由红星新闻提供PETM中海洋生态遭受了最致命的打击
在不到5000年的时间里，北大西洋的冷空气和海水开始混合，水流的变化使海洋变暖。而更高的温度加速了水中生物的新陈代谢，它们对食物的需求随之增加。然而与之形成悖论的是，水温越高，含氧量越少，这导致大量深海生物灭绝。简而言之，温暖的PETM时期将海洋生物置于一个艰难求生的境地：动物需要更多的食物来维持生存，而氧气的缺乏则使生存环境更加恶劣，营养物质也持续匮乏，破坏了海洋食物链。
这段气候变化的影响持续了近10万年，一些生物因无法跟上变化而灭亡。比如，一种名为“底栖有孔虫”的深海物种，便因这种变化出现了一次大规模的死亡。长期以来，底栖有孔虫一直是许多小型海洋生物的主食，由于在化石记录中大量存在，它们也是研究进化和灭绝的古生物学家的最爱。
科学家的研究发现，这段时期有超过35%的“底栖有孔虫”灭绝，这是这一物种在过去9000万年中唯一一次重大危机。古生物学家推测，它们的消失给海洋生态链造成了巨大影响。
逐渐“缩水”的哺乳动物
6600万年前，在一颗小行星摧毁所有的非鸟类恐龙前，地球上最大的带毛生物仅有11磅（约4.98千克）重，相当于美洲獾的大小。大约100万年后，随着新生态位被大规模灭绝所清除，最大的带毛生物约和一只德国牧羊犬体型相当。
由红星新闻提供驼鹿
动物们在温暖的森林里繁衍生息，形成了食草动物、食肉动物、杂食动物等新形态。然而，在PETM时期的高温下，一些动物体型开始缩小，这与生物学家在如今的哺乳动物身上发现的现象相似。例如，在寒冷的气候中，驼鹿通常比南方的同类重约80磅（约36.28公斤）。
这是因为，动物体型越大，保持体内热量的能力越强，相对于整体质量而言，体表暴露在自然环境中的比例越小，动物失去热量的速度越慢。但在炎热的季节，保暖就显得不那么重要，排出多余的热量成为了生存的关键，而小型生物的表面积与体重比更大，就更容易排热。例如，一种被称为Sifrhippussandrae的早期马类，在PETM时期萎缩了近三分之一，而一种被称为Cantiusabditus的早期灵长类动物，在PETM时期的中期至末期，体型变小了约10%。
昆虫“求存”多样性提升
与哺乳动物不同，对昆虫而言，PETM时期无疑是个好时节，温暖的气候促使干燥的热带森林向北扩散。由于许多昆虫属于变温动物（它们的体温、生理需求与栖息地的气候有关），气候变暖为大量微小生物的出现打开了新大门。
由红星新闻提供气候变暖为大量微小生物的出现打开了新大门
这些证据都被保留在这个时期的化石之中。科学家称，5000多块来自PETM时期之前、期间和之后的植物化石显示，昆虫的数量和危害的多样性都在上升。与此同时，对美国怀俄明州大角盆地进行的一项研究则显示，这段时期留下的化石中，一半以上的树叶都被虫子破坏，较PETM时期之前或之后高出20%。
而现在，一部分昆虫，如一些蚊子和蜱虫等，已经在适应新的气候环境，并向新的生活领域扩展。2019年的一项研究估计，到2080年，全球接触蚊子传播疾病的人数可能增加近10亿。
物种“更替”速度极快
地球上，每分每秒都在发生着变化，一些物种走向灭绝，一些物种则在进化。古生物学家把新物种取代旧物种的速度称为“更替”。来自古新世海洋遗迹的化石表明，在靠近地表的地方，“更替”过程在PETM时期以极快的速度发生。