Obok wzroku, doskonalone były inne zmysły, zwłaszcza węch. Dzisiejsze gady wyróżniają wyjątkowo rozwinięte dwa zmysły – węchu i detekcji ciepłoty ciała ofiar w zakresie podczerwieni. Bardzo ważną cechą było pojawienie się u gadów jajorodności.
W tych warunkach, w okresie kredy pod koniec ery mezozoicznej zaczęły formować się kolejne „rodziny” zwierzęce – krokodyle oraz przodkowie ssaków i praptaków. Prymitywne ssaki nie osiągały większych rozmiarów i były zmuszone kryć się przed drapieżnikami pod ziemią. Ale o ssakach w następnym odcinku, kiedy po wielkiej katastrofie kosmicznej przed 66 mln lat wyginęły dinozaury (nie tylko one). Nieco inaczej wyglądała sprawa przyszłych ptaków. Dinozaury przechodziły ważne zmiany w tym kierunku w budowie kostnej i mięśniowej; tak jakby przewidywały, że w erze kenozoicznej przejmą na Ziemi we władanie przestrzeń powietrzną.
A jak wyglądało przystosowywanie się do życia na lądzie dinozaurów oraz wspomnianych wcześniej ssaków i ptaków? Można uznać, że najważniejsze były kończyny – nogi, a u latajacych dinozaurów i przyszłych ptaków – również skrzydła. Istnieje jednak opinia, że jeszcze ważniejszym warunkiem życia lądowego dla nich było wcześniejsze wykształcenie się oka – już w warunkach oceanicznych, około 400-300 mln lat temu. Być może początek powstawania narządu widzenia przez zwierzęta był wspólny dla kręgowców i bezkręgowców, natomiast w wyniku ewolucji u różnych zwierząt nastąpiła bardzo zróżnicowana budowa oczu o przesuniętych zakresach percepcji fal świetlnych.
Pierwotna wizualna reakcja zwierząt na światło polegała na wytworzeniu prymitywnych światłoczułych receptorów, które wprawdzie nie umożliwiały widzenia choćby kształtów, ale pozwalały na rozróżnienie ciemności i światła w otoczeniu zanurzonego w wodzie zwierzęcia. Taki mechanizm nadal funkcjonuje u niektórych zwierząt wodnych, ale także lądowych. Należą tu parzydełkowce, płazińce i pierścienice. Ciekawym przykładem są morskie jeżowce, u których światłoczułe komórki zlokalizowane są na wypustkach (mackach) służących do przyczepiania się do stałego podłoża. Ich receptory pozwalają na odróżnienie nocy od dnia, co reguluje ich aktywność dobową. Ssaki ewolucja wyposażyła też w inne ważne narządy zmysłu – doskonały węch i słuch, a niektóre również w bardzo czuły organ dotyku – wibrysy.
Pierwsze próby wyjścia z wody na ląd podjęły prawdopodobnie mięśniopłetwe żyworodne ryby pancerne przed około 370 mln lat. Sprzyjały temu pływy oceaniczne okresowo obmywające linię brzegową lądów. U rybich przodków zwierząt chodzących po lądzie płetwy zostały w wyniku ewolucji przekształcone w kończyny. Dzisiaj nadal mamy możliwość obserwowania ponad 10 gatunków ryb potrafiących chodzić po lądzie dzięki silnym płetwom piersiowym.
Warunkiem bezwzględnie koniecznym do trwałego zasiedlenia środowiska lądowego było jednak zastąpione skrzeli płucami. Oddychanie powietrzem atmosferycznym występuje obecnie u ryb dwudysznych, do których należy np. zamieszkująca Amazonię wielka drapieżna arapaima. Oddychając pęcherzem pławnym musi co jakiś czas zaczerpnąć powietrza.
Ciekawe ewolucyjne przystosowanie do życia na lądzie występuje u podskoczka mułowego. Ryba ta, żyjący w strefie namorzynowej, potrafi wykorzystać płetwy piersiowe jako przyssawki umożliwiające mu nawet wspinanie się na rosnące tam drzewa. Ma skrzela, ale przebywając często poza strefą wody wytworzył również prymitywny układ komór wypełniających się powietrzem atmosferycznym, z których tlen przenika do naczyń krwionośnych. Potrafi też pobierać tlen przez skórę oraz silnie unaczynione gardło. Podskoczek mułowy nie potrafi jednak przenieść się całkowicie do życia na lądzie.
Mezozoiczna prehistoria wywodząca ptaki od gadów w okresie kredy przed ponad 100 mln lat wydaje się dobrze ilustrować działanie ziemskiego laboratorium ewolucji organizmów żywych. Jesteśmy świadomi istnienia mocno rozgałęzionych drzew genealogicznych współczesnych i znanych nam dawnych zwierząt, ale kolejne „ewolucyjne wynalazki” i doskonalenia kumulowały się i były przekazywane kolejnym gatunkom. Istniały różne wielokierunkowe próby zmian w organizmach dinozaurów, wśród których występowały dwunożne gatunki zdolne do latania. Tu należy szukać rodzenia się ptasiej linii ewolucyjnej, która wypromowała opływowe ciała, pióra o różnych funkcjach, puste kości i worki powietrzne.
Większość wczesnych form, w których budowie można by dopatrywać się prób powstawania ptasich rozwiązań, wyginęła w globalnym kataklizmie podczas wielkiego wymierania przed 66 mln lat, kończącej erę mezozoiczną. Nieznanym nam „zrządzeniem losu” przetrwała linia, w której udało się połączyć ptasi dziób, upierzenie, skrócony ogon, lekkość układu kostnego, dwunożność oraz umożliwiające latanie skrzydła. Znikły typowe gadzie cechy, jak np. zęby, kości ogonowe czy pazury, które na końcach skrzydeł u latających dinozaurów służyły do chwytania ofiar. U ptaków funkcję tę przejęły dzioby i szpony.
Początkowo były to zwierzęta niewielkie, ale kiedy po masowym wymieraniu przed 66 tys. lat zabrakło gadzich drapieżników, w erze kenozoicznej nastał czas sprzyjający rozwojowi ptaków, zarówno małych jak i dużych, ale także gatunków drapieżnych (nie tylko ptaków). Wzbijanie się w powietrze umożliwiało zarówno uniknięcie stania się łupem drapieżników, jak i ułatwiało szybkie przemieszczanie się w poszukiwaniu pożywienia, a także umożliwiało skuteczne polowanie na ofiary naziemne i latające. Można przyjąć, że w erze kenozoicznej zaczął się czas śrubowania szybkości lotu. Dzisiaj rekordzistami są ptaki szponiaste (dawniejsza nazwa – „drapieżne”), takie jak sokoły, jastrzębie, a nawet wielkie orły. Ptaki małe, takie jak np. kolibry, jaskółki, jerzyki czy gołębie wypracowały natomiast lot niezwykle zwinny. Zwinne są także niektóre większe ptaki np. jastrzębie, które swoją umiejętność lotu przysposobiły do polowania w leśnej gęstwinie.
Ewolucja lubi jednak zadziwiające rozwiązania; tam gdzie zabrakło dostatecznie szybkich i zwinnych drapieżników, powstały naziemne gatunki dużych ptaków nielotnych z uwstecznionymi skrzydłami (np. strusie, emu czy kazuary), całkowicie pozbawionych skrzydeł (kiwi).