Les vertébrés inférieurs préhistoriques apparaissent dès le Cambrien, il y a plus de 520 millions d’années, sous forme de poissons sans mâchoires comme Haikouichthys ercaicunensis et Myllokunmingia fengjiaoa, puis se diversifient au Silurien et au Dévonien avec les ostracodermes cuirassés et les premiers poissons à mâchoires, les gnathostomes, représentés par des placodermes tels que Dunkleosteus terrelli, avant de donner naissance aux poissons cartilagineux, aux poissons osseux et aux premiers tétrapodomorphes, formant la base évolutive de tous les vertébrés terrestres.

Les vertébrés inférieurs présentaient des tailles très variables : les premiers agnathes comme Haikouichthys mesuraient 2 à 3 cm, les ostracodermes atteignaient 20 à 40 cm, tandis que les placodermes géants comme Dunkleosteus terrelli dépassaient 6 m pour 1 à 4 tonnes, montrant une diversification rapide allant de minuscules formes primitives à des prédateurs massifs.

Les vertébrés inférieurs existent du Cambrien (520 Ma) au Dévonien (359 Ma), période durant laquelle ils dominent les milieux aquatiques ; ils atteignent leur apogée au Dévonien, souvent appelé « l’âge des poissons », avant d’être en grande partie remplacés par les poissons cartilagineux et osseux plus évolués.

Les vertébrés inférieurs appartiennent au règne Animalia, au phylum Chordata, au sous‑phylum Vertebrata, et regroupent principalement les Agnatha (poissons sans mâchoires comme Haikouichthys), les Ostracodermi (poissons cuirassés fossiles), et les Placodermi (poissons cuirassés à mâchoires comme Dunkleosteus), formant les premières branches évolutives des vertébrés.

Les vertébrés inférieurs disparaissent principalement lors de la crise Dévonien–Carbonifère, qui élimine presque tous les ostracodermes et placodermes comme Dunkleosteus ; seuls quelques agnathes modernes comme les lamproies et myxines survivent, tandis que les poissons osseux et cartilagineux prennent définitivement le relais, entraînant la disparition progressive des formes primitives au profit de lignées plus évoluées.

Vertébrés Synapside

Les synapsides apparaissent au Carbonifère supérieur, il y a environ 320 millions d’années, comme l’une des deux grandes lignées d’amniotes ; ils dominent les écosystèmes terrestres du Permien avec des formes emblématiques comme Dimetrodon limbatus et Edaphosaurus pogonias, puis évoluent vers les thérapsides, groupe plus avancé comprenant les gorgonopsiens, les dicynodontes et les cynodontes, ces derniers donnant naissance aux premiers mammifères au Trias, formant une lignée évolutive continue menant directement aux mammifères modernes.

Les synapsides présentaient des tailles très variées : les premiers pelycosaures comme Dimetrodon mesuraient 2 à 4 m pour 100 à 250 kg, les dicynodontes géants comme Lisowicia bojani atteignaient 4,5 m pour plus de 9 tonnes, les gorgonopsiens comme Inostrancevia alexandri mesuraient 3 à 4 m pour 300 à 500 kg, tandis que les premiers cynodontes, ancêtres directs des mammifères, étaient beaucoup plus petits, souvent 20 à 50 cm pour quelques centaines de grammes.

Les synapsides existent du Carbonifère supérieur (320 Ma) au Trias (200 Ma) pour leurs formes non mammaliennes ; ils dominent le Permien, survivent partiellement à l’extinction Permien–Trias, puis déclinent au profit des dinosaures au Trias, tandis que les cynodontes évolués persistent et donnent naissance aux premiers mammifères vers 225 Ma, assurant la continuité de la lignée synapside jusqu’à aujourd’hui.

Les synapsides appartiennent au règne Animalia, au phylum Chordata, au clade Tetrapoda, et forment la lignée Synapsida, distincte des reptiles et dinosaures ; ils se divisent en Pelycosauria (formes basales comme Dimetrodon), Therapsida (gorgonopsiens, dicynodontes, thérocephales) et Cynodontia (dont les mammifères dérivent), montrant que les mammifères sont les derniers représentants vivants des synapsides.