W świecie zwierząt obserwujemy ogromną różnorodność form. Istnieją jednokomórkowe formy zwierzęcopodobne, istnieją wreszcie wielokomórkowe, złożone organizmy.

Kręgowce najprawdopodobniej wyszły na ląd w dewonie. Był to proces długotrwały i wiązał się z zasadniczą zmianę trybu życia zwierząt. Środowisko lądowe znacząco różni się od wodnego. Żyjące na lądzie zwierzęta muszą stykać się z trudnościami, które w wodzie nie występują. Wychodząc na ląd, zwierzęta musiały stawić czoła wielu problemom, między innymi takim jak:

  1. Oddychanie tlenem atmosferycznym: oddychanie skrzelami jest na lądzie niemożliwe. Tworzące skrzela delikatne blaszki, w warunkach braku wody wysychają i ulegają sklejeniu. Konieczne było ukrycie powierzchni oddechowych wewnątrz ciała. U kręgowców lądowych występują, zatem płuca. Na oddychanie składają się trzy procesy:
    • Wentylacja, czyli pobieranie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla
    • Oddychanie zewnątrzkomórkowe, czyli wymiana gazowa między powietrzem zawartym w płucach, a krwią
    • Oddychanie wewnątrzkomórkowe, czyli utlenianie substancji organicznych, z czym wiąże się uwolnienie energii użytecznej biologicznie.

U zwierząt lądowych występują między innymi takie narządy, służące do wymiany gazowej, jak:

  • Płucotchawki: organy oddychania występujące u pajęczaków. Są to narządy parzyste, mające postać komór. Otwierają się one na zewnątrz za pomocą przetchlinek. Wewnątrz komór znajdują się silnie ukrwione blaszki. Wymiana gazowa między powietrzem, a krwią odbywa się na drodze dyfuzji.
  • Tchawki: są to narządy oddechowe, występujące u owadów, wijów, pratchawców i niektórych pajęczaków. Mają postać skomplikowanego systemu rurek, które zaczynają się przetchlinkami i poprzez rozgałęzienia docierają do wszystkich tkanek ciała. Najdrobniejsze rozgałęzienia tchawek noszą nazwę tracheoli. Nie są one ukrwione. Wymiana gazów odbywa się, w tracheolach, na drodze dyfuzji.
  • Płuca: są narządem oddechowym, występującym u czworonogów. Mają postać cienkościennych worków, zaopatrzonych w naczynia krwionośne. Płuca zlokalizowane są w klatce piersiowej.

B) poruszanie się w warunkach lądowych: zwierzęta lądowe są w większym stopniu narażone na działanie grawitacji. Powietrze ma mniejszą gęstość niż woda. Konieczne było uniesienie ciała ponad podłoże. Było to możliwe dzięki rozwojowi czworonożności. Narządy ruchu kręgowców są bardzo zróżnicowane. Układ ruchu u kręgowców składa się z układu kostnego oraz mięśniowego.

C) ograniczony dostęp do wody: konieczne było ograniczenie strat wody z powierzchni ciała oraz powierzchni oddechowych. Ograniczenie tych strat możliwe było dzięki wykształceniu wielowarstwowej skóry, pokrytej mało przepuszczalnym, rogowaciejącym naskórkiem oraz ukrycie powierzchni oddechowych wewnątrz ciała. Skóra płazów jednak nie zabezpiecza ich przed utratą wody, są one, więc zwierzętami żyjącymi na pograniczu lądu i wody.

Oprócz skóry u wielu kręgowców lądowych występują dodatkowe osłony w postaci sierści, lub futra u ssaków, a także piór, u ptaków.

D) Rozród na lądzie: na lądzie gametom i zarodkom grozi wysychanie. Płazy, które nie poradziły sobie z tą trudnością na czas rozrodu wracają do wody. Natomiast wszystkie gady, ptaki oraz ssaki należą do grupy owodniowców. Wykształcenie przez gady błon płodowych uczyniło proces rozmnażania niezależnym od wody. Do błon płodowych należą:

  • Owodnia: jest to błona, która bezpośrednio otacza ciało zarodka. Jama owodni wypełniona jest płynem owodniowym, który stwarza dla zarodka wewnętrzne, wodne środowisko
  • Omocznia: jej funkcją jest gromadzenie wydalin zarodka. Stanowi też narząd oddechowy. Omocznia ssaków jest elementem łożyska
  • Kosmówka: jest to najbardziej zewnętrzna błona płodowa. U łożyskowców bierze udział w transporcie substancji między płodem, a organizmem matki

U wszystkich gadów, ptaków oraz ssaków zapłodnienie jest wewnętrzne. Dzięki temu gamety nie są narażone na wysychanie. Rozwój embrionu może odbywać się w obrębie organizmu matki, albo poza nim, w związku z tym wyróżniamy:

