生态学对在寒武纪能如此快地出现众多结构类型的生物做出一种解释：寒武纪初期（即多细胞动物刚出现的时候），能够被动物所占据的生态位都是空的，每一个生命类型都能够找到一个适合生存的空间，为此，发生了一次极为壮观的辐射进化。后来，由于已经没有空的生态位，即使物种大规模地灭绝，那些绝灭物种所留下的空位很快便会被存活下来的其他物种占领。生态位是指一个种群在自然生态系统中，占据的时间和空间上的位置及其相关种群的关系。由此看来，产生动物全新类型的机会是不存在的。
虽然后来多细胞动物躯体基本设计是多样性的，但在其历史发展的初期就已达到。随后，很多试验性类型都绝灭了，能够存活下来的类型继续发展，然而其发展都未离开躯体基本设计的框架。
第二阶段：古生代。
古生代早期（即寒武纪和奥陶纪），高等藻类和无脊椎动物较为繁盛。这一时期，地球表面多为浅海和平坦的陆地，大气中出现了游离的氧气。于是，海洋中出现了结构复杂的大型藻类，这一植物在当时趋于优势地位。
海洋无脊椎动物种类丰富，其中一类原始的节肢动物——三叶虫，是海洋动物总数的60％。直到奥陶纪，脊椎动物甲胄鱼首次出现。
古生代中期（即志留纪和泥盆纪），裸蕨类和鱼类在这一时期最为繁盛。在地球早期，生命仅限于水中，而陆地是荒凉沉静的。由于这一时期出现了造山运动，海陆更替，海洋面积缩小，陆地面积扩大。于是，在志留纪出现了最早的陆生植物——裸蕨莱尼蕨。后来，这些蕨类进化为石松类、楔叶类及真蕨类。
除了上述植物，动物方面的甲胄鱼等无颌类也极为繁盛。进入泥盆纪，由于气候条件适宜，各种蕨类在陆地上生长茂盛，而海洋中无脊椎动物种类也特别多。在泥盆纪后期，甲胄鱼开始衰退，取而代之的是具有原始颌骨的棘鱼和盾皮鱼。不仅如此，动物从水中登陆的先驱——总鳍鱼，也出现在泥盆纪。
古生代晚期（即石炭纪和二叠纪），蕨类和两栖类特别繁盛。裸蕨类在这一时期衰落，但石松类、楔叶类和真蕨类植物开始崛起，繁盛一时，而且向内陆推进的速度非常惊人，于是便形成壮观的沼泽森林。其中有许多参天大树，例如鳞木、封印木、芦木等，这些植物都是古生代重要的成煤植物。不仅如此，原始的裸子植物也出现在石炭纪，例如种子蕨和科达树等。二叠纪时期，银杏、松柏、苏铁的早期类型开始出现，并逐渐走向繁荣。两栖类占统治时期为古生代晚期，最早的两栖类——鱼石螈，于泥盆纪出现。
两栖类在石炭纪时还比较原始，直到二叠纪才有了进一步发展，且完成了向爬行类的进化，例如，西蒙龙头骨化石与两栖类极为相似，身体也与爬行类非常接近。古生代晚期，各种昆虫生活在枝繁叶茂的森林里，发展较快。
第三阶段：中生代。
在这一时期，裸子植物和爬行类极为繁盛。苏铁、银杏和松柏等裸子植物取代蕨类植物地位。随着时间的推移，这些裸子植物发展成繁茂的森林，是一种主要的成煤物质。白垩纪后期，被子植物逐渐发展起来。不仅如此，动物也开始向适应陆生干旱环境发展。
由于爬行类动物适应了辐射，便成了侏罗纪的统治者，例如水中的鱼龙、蛇颈龙、会飞的翼龙，以及各种陆生恐龙等。
恐龙、鱼龙以及翼龙等在中生代末期突然神秘灭绝。三叠纪末期，开始出现原始的哺乳动物，直到侏罗纪才出现了最早的鸟类。其中闻名中外的始祖鸟化石，就是发现于侏罗纪地层中的。
第四个阶段：新生代。
新生代是被子植物大发展的时期，植物类型多种多样，而且适应性强。热带、温带、寒带、高山、平原、沼泽、荒漠等各种环境类型的植物都有出现。不仅如此，昆虫发展也较为迅速，世界各地均有分布。
哺乳类和鸟类在新生代发展也较为迅速。它们经过多次适应辐射，演变成形态、习性各不相同的各种各样的类型。新生代的第四纪，哺乳动物灵长类中的一支逐渐演变成人类。
4．各显神通——化石化作用
化石的形成如同生命的成长一样，是要经过几个阶段的，而化石化作用就是其中的一个。
化石化作用是指随着沉积物变成岩石的成岩作用，埋藏在沉积物中的生物遗体在经历物理作用和化学作用的改造之后，仍然保留着生物面貌及部分生物结构的作用。通常情况下，化石化作用有矿物质填充作用、交替作用以及升馏作用。
（1）矿物质填充作用
矿物质填充作用是指某些无脊椎动物外壳或脊椎动物骨骼中的有机物分解消失以后留下中空的部分，在地层下被埋藏很长时间之后，溶解在地下水中的矿物质（主要为碳酸钙）往往在其孔隙中经重结晶作用变成了较为致密、坚实、并且增加了重量的实体化石。
（2）交替作用
交替作用是指，生物硬体的组成物质在埋藏情况下被逐渐溶解，再由外来矿物质逐渐补充替代的一个过程。在这一过程中，如果溶解和交替速度是相同的，而且以分子相交换，就可以保存原来的细微结构，硅化木就是一个典型代表。
最为多见的交替物质有二氧化硅、方解石、白云石、黄铁矿等，相应的过程就可以称之为硅化、方解石化、白云石化和黄铁矿化。
