第一节 古生物的概念
1.地球生命的起源
自古以来，人类一直在不停地追问：“我们到底从哪里来？存在于这个地球上的其他各种生命体又是如何产生的？”远古时期，由于科技不发达，人们认为是宇宙间万能的神创造了人类，是神创造了万物。
现在，随着科学的不断发展，人们根据现代自然科学所取得的成就，对生命的起源问题进行了综合研究，取得了很大的进展。
据科学的推算，地球从诞生到现在大约已有46亿年的历史。早期的地球是炽热的，地球上的一切元素都呈气体状态，那时候是绝对不会有生命存在的。
最初的生命是在地球温度下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。目前，这种关于生命的起源是个化学演化过程的说法已经为广大学者所认同。
原始大气中富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等气体，它们在外界高能（紫外线、闪电、高温）的作用下，首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有机化合物，在适当的条件下，这些小分子有机化合物又进一步结合成更复杂的蛋白质、核酸等大分子有机物质，经过进一步演化，终于形成了能够不断地进行自我更新的、结构非常复杂的多分子体系，这样一来，就产生了原始生命。
当地球上出现了非细胞形态的原始生命的时候，由于大气中仍然缺氧，它们一定属于厌氧和异养类型。地球大约于距今46亿年前形成，从澳大利亚发现的距今35亿年的瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石可以表明，生命的起源是一个化学演化过程，应该发生在地球形成后约11亿年。
生命的产生是地球演化史上的一次最大的飞跃，使得地球历史从化学演化阶段走向生物演化阶段。
2.什么是古生物？
简单地说，古生物就是距今40亿～1万年的生物，包括古植物(芦木、鳞木等)、古无脊椎动物(货币虫、三叶虫、菊石等)、古脊椎动物(恐龙、始祖鸟、猛犸等)。生物的进化遵循着由少到多、由低级到高级、由简单到复杂的进化趋势。
古生物死亡以后，并不是全部消失得无影无踪了。事实上，有许多古生物的遗体以及遗迹被埋藏在地层里，然后以化石的形式保存了下来。正是这些化石告诉了我们，生命在地球上至少已经存在了38亿年。这些化石还告诉我们，在这38亿年的漫长岁月中，各门各类的生物经历了起源、繁盛、衰落到绝灭的过程，而整个生物界却在这个过程中经历了由简单到复杂、由低级向高级的进化历程。
3.古生物是如何命名的？
所有经过研究的古生物都要给予科学的名称，即学名。然而，这些古生物并不是随便命名的，而要遵循一定的规则。根据国际命名法规，生物各级分类等级的学名，改用拉丁字或拉丁化文字，属和属级以上的名称应该采用单名，也就是可以用一个拉丁词命名，首位字母要大写。种的名称一般采用“双名法”，即由种的本名和其从属的属名组成，属名位于前方，种本名位于后。需要注意的是，种、亚种及变种本名的第一个字母小写，属和属以下的名称在印刷或书写时应该用斜体字，而属以上的名称用正体字。另外，为了更方便地查阅，在各级名称之后，用正体字注以命名者的姓氏（应为拉丁字母拼缀）和命名时的公历年号，把逗点放在两者之间。如果命名者有两人或是两人以上，用拉丁连结词et(和)将其连接起来。
物种是生物分类的基本单位，也是生物进化的基本单位。生物进化的本质，也就是物种的起源和演变。如果从生物学角度来认识物种，物种的基本结构就是群居，而不是单个的个体。
在生物命名法中，有一条重要的原则就是“优先律”，也就是生物的有效学名，是符合国际动物、植物命名法所规定的最早正式确立的名称。如果遇到同一生物有两个或两个以上的名称即构成异名，或不同生物共有一个名称即同名，应该以优先律选取最早正式发表的名称。例如，横板珊瑚的一个属方管珊瑚，原为矢部长克和早坂一郎于1915年首创。到了1940年，古生物研究者发现，该属名早在1857年用于苔藓动物的一个属方管苔藓虫。横板珊瑚是在事后才定下来的，按照“优先律”法规应该给予废弃，重新命名为早板珊瑚。
第二节 古生物的演化
1.生命的产生