  • Żyworodność: cały rozwój zarodkowy przebiega wewnątrz ciała matki. Zarodek czerpie od matki substancje odżywcze. Żyworodność jest przede wszystkim cechą ssaków łożyskowych i torbaczy, ale występuje też u niektórych stawonogów, ryb, płazów oraz gadów. Zwierzęta te są w wówczas wyposażone w narządy, przypominające łożysko.
  • Jajożyworodność: rozwój zarodkowy odbywa się wewnątrz ciała matki, lecz zarodek nie jest przez nią bezpośrednio odżywiany. Zarodek korzysta z substancji pokarmowych zgromadzonych w żółtku. Jajożyworodność występuje u gadów, ale też u niektórych ryb i bezkręgowców.
  • Jajorodność: jaja są wydalane poza organizm matki. Rozwój zarodkowy przebiega poza jej organizmem. U kręgowców jaja są wydalane z organizmu matki po zapłodnieniu. Jajorodność występuje u wielu gadów i wszystkich ptaków. Jaja tych zwierząt wyposażone są w wapienne lub skórzaste skorupki chroniące zawartość przed wysychaniem

Grupą wyjściową dla kręgowców lądowych były ryby trzonopłetwe. Były one przystosowane do życia w strefie przybrzeżnej. Budowa ich płetw umożliwiała im poruszanie się po lądzie. Umiały ponadto oddychać tlenem atmosferycznym. Wykorzystywały do tego pęcherz pławny, który jest narządem homologicznym dla płuc. Do trzonopłetwych należał między innymi, Eusthenopteron, który żył w dewonie, obok pierwszych płazów.

Ryby trzonopłetwe rozdzieliły się na dwie grupy: Actinistia i Rhipidistia. Przodek płazów należał do grupy Rhipidistia. Organizmy należące do tej grupy zamieszkiwały strefę przybrzeżną mórz, klimatu ciepłego i wilgotnego. Miały silnie rozwinięte płetwy brzuszne. Ich płetwy miały specjalną konstrukcję, która umożliwiała im zginanie ich w miejscach połączeń stawowych. Pozwalało im to na unoszenie ciała ku górze i wykonywanie dość swobodnych i płynnych ruchów do przodu. Dzięki obecności nozdrzy wewnętrznych oraz silnemu ukrwieniu pęcherza pławnego mogły oddychać powietrzem atmosferycznym. Ich ciało było lekko grzbietobrzusznie spłaszczone, co ułatwiało im zachowanie równowagi na lądzie. Przystosowania te umożliwiały im życie na pograniczu dwóch środowisk. Za dnia polowały na małe ryby, żyjące w wodach przybrzeżnych, nocą zaś wychodziły na podmokły brzeg, by uniknąć ataków ze strony innych drapieżników. Nocą powietrze na lądzie było bardziej wilgotne.

Najprawdopodobniej właśnie wśród przedstawicieli Rhipidistia należy szukać przodka meandrowców, które były pierwszymi płazami. Świadczy o tym wiele podobieństw w budowie wielu elementów.

Czaszka pierwotnych płazów charakteryzowała się obecnością dobrze skostniałej puszki mózgowej. W jej skład wchodziły liczne skostnienia skórne, na przykład kość klinowo-sitowa, położona z przodu. Na dole znajdowała się kość podstawowa, od której w stronę mózgu odchodziło tak zwane siodło tureckie. Od strony bocznej mózgowie chronione było przez skostnienia kości słuchowych. Obecny był tylko jeden kłykieć potyliczny. U podstawy mózgoczaszki znajdował się kanał. Szczęka górna była masywna. Z przekształcenia tylnej części chrząstki podniebienno-kwadratowej powstała kość kwadratowa. Ponadto pojawiła się kość stawowa oraz staw żuchwowy. Pojawiła się czaszka autostyliczna oraz ucho środkowe, a wraz z nim-pierwsza kostka słuchowa. W czaszkach pierwszych płazów dostrzegamy wiele cech występujących u ich rybich przodków.

Kręgosłup czworonogów nie może ograniczać wzrostu ciężaru ciała. Jego budowa uległa komplikacji, na skutek pojawienia się nowych funkcji, takich jak podnoszenie tułowia, czy unoszenie i obracanie głowy. Budowa kręgosłupa musiała dostosować się do bardziej złożonych form ruchu, jakie wykonują czworonogi. Meandrowe posiadały w odcinku ogonowym, w pełni wykształconą płetwę.

