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生命出现以来，地球上一共出现过五次大灭绝。中生代三叠纪末期第四次大灭绝后，大型爬行动物统治了地球。恐龙大约在距今2亿年前繁盛起来。
考古学家在韩国海南郡牛项里和固城相族岩发现了恐龙脚印化石，由此推测这里曾经有恐龙生活。通过化石，可以推测出该恐龙是食肉恐龙还是食植恐龙，要移动到哪里去以及曾经做过什么。我们由此得知牛项里生活的是腿长2米、身长8米的鸭嘴龙。
恐龙是变温动物，体温可随环境发生变化。恒温动物为保持体温，需要消耗大量能量，而变温动物可节约能量。不过夜晚气温降低，变温动物体温也随之降低，活动性减弱。恐龙为了维持庞大身躯的行动能力，白天就需要摄取大量食物。
反之，中生代三叠纪出现的原始哺乳动物与我们一样都是恒温动物，为了保持一定的温度，需要消耗大量热量，但它们晚上也可以自由活动。整个中生代都是恐龙等大型捕食者的天下。原始哺乳动物白天为了躲避天敌的袭击，都藏在洞穴或地下，晚上再小心翼翼地出来寻找食物。它们的形态与老鼠相似。
巨型猎食者恐龙在中生代末期与新生代前期之间的KT界线所指示的时期消失了。这是一次大灭绝。根据当时留下的几种证据，科学家们分析了地球上无数恐龙同时消失的原因。现在为人们所公认的导致恐龙灭绝、开启了哺乳动物时代（新生代）的最有说服力的原因就是巨型陨石撞击地球。
大带齿兽是原始哺乳动物的一种，主要栖息在南非地区，左侧是它的复原模型，右侧是化石。它身长10～12厘米，据推测听觉和嗅觉发达
大约6500万年前，一颗巨型陨石掉落在墨西哥尤卡坦半岛上。此次撞击引发了地震和海啸，微尘等物质在空气中持续飘了几个月，地球被灰尘与火灾造成的烟雾覆盖，使地球如同遭遇了核冬天。核冬天指的是核战争爆发后，世界各地发生大规模的火灾，数百吨微小液滴或固体粒子进入大气圈。这些物质数月不散，覆盖着地球，阻挡阳光，使地球变得如同冰期一样寒冷。一旦发生核冬天现象，地球环境就会发生大规模变化，给生态系统造成巨大的灾害。第五次大灭绝就是KT大灭绝，当时分布于地球各个角落的大型爬行动物，特别是恐龙全部消失了。
地球史研究是按照时间顺序研究地球上曾经发生的事，但我们了解过去的方法非常有限。迄今，人们经常使用的地球史研究方法大体可以分为五种。第一种基于同一过程说，即过去影响地球环境的自然现象现在仍在发生，因此可以以现在发生的现象为基础推测过去曾发生的事情。第二种基于地层叠加原理，即如果是没有发生过地壳运动的连续性地层，那么位于下面的地层理应比位于上面的地层形成时间早。第三种基于地层不整合原理，即大规模地壳运动形成的不整合面之下和之上的地层不连续，可能有巨大的时间间隔。第四种是侵入原则，即侵入岩比被侵入岩年轻。第五种是动物群迁移原则，即越是最近形成的地层，越能发现进化得更复杂的化石。
要形成不整合面，需要地层抬升两次，沉降一次。因而以不整合面为基准，可发现其上下地层存在巨大的时间差异
中生代末期，地层中的稀有元素铱的浓度异常升高。铱是地表中含量非常少的元素，但却常见于来自宇宙的陨石。该时期地层中发现大量的铱元素，意味着当时发生了剧烈的陨石撞击，足以影响整个地球
大灭绝不仅是由撞击造成的，此后发生的二三级连锁反应，使地球发生了极端的变化，造成地质时期较短时间内无数物种灭绝。造成大灭绝的主要环境原因有火山爆发、海平面下降、陨石撞击、地球冷却、温室效应和缺氧等。科学家们指出，这些因素综合作用，造成了渐进式的大灭绝。
陨石撞击之后，环境急剧变化，地球上食物减少，地球生态系统发生一系列灭绝事件。尤其是阳光被阻隔，植物大量灭绝，即便是食物链顶端的猎食者也因食物链断裂而灭绝。
不过，这却给最弱势的原始哺乳动物带来了新的机会。在生命的发展史中，大灭绝所起到的作用不仅是打乱了生态圈的均衡，造成了物种的减少，其实也为新物种的产生提供了生态位和地理空间。栖息在地下、岩缝或洞穴，主要在夜间活动的原始哺乳类（典型代表是与松鼠相似，有凿子状门齿和很多颗突起的巨大臼齿的一种动物）因为身材小、吃得少而幸存并繁盛起来，而恐龙等大型猎食者则从地球上消失了。哺乳类快速增加，变得多样起来。生活在树枝上的早期灵长类也是如此。