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  中生代的年代為2.51億年前至6600萬年前,開始於二疊紀-三疊紀滅絕事件,結束於白堊紀-第三紀滅絕事件為止,前後橫跨1.8億年。中生代可以分為以下三個紀:  中生代的上界限是二疊紀-三疊紀滅絕事件,滅絕了當時的90%到96%的海洋生物,與70%的陸生生物,也是地質年代中最嚴重的生物大滅絕事件,因此又稱為大死亡(The Great Dying)。中生代的下界限是白堊紀-第三紀滅絕事件,可能是由猶加敦半島的希克蘇魯伯撞擊事件造成,此次滅絕事件造成當時的50%物種消失,包含所有的非鳥類恐龍。

  古生代晚期的大陸位置相當不明確,而科學家已能大致推算出中生代的各大陸位置。在中生代開始時,各大陸連線為一塊超大陸-盤古大陸。盤古大陸後來分裂成南北兩片,北方的勞亞大陸,與南方的岡瓦納大陸,之間是特提斯海。各大陸的分裂形成大西洋沿岸的被動大陸邊緣,例如美國的東部海岸。  在中生代期間,各大陸逐漸移動到接近現在的位置。勞亞大陸分裂為北美和歐亞大陸,南方的岡瓦納大陸分裂為南美、非洲、印度與馬達加斯加、澳洲和南極洲,只有澳洲沒有和南極洲完全分裂。印度在新生代時期與歐亞大陸碰撞、聚合,形成喜馬拉雅山脈。

  三疊紀的全球氣候較為乾旱,季節性變化大,尤其是盤古大陸內部;自石炭紀晚期開始,全球的氣候逐漸變得乾旱。這段時期的海平面低,可能助長了極端的氣溫。由於水的比熱高,大體積的水體可以穩定氣溫,尤其是海洋,而鄰近大規模水體的陸地氣溫變化較小。由於盤古大陸的內陸區域離海洋很遠,這些地區的氣溫變化非常大,可能有廣大的沙漠。大量的紅層與蒸發巖(例如鹽),支援這個理論。  在侏羅紀時期,海平面開始上升,原因可能是海底擴張的加速。新形成的海洋地殼,使海平面上升至現今的海拔200米左右。此外,盤古大陸開始分裂,形成特提斯洋。氣溫逐漸上升、穩定。由於各大陸接鄰海洋,沙漠縮小,大氣中的溼度增加。  白堊紀的氣候狀況較不確定,也較多爭議。大氣層中的二氧化碳含量高,使熱帶與極區的溫度梯度較為平順,各地區的氣溫差異不大。平均氣溫高於現今約攝氏10°。在白堊紀中期,赤道地區的海洋底層溫度約為攝氏23°,對於許多海洋生物可能過於溫暖,鄰近赤道海洋的陸地反而成為沙漠。海洋低層的氧氣迴圈系統,可能因此緩慢、中斷。因此,大量的生物有機體無法順利分解,進而大量堆積,最終沉積成油頁岩。  但是,不是所有的現存資料可以支援以上假說。即使全球的氣候溫暖,極區的冰帽、冰河仍最造成氣溫的變動;但目前並沒有發現白堊紀有冰帽、冰河存在的證據。定量模型可能無法重建出白堊紀的平坦溫度梯度。  在中生代時期,大氣層中的氧氣含量約12-15%,低於現今的20-21%。某些科學家甚至提出12%的氧氣含量,因為這是自然燃燒的最低氧氣濃度。但是一個2008年的研究,認為自然燃燒的最低氧氣濃度是15%。

  

  發生於二疊紀末期的滅絕事件,滅絕當時地球的大部分生物,使許多生物在事件後開始輻射適應。大型草食性與肉食性恐頭獸類的消失,形成許多空缺的生態位。繼續存活的二齒獸類、犬齒獸類佔據部分生態位。在二疊紀末滅絕事件後數百萬年,大型主龍類爬行動物成為中生代的陸地優勢動物,包含:恐龍、翼龍類;水中的爬行動物則有:魚龍類、蛇頸龍類、滄龍類。  三疊紀的恐龍體型較小,主要生活在炎熱貧瘠的環境中。早期出現的恐龍包括艾雷拉龍、板龍、欽迪龍、腔骨龍、始盜龍等。