Staw barkowy musiał przystosować się do pełnienia funkcji dźwigni wielozawiasowej. Zarówno kończyna górna, jak i dolna, wszystkich czworonogów zbudowana jest według tego samego planu i składa się zawsze z trzech podstawowych części, takich jak basipodium, metapodium, acropodium. Kończyny czworonogów ulegały pewnym modyfikacjom, związanym z trybem ich życia, lecz modyfikacje te sprowadzały się jedynie do drobnej przebudowy tych trzech podstawowych elementów.

Obręcz miednicowa meandrowców składała się z trzech kości-łonowej, kulszowej oraz biodrowej.

  • Układ oddechowy

Trzonopłetwe mogły oddychać zarówno skrzelami, jak i za pomocą pęcherza pławnego. Pęcherz pławny jest narządem homologicznym do płuc czworonogów. U Ichtiostegi, będącej pierwszym pewnym przedstawicielem płazów występują już tylko płuca, choć można u niej znaleźć ślady występowania skrzeli, w postaci wieczka skrzelowego. U trzonopłetwych wykształciły się nozdrza wewnętrzne, które umożliwiały wentylację, przy zamkniętym otworze gębowym.

  • Pokrycie ciała: Trzonopłetwe wykazywały tendencje do redukcji skórnego pancerza. Dzięki temu skóra płazów mogła przejąć funkcje oddechowe. U pierwszych płazów pojawiają się w skórze gruczoły wielokomórkowe typu pęcherzykowatego.

Płazy pojawiły się w dewonie. Są to organizmy żyjące na pograniczu lądu i wody. Życie na lądzie umożliwia im obecność wielowarstwowego naskórka. Jest on w niewielkim stopniu zrogowaciały. W skórze występują liczne gruczoły wielokomórkowe. U płazów występuje ucho środkowe, a w nim strzemiączko, będące pierwszą kostka słuchową. Obecność kostki słuchowej umożliwia odbieranie dźwięków w warunkach lądowych. Czaszka płazów jest lekka i ażurowa. Jest spłaszczona grzbietobrzusznie. U płazów występują bardzo duże oczodoły. Rozmiary mózgoczaszki nie są duże. Płazy mają dwa kłykcie potyliczne. U płazów zwiększa się liczba odcinków kręgosłupa. Pojawia się odcinek szyjny, reprezentowany przez tylko jeden kręg-dźwigacz. U płazów nie występuje obrotnik mogą, więc one wykonywać głową jedynie ruchy potakujące. Pojawia się też odcinek krzyżowy. Płazy posiadają workowate płuca. W związku z pojawieniem się płuc, nastąpiło rozdzielenie krwioobiegu na obieg mały i duży. Serce podzielone jest na dwa przedsionki i jedną komorę. Krew utlenowana i nieutlenowana częściowo mieszają się ze sobą. Płazy są organizmami zmiennocieplnymi, a ich metabolizm jest mało intensywny. W ich układzie wydalniczym występuje pęcherz moczowy. Są zwierzętami jajorodnymi, a zapłodnienie ma charakter zewnętrzny. Proces rozmnażania jest u płazów zależny od obecności wody. Posiadają narząd Jacobsona, spełniający funkcje narządu węchu.

U gadów pojawił się szereg ważnych, progresywnych cech. Ich gospodarka wodna uległa usprawnieniu, dzięki ograniczeniu strat wody przez powłoki ciała. Skóra gadów jest, bowiem gruba, silnie zrogowaciała i pozbawiona gruczołów. Prowadzenie oszczędnej gospodarki wodnej, związane jest z też z wydalaniem zbędnych i szkodliwych produktów przemiany materii w postaci kwasu moczowego. Związek ten jest słabo rozpuszczalny i łatwo wytrąca się z wody. Gady tracą, więc przez układ wydalniczy tylko znikomą ilość wody. Gady są ponadto grupą, u której nastąpiło całkowite uniezależnienie procesu rozmnażania od obecności wody. Możliwe było to przede wszystkim dzięki wykształceniu błon płodowych. Zapłodnienie u gadów ma charakter wewnętrzny. Gady są w większości zwierzętami jajorodnymi. Jaja gadzie są przykładem jaj polilecytalnych. Oznacza to, że zawierają one dużo materiału zapasowego. Dzięki temu całkowity rozwój zarodka odbywa się w obrębie jaja. Pozwala to, na uniknięcie kłopotliwego stadium wolno żyjącej larwy.

Oddychanie skórne u gadów praktycznie nie występuje. Ich układ oddechowy jest w porównaniu z płazami znacznie sprawniejszy. Płuca gadzie mają większą powierzchnię. Ponadto gady posiadają klatkę piersiową, dzięki której możliwa jest sprawna wentylacja. Dzięki lepszemu zaopatrzeniu w tlen oraz usprawnieniu układu krążenia metabolizm gadów charakteryzuje się większym tempem, w porównaniu z płazami. Szkielet i muskulatura uległy przebudowie. Dzięki temu gady stały się szybkimi i sprawnymi drapieżnikami.

