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  中生代的年代为2.51亿年前至6600万年前,开始于二叠纪-三叠纪灭绝事件,结束于白垩纪-第三纪灭绝事件为止,前后横跨1.8亿年。中生代可以分为以下三个纪:  中生代的上界限是二叠纪-三叠纪灭绝事件,灭绝了当时的90%到96%的海洋生物,与70%的陆生生物,也是地质年代中最严重的生物大灭绝事件,因此又称为大死亡(The Great Dying)。中生代的下界限是白垩纪-第三纪灭绝事件,可能是由犹加敦半岛的希克苏鲁伯撞击事件造成,此次灭绝事件造成当时的50%物种消失,包含所有的非鸟类恐龙。

  古生代晚期的大陆位置相当不明确,而科学家已能大致推算出中生代的各大陆位置。在中生代开始时,各大陆连接为一块超大陆-盘古大陆。盘古大陆后来分裂成南北两片,北方的劳亚大陆,与南方的冈瓦纳大陆,之间是特提斯海。各大陆的分裂形成大西洋沿岸的被动大陆边缘,例如美国的东部海岸。  在中生代期间,各大陆逐渐移动到接近现在的位置。劳亚大陆分裂为北美和欧亚大陆,南方的冈瓦纳大陆分裂为南美、非洲、印度与马达加斯加、澳洲和南极洲,只有澳洲没有和南极洲完全分裂。印度在新生代时期与欧亚大陆碰撞、聚合,形成喜马拉雅山脉。

  三叠纪的全球气候较为干旱,季节性变化大,尤其是盘古大陆内部;自石炭纪晚期开始,全球的气候逐渐变得干旱。这段时期的海平面低,可能助长了极端的气温。由于水的比热高,大体积的水体可以稳定气温,尤其是海洋,而邻近大规模水体的陆地气温变化较小。由于盘古大陆的内陆区域离海洋很远,这些地区的气温变化非常大,可能有广大的沙漠。大量的红层与蒸发岩(例如盐),支持这个理论。  在侏罗纪时期,海平面开始上升,原因可能是海底扩张的加速。新形成的海洋地壳,使海平面上升至现今的海拔200米左右。此外,盘古大陆开始分裂,形成特提斯洋。气温逐渐上升、稳定。由于各大陆接邻海洋,沙漠缩小,大气中的湿度增加。  白垩纪的气候状况较不确定,也较多争议。大气层中的二氧化碳含量高,使热带与极区的温度梯度较为平顺,各地区的气温差异不大。平均气温高于现今约摄氏10°。在白垩纪中期,赤道地区的海洋底层温度约为摄氏23°,对于许多海洋生物可能过于温暖,邻近赤道海洋的陆地反而成为沙漠。海洋低层的氧气循环系统,可能因此缓慢、中断。因此,大量的生物有机体无法顺利分解,进而大量堆积,最终沉积成油页岩。  但是,不是所有的现存资料可以支持以上假说。即使全球的气候温暖,极区的冰帽、冰河仍最造成气温的变动;但目前并没有发现白垩纪有冰帽、冰河存在的证据。定量模型可能无法重建出白垩纪的平坦温度梯度。  在中生代时期,大气层中的氧气含量约12-15%,低于现今的20-21%。某些科学家甚至提出12%的氧气含量,因为这是自然燃烧的最低氧气浓度。但是一个2008年的研究,认为自然燃烧的最低氧气浓度是15%。

  

  发生于二叠纪末期的灭绝事件,灭绝当时地球的大部分生物,使许多生物在事件后开始辐射适应。大型草食性与肉食性恐头兽类的消失,形成许多空缺的生态位。继续存活的二齿兽类、犬齿兽类占据部分生态位。在二叠纪末灭绝事件后数百万年,大型主龙类爬行动物成为中生代的陆地优势动物,包含:恐龙、翼龙类;水中的爬行动物则有:鱼龙类、蛇颈龙类、沧龙类。  三叠纪的恐龙体型较小,主要生活在炎热贫瘠的环境中。早期出现的恐龙包括艾雷拉龙、板龙、钦迪龙、腔骨龙、始盗龙等。

  侏罗纪晚期与白垩纪的气候变迁,造成另一次辐射适应。巨大的植食性蜥脚类恐龙(腕龙、梁龙)和大型肉食性恐龙(异特龙)出现。这一时期的常见植物包括针叶树、猴谜树和蕨类植物。  主龙类的多样性在侏罗纪时期达到高峰,鸟类和胎盘类哺乳动物也开始出现并持续发展。  部分科学家认为昆虫的一些器官相当适合被子植物,尤其是口器,而认为昆虫与被子植物同时开始多样化。但是昆虫的口器的出现时间早于被子植物,也早于昆虫开始多样化的时间,因此昆虫的口器是基于其他原因而演化出现的。

  随着大陆持续分裂,白垩纪的恐龙开始往不同的方向演化,产生了暴龙、三角龙和禽龙以及其他新物种。翼龙和昆虫占领着天空。  白垩纪早期(145 - 100 百万年前)陆地逐渐被扩张的海洋分隔,因此也导致大多数(除了南美洲之外)蜥脚下目走向灭绝。部分会进行跳岛的恐龙,如美扭椎龙,演化出适应欧洲沿岸以及岛屿生活的特征。许多恐龙也演化以填补侏罗纪-白垩纪灭绝事件所空下来的生态区位,例如鲨齿龙以及棘龙。其中最成功的物种为禽龙,几乎散布至全球各洲。四季重新开始出现,使得极地在某些时节会变得十分寒冷,但是有些恐龙例如雷利诺龙与木他龙仍然生存于极地的森林之中。极地对于鳄鱼来说太过于寒冷,因此最后的离片椎目物种酷拉龙得以在此存活。翼龙开始演化出更大型的物种像是古神翼龙以及鸟掌翼龙。哺乳动物继续兴盛:真三尖齿兽类出现了体型较大、类似貂熊的掠食者爬兽及戈壁锥齿兽;兽亚纲也开始有后兽下纲及真兽下纲的物种出现;多瘤齿兽目的土鼠亚目在此时的化石纪录十分普遍。  被子植物在白垩纪早期也开始发展,自热带地区开始出现,白垩纪的全球气温允许被子植物分布到极区。白垩纪早期出现的有木兰和西番莲。在白垩纪末期,被子植物已经成为许多地区的大型优势植物,若以生物量计算,各地的优势植物仍是苏铁、蕨类,直到白垩纪末灭绝事件的发生。  在中生代的进程中,早期的大型动物逐渐减少,而小型动物的数量逐渐增多,包含蜥蜴、蛇、可能还有哺乳类、灵长类的祖先。白垩纪末灭绝事件更加重这种倾向,大型的主龙类消失,而鸟类与哺乳类继续存活至今。  中生代末发生了白垩纪灭绝事件,50%的生物灭绝,包括所有的恐龙。大多学者认为有一颗彗星撞击地球,引起特大气候变化,很多动物,尤其是冷血动物,无法适应低温而灭绝。可是为何当时鳄鱼一类的冷血动物却存活,还是无法得知。
中生代(Mesozoic)是显生宙的三个地质时代之一,可分为三叠纪,侏罗纪和白垩纪三个地质年代。中生代最早是由意大利地质学家Giovanni Arduino所发表,当时名为第二纪(Secondary),以相对于现代的第三纪。在希腊文中,中生代意为「中间的」+「生物」。中生代介于古生代与新生代之间。由于这段时期的优势动物是爬虫类动物,尤其是恐龙,因此又称为爬行动物时代("Age of the Reptiles")。