  侏羅紀晚期與白堊紀的氣候變遷,造成另一次輻射適應。巨大的植食性蜥腳類恐龍(腕龍、樑龍)和大型肉食性恐龍(異特龍)出現。這一時期的常見植物包括針葉樹、猴謎樹和蕨類植物。  主龍類的多樣性在侏羅紀時期達到高峰,鳥類和胎盤類哺乳動物也開始出現並持續發展。  部分科學家認為昆蟲的一些器官相當適合被子植物,尤其是口器,而認為昆蟲與被子植物同時開始多樣化。但是昆蟲的口器的出現時間早於被子植物,也早於昆蟲開始多樣化的時間,因此昆蟲的口器是基於其他原因而演化出現的。

  隨著大陸持續分裂,白堊紀的恐龍開始往不同的方向演化,產生了暴龍、三角龍和禽龍以及其他新物種。翼龍和昆蟲佔領著天空。  白堊紀早期(145 - 100 百萬年前)陸地逐漸被擴張的海洋分隔,因此也導致大多數(除了南美洲之外)蜥腳下目走向滅絕。部分會進行跳島的恐龍,如美扭椎龍,演化出適應歐洲沿岸以及島嶼生活的特徵。許多恐龍也演化以填補侏羅紀-白堊紀滅絕事件所空下來的生態區位,例如鯊齒龍以及棘龍。其中最成功的物種為禽龍,幾乎散佈至全球各洲。四季重新開始出現,使得極地在某些時節會變得十分寒冷,但是有些恐龍例如雷利諾龍與木他龍仍然生存於極地的森林之中。極地對於鱷魚來說太過於寒冷,因此最後的離片椎目物種酷拉龍得以在此存活。翼龍開始演化出更大型的物種像是古神翼龍以及鳥掌翼龍。哺乳動物繼續興盛:真三尖齒獸類出現了體型較大、類似貂熊的掠食者爬獸及戈壁錐齒獸;獸亞綱也開始有後獸下綱及真獸下綱的物種出現;多瘤齒獸目的土鼠亞目在此時的化石紀錄十分普遍。  被子植物在白堊紀早期也開始發展,自熱帶地區開始出現,白堊紀的全球氣溫允許被子植物分佈到極區。白堊紀早期出現的有木蘭和西番蓮。在白堊紀末期,被子植物已經成為許多地區的大型優勢植物,若以生物量計算,各地的優勢植物仍是蘇鐵、蕨類,直到白堊紀末滅絕事件的發生。  在中生代的程序中,早期的大型動物逐漸減少,而小型動物的數量逐漸增多,包含蜥蜴、蛇、可能還有哺乳類、靈長類的祖先。白堊紀末滅絕事件更加重這種傾向,大型的主龍類消失,而鳥類與哺乳類繼續存活至今。  中生代末發生了白堊紀滅絕事件,50%的生物滅絕,包括所有的恐龍。大多學者認為有一顆彗星撞擊地球,引起特大氣候變化,很多動物,尤其是冷血動物,無法適應低溫而滅絕。可是為何當時鱷魚一類的冷血動物卻存活,還是無法得知。
中生代(Mesozoic)是顯生宙的三個地質時代之一,可分為三疊紀,侏羅紀和白堊紀三個地質年代。中生代最早是由義大利地質學家Giovanni Arduino所發表,當時名為第二紀(Secondary),以相對於現代的第三紀。在希臘文中,中生代意為「中間的」+「生物」。中生代介於古生代與新生代之間。由於這段時期的優勢動物是爬蟲類動物,尤其是恐龍,因此又稱為爬行動物時代("Age of the Reptiles")。