(3)升馏作用升馏作用是指古生物遗体在被埋藏之后，在高温高压的条件下，不稳定成分分解、可挥发物质往往首先挥发消失，最后只留下碳质薄膜而保存下来的过程。另外，这一过程也被称为“炭化”。
5.会“说话”的石头——化石的价值
地球是人类的家园，人类对“家园“的研究始自几千年前，但一直笼罩在迷信的阴影下。到了18世纪末至19世纪初，英国的史密斯在地层层序律的基础上，根据化石的纵向分布建立了化石顺序律。这不仅利用化石确定地层时代，且为生物进化提供了证据。古生物学家发现地层层位越高，所含化石类别越多，化石的形态构造越复杂，反映了生物类别从少到多、形态构造从简单到复杂、从低级到高级的进化规律。
生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物的延续都是适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境。例如，海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境；陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。通过对一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究，就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外，生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志。如：贝壳岩反映海滨环境，生物岩礁反映低纬度暖海环境，泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。
化石是储存地球生物信息的“硬盘”。化石资料的大量收集还为古生物的系统分类提供了基础。现代生物是古代生物经过漫长的地质时期发展而成的，各种生物之间都存在着不同程度的亲缘关系，从而建立了一个反映生物界亲缘关系和进化发展的自然分类系统。
地球上生命的演化经历了多少亿年，每个时代的生物特点都不一样。如果在岩层里发现了化石，就可以依据这种生物所生活的时代，确定岩层形成的时间，用以鉴定岩层的“年龄”。
第二节琳琅满目——化石杂货铺
1．“宝石”之成因——琥珀如何形成
无论是在中国还是在欧洲，琥珀都被视为珍贵的宝石。琥珀按其拉丁文来译，意为“精髓”。
也有另一种说法认为是来自阿拉伯文，意为“胶”。
在中国古代，琥珀被视为“虎魄”。
世界最古老的琥珀，大约出现在三亿年前，在英国及西伯利亚有发现。在人类历史之中，琥珀是最古老的饰物之一。例如，在爱沙尼亚发现有公元前3700年由琥珀制成的坠饰、珠子、纽扣等；在埃及发现公元前2600年前由琥珀制成的宝物。
现在的松树上也可以发现一些如胶水一样的树脂，也叫做“松香”。说得简单一些，琥珀也就是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂，经过地质作用后而形成的一种有机化合物的混合物，其祖先是松树。
通常情况下，琥珀形成需要经过以下三个阶段：
第一阶段，树脂从柏松树上分泌出来；第二阶段，树脂脱落之后被森林土壤所掩埋，在这一阶段内发生了石化作用，树脂的成分、结构和特征在这一作用下都发生了明显的变化；第三阶段，石化树脂被冲刷、搬运和沉淀，再经过成岩作用，便形成了琥珀。
琥珀是由碳、氢、氧组成的有机物，也含有其他微量元素。琥珀的形状各不相同，有的状如肾，还有的状如结核、状如圆盘。琥珀既软又轻，硬度为2~2.5，相对比重为1.05~1.09；树脂透明或半透明，有光泽。此外，琥珀的颜色也非常丰富，最为常见的有金黄色、黄色、褐色、浅红色、澄红色、黑色等，而蓝色、浅绿色、淡紫色则较少见。
如果琥珀被加热到150℃，就会变软，开始分解；加热到250℃，就会熔融，产生白色蒸汽，并散发出一种松香味。
琥珀最有意思的要数琥珀内部形形色色的包裹体了。有植物包体，还有动物包体，例如伞形松、种子、果实、树叶、甲虫、苍蝇、蚊子、蚂蚁、蚂蜂等。此外，还有气液两相包体，例如圆形、椭圆形的气泡和液体。也有旋涡纹，常见于昆虫包体的周围，是由于昆虫挣扎留下的痕迹；其中也有许多杂质，例如泥土、沙砾和碎屑等。
正是由于这些丰富的包裹体才让琥珀更加美丽，同时也为研究当时环境和生物进化提供了有力的依据。
最近几年，科学家从琥珀所含的化石中成功地提取出一些生物的遗传密码DNA。这一发现对生物演化的研究有着非常重要的影响。
2．一把双刃剑——化石燃料
煤、石油被称为化石燃料。化石怎么会成为一种燃料呢？事实上，化石燃料也被称为矿石燃料，是一种碳氢化合物或其衍生物。