19世紀出現了許多理論，推測如此異常多變的生命形態是如何在地球上產生的，今天，進化和多樣性的理論以及大陸分佈位置變化的地質證據，一起呈現出我們的星球上總是變化著的生命的璀璨圖景。

物種進化

所有生物都具有改變和適應周圍環境的能力。細微的改變代代相傳也許很難分辨，但經過幾萬年或幾百萬年的時間、某個物種的外觀和行為就會發生變化。這個過程叫做進化。

查爾斯·達爾文(Charles Darwin) 時代的早期，人們開始透過化石的研究瞭解生命的歷史，從此獲得了大量支援物種進化論的資訊。我們現在知道，生命起源於38億年前的海洋，地球上所有現今的物種，包括植物、菌物和動物都起源於這些早期簡單的生物形態。

隨著生物形態變得更加複雜，並從海洋遷移至陸地，初始的森林和陸生無脊椎動物進化出來。大約2.5億年前的中生代，隨著動植物的逐漸演化，出現了佔統治地位的恐龍類爬行動物和它們的鳥類後代。從6500萬年前至今的新生代，這些爬行動物，不分海陸，又大部分被哺乳動物所替代。在這個時期，開花植物和花粉媒蟲也變得豐富多樣。

大鯢(娃娃魚)——這個非常罕見的大鯢骨架化石曾經被錯認是《聖經》上描繪的大洪水中受害的人類遺骸，直到1812年才被法國解剖學家喬治·居維葉(Georges Cuvier， 1796-1832)鑑定為兩棲動物。

進化的證據

對不同種類的脊椎動物肢骨進行解剖對比後發現，它們雖然具有不同的外形和功能，但卻源自相同的基因和相同的基本發育過程。

蛙——蛙的腿、上臂和指骨是適應游泳而特化了的，大塊的肌肉使其能有力地跳躍，這對捕獵和躲避天敵非常重要。

貓頭鷹——鳥的翅膀由於有附著在上臂和腕骨上的飛行肌而非常有力，並有大大衍變和伸長的指骨。

黑猩猩 ——從解剖學上來講，黑猩猩的上臂和人類的非常相似，但是比例略有不同，大拇指較短而其他手指更長。

海豚 ——鯨和海豚的臂骨變成了鰭狀肢，進化後的臂骨縮短，扁平而有力，而第三根指骨大大加長。

拉馬克理論引領方向

18世紀法國生物學家讓·巴蒂斯特·拉馬克(Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet，Chevalier de Lamark)建立了第一個系統的進化理論，認為高等生物是從較簡單的生物進化而來。基於他對無脊椎動物廣泛的調查，拉馬克認為生物終其一生的食慾、棲息地和交配習慣會使其獲得必要的性狀，失去一些不需要的性狀，而出現的變化可以遺傳給後代。雖然現代遺傳學駁斥了這一“軟繼承”理論，但拉馬克的概念仍然是一個重要的起點，並被蘇格蘭解剖學家、達爾文在愛丁堡的老師羅伯特·格蘭特(Robert Grant) 進一步地發展。達爾文並沒有整個地否定拉馬克的理論，而認為它可以是自然選擇理論的補充。

個體努力 ——拉馬克認為，進化是透過生物個體的努力而逐漸形成的。為了夠到高處的樹葉，長頸鹿的脖子逐漸變長。為了涉水，蒼鷺也要長成長腿。

達爾文和華萊士

加拉帕戈斯地雀 ——達爾文在航海途中收集了不同種的加拉帕戈斯地雀標本，他相信它們都是同一祖先的後裔。

在19世紀中葉，英國博物學家查爾斯·達爾文和阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士(AlfredRussel Wallace) 分別獨立地建立了自然選擇的進化理論。他們都有在熱帶野外工作的經歷。在熱帶環境中，物種高度多樣化，競爭激烈，在不同地區生長的同一物種有不同的體貌特徵。他們都想知道這樣的自然現象是為什麼和如何產生的。在旅途中，華萊士為研究和出售而收集標本。在馬來群島，他系統地闡述了他對生物地理分佈的解釋生物地理學，並認清了進化中自然選擇的作用。同時，作為一位博物學家，達爾文在小獵犬號上對南半球的5年航行考察，為系統闡述他自己的進化理論提供了許多材料。1858年，華萊士和達爾文共同出版了自然選擇的理論，第二年，達爾文拓展了這個理論，出版了他著名的《物種起源》一書。

採集盒 ——達爾文和華萊士都被昆蟲的多樣性所吸引，特別是在熱帶找到的昆蟲。他們都是敏銳的收集者。

科學小知識——第一隻鳥

始祖鳥（外名：Archaeopteryx），是一種生活在侏羅紀晚期的小型恐龍，隸屬於恐爪龍下目，代表了一種恐爪龍類的原始型別。它本被認為是最早的鳥類，但後來發現孔子鳥與遼寧鳥的誕生年代更早，名字是古希臘文中的“古代羽毛”或“古代翅膀”的意思。

古脊椎動物，頭部像鳥，有爪和翅膀，稍能飛行，有牙齒，與爬行動物近似，尾巴很長（尾椎多達二十個），由多根尾椎骨構成，除身上有鳥類的羽毛外，一般認為它是爬行動物到鳥類的中間型別，仍屬於恐龍，出現在侏羅紀。（《現代漢語詞典》，第5版，商務印書館，2010年12月北京第398次印刷）

始祖鳥一開始被認為是鳥類的祖先，現在認為是一種小型獸腳類恐龍，相反，它們並不是鳥類祖先，而極有可能是後期恐爪龍類的祖先。並且生活於侏羅紀的提通階早期，距今約1億5千5百萬到1億5千萬年前。這些標本都只在德國境內發現。化石分佈在德國南部，它的德文名字意指“原鳥”或“首先的鳥”。

現今有11個化石被分類為始祖鳥，它是侏羅紀時期唯一的羽毛證據。再者，由於它們先進的天性及定位，可見它們的起源是更為早期。所有遺骸多被認為是來自獨立的標本。