太古代是原始生命诞生的时代，生物物质在适当的环境中一步步合成，并发展为生命体。由于年代久远，被保存下来的地质记录也只是破碎、零散的。然而，这一时期又是地球演化的重要时期，地球的岩石圈、水圈、大气圈和生命的形成都发生在这一关键而又漫长的时期。生命的诞生，是地球演化史上的一次巨大的飞跃。
2.原核生物的出现
叠层石是前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，是原核生物所建造的有机沉积结构。
首先在地球上出现的生命，应该是非细胞形态的生命，为了保证有机体与外界正常的物质交换，原始生命在演化过程中，形成了细胞膜，出现了细胞结构的原核生物。细胞是组成生命的结构单元、功能单元和生殖单元。站在生命史的角度来说，细胞的产生是一次重大的飞跃。目前，瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石是地球上发现的最早的具有细胞结构的可靠化石。
3.藻菌生态系统的形成
地球上最早出现的异养型原核生物细菌，经过不断的分化和发展，终于又出现了能够进行光合作用、从无机物合成有机养料的自养型原核生物蓝藻。蓝藻和细菌作为早期生物界的合成者和分解者，组成物质循环的两个基本环节，形成了一个完整的生态系统。从异养到自养是早期生物演化的另一次重大的飞跃。
蓝藻是最早出现的放氧生物，使得地球上原始大气中氧气的浓度不断增加，形成了含氧大气层。在高空出现的臭氧层，吸收了太阳的紫外辐射，改变了整个生态环境，为喜氧生物提供了有利的生活环境，于是生物便由厌氧转入喜氧，提高了能量代谢的效能。在加拿大甘弗丛林组中，发现了完好的、距今约20亿年的细菌和蓝藻化石。
4.真核生物的出现
从原核到真核，是生物演化从简单到复杂的一个重要的转折点。最早具有细胞的生物是单细胞原核生物。
原核细胞结构简单，没有核膜，没有细胞器。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为两部分：细胞核和细胞质。
细胞核内具有染色体，是遗传中心；细胞质内进行蛋白质合成，是代谢中心。由于细胞结构的复化，增强了变异性，使得真核生物能够进一步向高级发展。现在，已经发现距今约13亿年的美国加利福尼亚的贝克泉组的白云岩中的原核蓝藻和真核绿藻。绿藻还发现于距今约10亿年的澳大利亚的苦泉组，是最早具有真核的生物。
5.动物的出现
随着真核生物的出现，动、植物开始不断分化和发展。
由于动物的出现，形成了一个新的三极生态系统。绿色植物（真核植物和原核蓝藻）是自然界的生产者，它们可以通过叶绿素进行光合作用来制造食物；细菌和真菌是自然界的分解者；动物则是自然界的消费者。
距今7亿～6亿年前的澳大利亚的伊迪卡拉动物群是地球史上最早的动物化石，其中以腔肠动物的似水母类、海鳃类、环节动物和少量节肢动物为主，还有一部分分类位置未定的问题化石，极有可能代表地球史上曾短暂出现而又迅速绝灭的类群。站在动物的分化水平的角度来看，伊迪卡拉动物群已属于较晚期的类型，并不是动物的原始代表。
这就可以说明，后生动物在元古宙早已出现，并经历了一段漫长的分化演变过程。
6. 海洋藻类和无脊椎动物时代
这一时期，开始于距今6亿年，延续了大约1.7亿年，在生物演化史上被称为“海洋藻类时代”和“海洋无脊椎动物时代”。
在这一时期，植物以海生藻类为主，但是很难保存为完好的化石。与动物相比，植物进化速度相对较缓慢，早古生代植物界一直停留在藻类阶段。藻类的大量繁殖，不仅可以为海洋无脊椎动物提供丰富的食物，而且还可以通过叶绿素进行光合作用，放出氧气，提供了有利于海洋无脊椎动物生长与发展的生活环境。
在元古宙末期伊迪卡拉动物群之后，大约在寒武纪早期，又出现了地史上最早具钙质硬壳的小壳动物群——软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等。究其原因，与当时海水富含钙质有着很大关系。可是由于矿化事件的发生，使得寒武纪保存的化石数量突然增多。这一时期称为“非三叶虫时代”。
进入三叶虫时代后，在中国云南发现了距今5.7亿年的澄江动物群，以水母、三叶虫、金臂虫、非三叶虫节肢动物、蠕形动物、海绵、无铰腕足类、软舌螺和藻类等为组成部分，是世界上迄今为止保存最早的软体的多门类动物群，这一发现还表明后生动物在寒武纪开始前已经经历了一段分化、辐射的历史过程。
