难得一见的好问题，可惜古生物不是我的强项，趁别人没来赶紧先抛砖引玉。
化石是生物在岩石里留下的痕迹，而生命进化的历史无法覆盖整个地球的历史。地球的历史有46亿年，根据推测，生命最早可能起源于42亿年前，而目前我所知道的没有太大争议的最早的化石来自大约35亿年前，因此，化石只能用来（以生命发展的视角）讲述35亿年前至今的地球历史。
下面要提到很多地质年代，先放个年代表在这里：
接下来是我认为最有代表性的20种生物的化石：
1. 叠层石
Stromatolite 澳大利亚西部
如果用人类的历史去类比地球的历史，那么40亿年以前的地球历史属于传说时代，没有明确的记载，只有人们根据零散的线索进行的推测。而40亿年以来的太古宙和元古宙则是有一定可信程度的上古史——或者说，信史的开端，而生命的出现就是重要的史料。图中是一枚来自澳大利亚西部的叠层石化石，形成于大约35亿年前的太古宙，是目前没有争议的最早的生命遗迹之一。叠层石是由藻类等微生物经一系列生物作用而造就的沉积物层状堆积构造。澳大利亚的西海岸是寻找早期生命化石的热门地点，有许多有关早期生命的微生物和藻类化石都是在这里发现的，包括我们系的教授John Valley也在澳大利亚西部发现了大约34亿年前的微生物化石。地球早期的环境是非常恶劣且不稳定的，极快的自转速度、忒亚星的撞击、频繁的陨石撞击（LHB）、初始大气的逃逸等等事件地球都曾经历过。大约在44亿年前，地球上有了液态水，而到了35亿年前，生命已经发展到了叠层石的水平，这说明，此时地球的环境不再是那种地狱式的极端环境了。
2. 蓝细菌
Cyanobacteria 澳大利亚西部
这是最早的争议不大的蓝细菌的化石，同样来自澳大利亚西部，年代为27亿年。蓝细菌是地球上最早的能进行光合作用的微生物之一。蓝细菌等生物的出现标志着光合作用的诞生，从此它们开始改变地球大气层的成分，为大气层提供更多的氧气，为后来生命在地球上的繁衍打下了基础。大致也是这个时期，地球的板块构造运动启动，火山活动为地球的大气层带来了二氧化碳。二氧化碳是温室气体，它有一个非常重要的作用——给地球保温。这样一来，地球就具备了发展出更高级生命形式的基本条件。
3. 早期真核生物
Eukaryotes 中国燕山
地球进入元古宙之后，最初的大陆已具雏形。在高空中，臭氧层已经初步形成。地球的这些发展为生命向更多样的形式发展奠定了基础。15.6亿年前的元古宙中期，生命已经进化到了比较高级的形式，比如前几年中国燕山地区就发现了这个大到几乎肉眼可见的复杂多细胞生物的化石。不过，此时地球的环境不能说是最适宜的，在漫长的元古宙期间，地球经历了两次极大规模的冰川期——休伦冰川期和成冰纪冰川期。我们将它们称为两次雪球地球事件，因为当时地球上的大部分区域都被覆盖在冰川之下。同样也是在元古宙期间，世界各地的陆块分分合合，先后形成了两次超级大陆——哥伦比亚大陆和罗迪尼亚大陆。在这一漫长的过程中，生命的进化还是相当缓慢的。
4. 三叶虫
Trilobite 中国云南
漫长的前寒武纪结束以后，地球于5.4亿年前进入了显生宙。显生宙，顾名思义，就是一个充满生命的时代。显生宙开始的标志就是寒武纪生命大爆发，生物发生了大规模的分化，形成了许多门类的新物种。从此，地球告别了上古史，进入了辉煌的古代史阶段。说到寒武纪的古生物，人气最高的当属三叶虫了。三叶虫是一种广泛分布于世界各地的节肢动物，它的历史基本贯穿了整个古生代。图为云南澄江发现的三叶虫化石。
5. 丰娇昆明鱼
Myllokunmingia 中国云南
进入寒武纪以后，生命的演化继续进行。寒武纪时期，中低纬度地区的陆地附近出现了许多阳光充足、富含营养的浅海海域，为远古海洋生物提供了很好的栖息地。在5.2亿年前的大海里，脊椎动物登上了历史的舞台。图中所示的化石属于一条仅有不到3厘米长的鱼类，但它却是目前已知的最早的脊椎动物之一——丰娇昆明鱼。它同样来自云南澄江附近。
6. 裸蕨类植物
Hostinella 波兰
在大约4.3亿年前的奥陶纪晚期，地球迎来了最早的植物。图为发现于波兰境内的早期植物化石。不过，有科学家认为，这些早期植物的大规模出现，吸收固化了大量的二氧化碳，结果导致地球的气温一落千丈，进入了地球历史上的又一次大型冰川期——安第斯-撒哈拉冰川期。
