Vermes, trilobitas, moluscos e outros invertebrados. Dá-se o nome de animais pré-históricos àqueles que viveram antes da era histórica e hoje não existem mais. Os primeiros de que se tem notícia viveram no pré-cambriano, era geológica que compreende os tempos mais recuados, imediatamente posteriores à formação da Terra. Esses seres tinham formas semelhantes às das medusas, vermes e estrelas-do-mar. Na maior parte dos casos só restaram pegadas e marcas fósseis impressas nas rochas, motivo pelo qual seu conhecimento é muito impreciso. No entanto, a atividade da vida marinha animal naqueles tempos distantes deve ter sido muito intensa, já que a partir dela se originou grande parte dos grupos de invertebrados mais importantes.
Na era paleozóica, há cerca de 570 milhões de anos, adquiriram proeminência alguns artrópodes (animais dotados de patas articuladas) que apresentavam certa semelhança com os caranguejos: os trilobitas. O corpo desses animais, composto de segmentos, era protegido por uma dura carapaça que, constituída de três lóbulos longitudinais, continuava na cabeça, onde formava um escudo semicircular. Possuíam elevado número de patas, duas por segmento, assim como um par de compridas antenas, e viviam nos fundos dos mares primitivos. Os maiores alcançavam mais de setenta centímetros de comprimento. Depois de experimentar grande difusão, extinguiram-se, deixando múltiplos restos fósseis.
Junto aos trilobitas viveram numerosas espécies de esponjas, corais, medusas, vermes e moluscos, que se diversificaram progressivamente, à época em que surgiam os primeiros vertebrados aquáticos e terrestres. Os moluscos, e especialmente os cefalópodes (grupo a que pertencem as lulas), experimentaram grande apogeu na era mesozóica. Destacaram-se entre estes os amonites e os belemnites. Os primeiros, protegidos por conchas espirais, eram nadadores. Os belemnites, por sua vez, apresentavam uma carapaça reta e, como os anteriores, dispunham de numerosos tentáculos.
À medida que a vida conquistava a terra firme e as matas cobriam os continentes primitivos, proliferavam novos grupos de invertebrados: insetos, que alcançavam em certos casos considerável envergadura, como as libélulas gigantes, de aproximadamente setenta centímetros, aranhas e escorpiões, centopéias etc.
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