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5．05亿年前奥陶纪几乎所有的陆地均位于赤道以南。非洲位于南极，同南美洲，南极洲和澳大利亚接壤。奥陶纪末期，地球变得异常寒冷，超过一半的物种消亡了。
奥陶纪开始时，动物刚刚从一轮物种灭绝中复苏。
填补这一空缺的动物有鹦鹉螺目软体动物，鹦鹉螺目软体动物的生活范围不仅仅限于海底，它们还会在海中游泳。鹦鹉螺目带硬壳的特殊构造促成这一新的生活方式。
奥陶纪开始时，常见的一种带甲节肢动物是鲎（马蹄蟹）。
尽管叫马蹄蟹，并不是蟹，它身体前部由半球形的背甲护卫，把嘴和腿藏了个严严实实，后部由另一层稍小的硬壳护住，最后是长长的、带刺的尾部。
称为苔藓虫，是一种微小的无脊椎动物，由类似盒子的骨骼保护着。它们成群生长，组成的形状类似植物。
奥陶纪的海底还生活着类似植物的动物，如海百合，它们和海星、海胆同属一群，长着白垩盘构成的长茎，顶部是腕，可以用来集拢食物。直到今天，这两种海百合依然存在。
在现代海洋中，生活着一类外形如五角星的动物，称为海星类。由于海星和海百合的身体表面有许多瘤突或棘刺，因此又称它们为棘皮动物。
棘皮动物的骨骼具有网状结构性质。
在棘皮动物中，海星的体制是典型的五出辐射对称，形似五角星，海星类最早出现于距今4．4亿多年前的奥陶纪晚期，在现代海洋中仍然较繁盛。
海百合的身体分为茎（包括根部和柄）萼、腕三部分。基底有时生根，茎的顶端为萼，形似花萼。出现于距今约4．8亿年前的奥陶纪早期，其属种数占各类棘皮动物总数的1／3，在现代海洋中生存的尚有700余种，在海百合类繁盛时期（石炭纪和二叠纪）形成的海相沉积岩中，海百合化石非常丰富，完整的海百合化石十分罕见。
从奥陶纪到志留纪时期的大海，断寒武纪后，节足动物繁荣兴旺起来，特别是三叶虫。
它在海底四处爬行，钻到沙或泥里，爬行痕迹也变成化石。
从志留纪到泥盆纪，三叶虫数量减少，到二叠纪末灭绝。
志留纪出现了命名为海蝎子的古生代最大的节中足动物，大的达两米长。
在软体动物中，鹦鹉螺类是最原始的同类生物。
称为直角石型，大多数呈直型成角有点弯，分为几层的壳由一条管贯通各空间，像鱿鱼，章鱼这些动物隐藏在螺的最尾部。
鹦鹉螺类中的极少一部分，作为“活化石”现在仍然活着，大多数则在中生代初期灭亡。
三叶虫、鹦鹉螺在鱼类出现以前。作为大海动物群的代表非常繁盛，成为古生代的重要标准化石（生存在特定年代、成为决定地层年代的标识化石）。