后来，又相继出现了腔肠动物、古杯类、软体动物（双壳、腹足、头足）、棘皮动物、牙形刺、笔石等。其中，三叶虫演化最为迅速，生态分异明显，在全球范围内的海域都有分布，是动物界的优势群体。寒武纪因此被称为“三叶虫时代”。
在地史上，古杯类是最早的造礁动物，生活于早寒武世，于中寒武世早期灭绝，与此同时，也是生物史上第一个完全绝灭的造礁动物门类。
随后，又先后出现了层孔虫、苔藓虫等，笔石、腕足类、鹦鹉螺等有了明显的分异。树形笔石继续发展，它们分为两部分生活：一部分固定生活在海底，另一部分（大多数）过着漂浮生活。早奥陶世中期，又兴起了正笔石类，而且演化速度相当快，是奥陶纪的重要分带化石。当腕足类出现分异的第一个高峰期时，数量非常庞大。
晚寒武世，鹦鹉螺开始出现，到了奥陶纪出现了明显的分异，种类繁多，且个体较大，是一种营游泳生活的凶猛食肉动物。珊瑚最早出现于寒武纪，到了中、晚奥陶世开始大量繁殖，它们与层孔虫、苔藓虫等，都是重要的温暖浅海的造礁动物。随着海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化，使得浅海陆棚区的生存竞争更加严酷。
这一时期延续的时间不长，生物界主要来源于奥陶纪。然而也有新的发展，出现了最重要的生物事件——三叶虫明显衰退，笔石向简化方向演化，单笔石兴起并大量繁育。珊瑚以床板珊瑚和日射珊瑚为主，出现了特有的链珊瑚，还出现了内部构造更为复杂的腕足类——五房贝和展翼状外壳的石燕贝。鹦鹉螺明显减少，但仍有代表。奥陶纪出现了形体最大的节肢动物板足鲎类，在志留纪得以大量繁育。到了志留纪末期，由于受到地球运动的影响，出现了大规模的海退现象。一些生物为了适应新的生活环境，只好由海洋向陆地生活转变。
7. 向陆地生活转变和发展
志留纪末期，海水逐渐退去，陆地面积变得越来越大。由滨海浅滩绿藻植物演化而来的陆生裸蕨植物最早出现于晚志留世，到早泥盆世开始在滨海沼泽低地大量繁育。中泥盆世后期开始出现有了根、茎、叶分化的原始石松类和有节类，到晚泥盆世，由于裸蕨经不起自然选择的作用，便绝灭了。
一般情况下，把志留纪末期到中泥盆世称为“裸蕨植物时代”。
到石炭、二叠纪时期，陆生植物得到进一步发展，出现了石松、节蕨、真蕨和原始裸子植物的种子蕨等，所以这一时期被称为“蕨类植物时代”。从晚石炭世到二叠纪，各类植物极为繁盛。此外，还形成了明显的植物地理分区。
陆生植物的迅速发展，为昆虫的繁育提供了有利的条件，二者相互依存，相互制约，共同发展。最原始的无翅类昆虫型是最早出现的昆虫类，继而出现了已知最早的有翅昆虫。在当时，古网翅类是最为繁盛的昆虫。昆虫区系发生显着的演化，出现了许多现代类型。
8. 鱼类的出现和发展
鱼类有两种：一种是有颌类，另一种是无颌类。无颌类又分为头甲鱼形类和鳍甲鱼形类两类。头甲鱼形类包括现生的七鳃鳗和盲鳗以及古生代有甲胄的种类；鳍甲鱼形类包括已绝灭的异甲鱼和花麟鱼。
异甲类是无颌类中出现最早的类群。发现于北美落基山区中奥陶统的异甲鱼，是脊椎动物最早的化石代表。到晚志留世，出现了从无颌类分化出来的最早具颌的棘鱼类和盾皮鱼类，它们长着上下颌，不仅可以摄食微小有机物，还可以追捕大的食物。
硬骨鱼类有三类：总鳍鱼类、肺鱼类和辐鳍鱼类。最早出现于晚志留世晚期，与棘鱼类有共同的祖先。盾皮鱼类最早出现于晚志留世，一直生存到早石炭世，泥盆纪时期最为繁盛。在早泥盆世晚期出现了软骨鱼类，它们可能与盾皮鱼类有着共同的祖先。由于泥盆纪时期鱼类极为繁盛，所以被称为“鱼类时代”。在现代鱼类中，硬骨鱼类有着绝对优势的地位，因此被称为“水中的主人”。
9. 两栖类的出现
总鳍鱼是陆生脊椎动物的最早类型，在晚泥盆世时出现在陆地上。脊椎动物在登陆的过程中，首先遇到的问题就是呼吸和行动。此时的总鳍鱼，已经具有原始肺的构造，肉质偶鳍还可以在陆地上爬行。最早发现的两栖类代表是格陵兰和北美晚泥盆世的迷齿类鱼石螈，它们有着明显的从总鳍鱼类向两栖类过渡的中间类型特征。石炭-二叠纪时期，两栖类最为繁盛，于是被称为“两栖动物时代”。
现在残留下来的两栖类有：蝾螈、青蛙等。