В течение девонского геологического периода, около 375 миллионов лет назад, группа позвоночных животных вылезли из воды и на землю. Это событие - пересечение границы между морем и твердым грунтом - означало, что позвоночные наконец нашли придуманные решения, пусть и примитивные, для четырех основных проблем жизни на суше. Чтобы водное позвоночное выжило на суше, животное:
Влияние гравитации предъявляет значительные требования к скелетной структуре наземных позвоночных. Позвоночник должен быть способен поддерживать внутренние органы животного и эффективно распределять вес вниз по конечностям, которые, в свою очередь, передают вес животного на землю. Модификации скелета, необходимые для достижения этой цели, включали увеличение силы каждого позвонка (позволяя ему удерживать дополнительный вес), добавление ребер (что дальнейшее распределение веса и обеспечение структурной поддержки), а также развитие взаимосвязанных позвонков (что позволяет позвоночнику сохранять необходимое положение и весна). Другой ключевой модификацией было разделение грудного пояса и черепа (у рыб эти кости связаны), что позволило сухопутным позвоночным поглотить удар, возникший во время движения.
Считается, что ранние наземные позвоночные произошли от линии рыб, которые обладали легкими. Если это правда, это означает, что способность дышать воздухом развивалась одновременно с тем, что наземные позвоночные делали свои первые вылазки на сухую почву. Большая проблема для этих существ заключалась в том, как избавиться от избытка углекислого газа, образующегося при дыхании. Эта проблема - возможно, даже в большей степени, чем поиск способа получения кислорода, - сформировала дыхательные системы ранних наземных позвоночных.
Имея дело с потеря воды (также называемый обезвоживанием) также поставил перед ранними наземными позвоночными животными проблемы. Потеря воды через кожу может быть сведена к минимуму несколькими способами: путем создания водонепроницаемой кожи, выделение воскового водонепроницаемого вещества через железы в коже или путем обитания на влажной земле места обитания. Ранние наземные позвоночные использовали все эти решения. Многие из этих существ также откладывали яйца в воду, чтобы яйца не теряли влагу.
Последней большой проблемой адаптации к жизни на суше была адаптация органов чувств, предназначенных для жизни под водой. Изменения в анатомии глаза и уха были необходимы для компенсации различий в передаче света и звука. Кроме того, некоторые чувства были просто потеряны, когда позвоночные переместились на сушу, такие как система боковых линий. В воде эта система позволяет животным ощущать вибрации, заставляя их осознавать близлежащих существ; однако в воздухе эта система не имеет большого значения.