Bezpośrednimi przodkami współczesnych płazów były meandrowe. W pewnym momencie meandrowe rozdzieliły się na pień gadzi i płazi. Nie ma całkowitej pewności, kiedy to nastąpiło. Prawdopodobnie u części meandrowców naskórek silniej rogowaciał, co pozwalało im na ograniczenie strat wody przez skóry. Pozwalało im to dłużej przebywać poza środowiskiem wodnym, do którego wracały tylko na czas rozrodu, by złożyć jaja. Jaja z biegiem czasu stawały się coraz bardziej zasobne w materiały zapasowe. Dzięki wykształceniu nieprzepuszczalnych dla wody osłonek, jaja mogły być składane z dala od brzegu, gdzie nie groziło im niebezpieczeństwo, ze strony drapieżników.

Gady najprawdopodobniej pojawiły się w karbonie.

Ssaki pochodzą od gadów. Zdołały wykształcić szereg progresywnych cech, takich jak:

  • Stałocieplność. Oznacza to, że temperatura ich ciała jest niezależna od temperatury otoczenia. Dzięki stałocieplności ssaki utrzymują stałe tempo metabolizmu i mogą pozostawać aktywne przez cały rok. Pojawienie się stałocieplności było możliwe dzięki usprawnieniu działania układów oddechowego i krwionośnego, dzięki lepszemu zaopatrzeniu w składniki odżywcze oraz dzięki obecności owłosienia stanowiącego warstwę izolacyjną. W związku ze stałocieplnością wykształcił się też szereg mechanizmów, zabezpieczających organizm przed przegrzaniem. Należą do nich między innymi pocenie, zianie, czy utrata ciepła przez małżowiny uszne.
  • Usprawnienie systemu lokomocyjnego. Kończyny ssaków są podciągnięte pod ciało. Nie muszą dźwigać ciała ponad podłoże, co w znacznym stopniu ogranicza ilość wydatkowanej przez nie energii. Płaszczyzny zgięciowe stawów w kończynach uległy przesunięciu, dzięki czemu mogą poruszać się w szybszy i bardziej efektywny sposób. Szkielet ssaków jest tak samo wytrzymały jak szkielet gadów, lecz znacznie bardziej przy tym lekki.
  • Heterodontyzm. Zróżnicowane uzębienie pozwala im korzystać z szerokiej bazy pokarmowej.
  • Żyworodność. Występuje ona u łożyskowców oraz torbaczy. U zwierząt żyworodnych rozwój zarodka odbywa się w organizmie matki, od której czerpie substancje odżywcze. Dzięki żyworodności rozwój zarodka może odbywać się niezależnie od tego, jakie są warunki zewnętrzne. U ssaków występuje ponadto zjawisko karmienia młodych mlekiem matki. Mleko matki jest zasobne w szereg łatwo przyswajalnych substancji. Młode karmione mlekiem matki szybko rosną, a ich rozwój jest zrównoważony.
  • Silny rozwój mózgu. Mózg ssaków ma, w porównaniu z innymi grupami zwierząt, większe rozmiary. U ssaków nastąpił gwałtowny rozwój przodomózgowia oraz kory mózgowej. Stąd u ssaków obserwujemy ogromną złożoność zachowań, a także zdolność uczenia się. Ssaki są zdolne zaadoptować się do wielu warunków. Z jednej strony spowodowane jest to doskonalszą budową, a z drugiej-większymi możliwościami mózgu.

Grupą wyjściową dla ssaków były gady, należące do grupy Sinapsida. Grupa ta pojawiła się w permie, a pod koniec triasu wyginęła. Grupa ta wywodzi się z prymitywnych kotylozaurów. Progresywna linia gadów, prowadząca do ssaków reprezentowana była przez terapsydy. Grupa ta żyła w triasie. Zwierzęta te, pokrojem przypominały dużego, ciężkogłowego psa. W tej grupie wykształcił się heterodontyzm, który umożliwiał im sprawniejszą obróbkę pokarmu. U terapsydów pojawiło się ponadto wtórne podniebienie kostne. Posiadały one włosy czuciowe, a w ich uchu wewnętrznym obecne były trzy kostki słuchowe: kowadełko, młoteczek i strzemiączko.

Z grupy tej wywodzą się najprawdopodobniej dwie zupełnie niezależne linie. Jedna prowadzi do prassaków(Prothoteria), a druga do ssaków właściwych(Theria).