爬行動物最早出現於距今3億多年前的晚石炭世。
因為有了硬質的殼和防止水分揮發的羊膜，爬行動物的繁殖完全擺脫了對外界水體的依賴，迅速發展壯大，成為中生代的霸主。
然而白堊紀末地球上發生了一次生物大滅絕事件，當時稱霸海陸空的大部分爬行類群遭到滅絕，但恐龍中的一支飛上藍天，成為新生代天空的主人；另有一些低調的類群也存續下來，在新生代生態位中佔據一席之地。
兩棲動物雖然已經可以在陸地生活，但它們的繁殖必須要在水中進行。後來，兩棲類中的有志者——迷齒兩棲類，產下了不需在水中孵化的羊膜卵，使它們徹底擺脫了對外界水體的依賴，成為最初的羊膜動物。
林蜥復原雕塑
（最早的
羊膜動物的代表）
石炭紀晚期
加拿大
體長20-25cm
爬行動物是最早的具有羊膜卵的動物。
由於具有了特殊的生存優勢，它們在中生代迅速輻射演化，建造了複雜的生態系統。根據顳孔（也稱顳【niè】窩，是容納頜部肌肉的凹孔）的數量和位置，爬行動物可以分為三大類：無孔類（如大鼻龍）、雙孔類（如已經滅絕的恐龍、翼龍、蛇頸龍，以及現存的龜鱉類、鱷類等）和下孔類（盤龍類、獸孔類等似哺乳爬行動物）。
【爬行動物分類示意圖。
顳孔的有無、數目和位置決定了
該動物的噬咬咀嚼方式】
無孔類是爬行動物的原始類群，因其頭骨後部不具顳（niè）孔而得名。無孔類包括前稜蜥類、鋸齒龍類、中龍類等類群，最早出現於二疊紀，但大部分種類很快在二疊紀末滅絕。
深頭置換齒蜥
早三疊世
內蒙古準格爾旗
完整頭骨及下頜
下孔類因其顳（niè）孔位於鱗骨和眶後骨之下而得名，是二疊紀時期最繁盛、體型最大的爬行動物，主要包括原始的「盤龍類」和進步的獸孔類。三疊紀後期，從進步的獸孔類中演化出了哺乳類。
●大山口珍稀獸 中二疊世 甘肅玉門 頭骨前部
●玉門中華獵獸 中二疊世 甘肅玉門 完整頭骨
雙孔類的頭骨具有上顳（niè）孔和側顳孔兩個顳孔，其數量豐富，種類繁多，包括現生的蜥蜴類、蛇類及鱷類等等。雙孔類在三疊紀開始繁盛，當時海洋中遊弋著的魚龍、蛇頸龍，天空中翱翔著的翼龍以及陸地上的恐龍都屬於這一家族。
孫氏伊克昭龍 早白堊世 內蒙古鄂託克旗 頭及頭後骨骼
中生代有很多爬行動物在登上陸地後又重新返回水域，生活在海洋中，如同現代的海龜和海蛇。它們大多體形巨大，形態怪異，被早期的博物學家稱為「海怪」。海生爬行動物能在鹹水環境中生長、覓食，不經常進入淡水環境，包括大名鼎鼎的魚龍、海龍、滄龍、蛇頸龍等。
當適應於陸地生活的爬行類再次回到水中時，它們充分利用了已有的器官來適應水中環境。它們仍然使用肺呼吸，四肢和尾巴變為適於划動的橈（ráo）足狀運動器官。海生爬行類的大部分成員已經不能返回到陸地尋找適宜的環境產卵，它們的羊膜卵在體內孵化，直接產出幼仔以保證種群的繁衍，我們稱之為卵胎生。
【三疊紀的陸生動物派克鱷與海生動物腫肋龍骨骼比較圖】
鱷類是一種非常古老的爬行動物，最早出現在三疊紀晚期，可能比恐龍還要早一些。一般認為鱷類與恐龍、翼龍具有很近的親緣關係。早期的原鱷類都是陸生，隨後演化出的中鱷類出現了水生，甚至還出現了海生的海鱷類。比較進步的真鱷類主要是半水生動物。
翼龍是最早具有主動飛行能力的脊椎動物，是恐龍時代的空中霸主，起源於約2.2億年前的晚三疊世，滅絕於6600萬年前的白堊紀末期。
傳統分類系統中，翼龍可分為原始的喙嘴龍類和進步的翼手龍類。喙嘴龍類嘴裡長滿牙齒，脖子短，尾巴長，而翼手龍類無牙或只在嘴的前端有牙齒，脖子長，尾巴短。
恐龍與鱷魚、翼龍一樣屬於雙孔亞綱的主龍類。在系統分類學中，恐龍被定義為「三角龍和麻雀最近的共同祖先及其所有後裔」。恐龍最早見於2.3億年前的三疊紀晚期，至6600萬年前的白堊紀末期絕大多數滅絕。但其後裔鳥類存活至今，是現今最成功的飛行脊椎動物。
在三疊紀，最早的恐龍出現後很快表現出了極強的適應性，迅速擴張。侏羅紀是恐龍迅速發展的時期，恐龍家族本身就構成了一個強大的食物鏈，形成穩固的生態系統。白堊紀恐龍家族出現了高度的分化，各種大家熟知的恐龍悉數登場，恐龍的發展達到了空前的鼎盛。
內容來源：展覽「徵程——從魚到人的生命之旅」
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