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在5.05亿年前奥陶纪刚开始的时候，动物主要出现在海洋中；但到了奥陶纪结束的时候，动物已经开始尝试向陆地迁移了。
在奥陶纪，几乎世界上所有的陆地都在赤道南边。非洲覆盖着南极，与南美洲、南极洲和大洋洲连在一起，这些大陆一起构成了一个巨型的古大陆——冈瓦纳古陆。奥陶纪动物群在浅滩海域中发展得非常兴旺，但是气候的变迁却终结了这个美好时代。从冰川留下的古老痕迹来看，在冈瓦纳古陆上曾形成过一个巨大的冰盖，以致气候急剧转冷，使得全世界半数以上的动物物种都惨遭灭绝。
与地球史上所有的主要篇章一样，在奥陶纪开始时，动物们正从上一轮的大灭绝中复苏。虽然这次灭绝与终结奥陶纪的大灭绝相比不在一个层面上，但对三叶虫——当时最重要的节肢动物——却有着极为深刻的影响。奥陶纪开始于生物的一大片空白，但不久之后就被进化填补上了。
鹦鹉螺目动物即是填补空白的动物族群之一，是一种与现代鹦鹉螺比较接近的软体动物，比章鱼和鱿鱼还要古老。鹦鹉螺目动物不像早期的软体动物那样都固着在海底生活，而是能够四处游动。它们能够在海底上面悬停着，凭借良好的视力寻找猎物，或者通过身体的空腔往后喷射水流，在海水中掠行。
鹦鹉螺目动物是奥陶纪海洋中最大的动物。
鹦鹉螺目动物的外壳构造奇特，呈圆锥形或者卷曲状，但并非只有一个单独的内腔，而是像蜗牛的外壳一样，拥有一系列的腔室，中间由薄片隔开。动物的身体只是填在最大、最近的腔室中，而后面的腔室则是中空的，充满了空气。一只鹦鹉螺目动物能够自主地控制腔室中的空气含量，使自己像潜水艇一样在海中上升下降。
这种新式外壳是时代进步的标志。越来越多的动物开始到上层海域中冒险，而不仅仅只是固着在海底了。
尽管人们也曾经发现过寒武纪的类鱼动物，但奥陶纪才是鱼类化石广泛形成的时期。与鹦鹉螺目动物相比，这些早期的脊椎动物都很小，而且它们的嘴朝下，说明它们仍然从海底觅食。它们没有上下颚，但也有可能会动动“嘴”。最初，它们大部分都像是活生生的吸尘器，能够吸取沉积物和食物颗粒。
这些鱼属于异甲类，靠身体前部覆有的防护骨生存。这种强化装甲成为早期脊椎动物的普遍特征，同时这也标志着即将延续上亿年的水下“装备竞赛”开始了。
当海洋变得越来越拥挤也越来越危险的时候，一些动物开始在淡水和沿岸的浅滩湿地中寻找庇护场所。那里有正在生长着的食物——一些简单的植物，但是生命细胞在空气中很快就会变干，所以对大多数软体动物来说，走出潮湿的泥浆到干燥的陆地上去是非常危险的，而节肢动物却已经有了全身防护的外壳，可以免于风干的危险。这些先驱动物并没有留下直接的遗骸证据，但是在泥浆化石中留下的痕迹显示，它们可能就是4.5亿年前第一种到达陆地的动物。