7. 羊角蕨
Horneophyton 德国明斯特
植物的下一次发展发生于志留纪时期，此时，维管植物出现在地球上。我们今天能看到的多数常见植物都属于维管植物，包括所有的蕨类和种子植物。而它们的大规模繁衍，也标志着安第斯-撒哈拉冰川期的终结。所以这场大冰川期可谓是成也植物败也植物。冰川期终结的具体原因还有争议，不过比较靠谱的说法是，此时的地球上造山运动逐步频繁起来，因此火山活动比较多，释放出的二氧化碳给地球增温了。冰川期结束以后，地球的陆地逐渐被绿色覆盖。图为德国的羊角蕨植物细胞化石，是早期维管植物中的一种，出现于大约4.2亿年前，并在泥盆纪期间灭绝。这些植物的出现，让此前一度波动的地球气候和环境稳定了下来，为更多的生物进化提供了舞台。
8. 新翼鱼
Eusthenopteron 加拿大魁北克省
到了泥盆纪，地球气候温暖，鱼类在海洋里找到了自己的存在感，而陆地上则有茂密的植物，早期的森林业已出现。不过此时的陆地上还没有动物。到了泥盆纪的后期，鱼类的一支开始向陆地进军了，其中最具代表性的要数新翼鱼。它们的鱼鳍已经进化出了一些陆生动物四肢的特征。
9. 鱼石螈
Ichthyostega 苏格兰
继新翼鱼以后，动物进军陆地的下一个代表性物种是鱼石螈。鱼石螈最初发现于苏格兰，是一种介于鱼类和两栖类之间的动物，生活于泥盆纪，被认为是最早登陆的动物之一。但是就在动物尝试征服陆地的时候，泥盆纪后期却发生了因缺氧而导致的海洋生物大灭绝事件。同时，地球的气温再度下降，在泥盆纪末期进入了卡鲁冰川期。这或许和陆地上大规模出现的树木和森林有关，或者与澳大利亚的陨石撞击事件有关，或者与西伯利亚的Viluy大火成岩省的形成有关（大规模火山喷发会释放二氧化硫，它会在大气层里形成硫酸盐气溶胶并导致降温；火山喷发虽然会释放二氧化碳，但同时释放出来的玄武质岩浆岩会在化学风化的时候消耗更多的二氧化碳，从而导致降温）。图为鱼石螈化石的复原图。
10. 节胸蜈蚣的痕迹化石
Arthropleura 加拿大东部
接下来是气候更加温暖湿润的石炭纪。对于很多人来说，石炭纪可能是最可怕的时代，因为这一时期是地球历史上的巨型昆虫和节肢动物统治时期，地球上到处都是长达数十厘米的大虫子，比如图中的痕迹化石就是一只长达半米的大蜈蚣留下的。不过对于地球的历史来说，石炭纪也是十分重要的一环。这一时期，动物的卵中形成了羊膜结构；植物已经在陆地上完全站稳了脚跟，森林十分繁茂，许多植物在死后堆积掩埋在泥沼里，几经周折之后最终形成了煤炭，为人类文明的工业化提供了基础。也是这一时期，各块大陆再度聚集在一起，形成了距今最近的超级大陆——泛大陆（盘古大陆）。
11. 异齿龙
Dimetrodon 美国俄克拉荷马
二叠纪是古生代的最后一个纪，此时的泛大陆已经形成，地球上所有的主要陆地都连成了一片。而在陆地上，一些个头不小的动物开始游荡，其中最经典的要属异齿龙。很多人会把异齿龙误认为是恐龙（尤其是棘龙-Spinosaurus），实际上它们和恐龙之间关系不大。它们是介于哺乳动物和爬行动物之间的物种，其关系甚至和哺乳动物更加接近。它们是二叠纪的陆上霸主，处于食物链的顶端，不过到了二叠纪中期它们就消失了。而等待二叠纪大部分其它生物的则是发生在二叠纪末期的大灭绝事件。这次大灭绝是地球历史上5次大灭绝中物种损失最惨重的一次，因此在英语环境下，很多人直接将它称作『大死亡事件』（The Great Dying）。当二叠纪的诸多生物们大死亡事件里谢幕之后，真正的恐龙时代就快要悄悄地来临了。
12. 摩尔根兽
Morganucodon 威尔士
你以为现在马上要开始说恐龙？不对，这里有一个重要角色需要先介绍，那就是——哺乳动物的祖先摩尔根兽。摩尔根兽是目前已知的最早的哺乳动物之一，出现于二叠纪的威尔士地区，中国云南也发现过它的近亲。在这之前，地球上还出现过一种隐王兽，但它和哺乳动物之间的具体联系还有争议，因此目前我们一般认为，摩尔根兽是哺乳动物的先驱者。三叠纪，泛大陆处于其生命的后期阶段，大陆内部远离海洋，环境干燥，水源稀缺。尤其是后期，古特提斯海完全闭合，中大西洋的大火成岩省也不断地喷发出洪流玄武岩，导致气候愈发地炎热干旱。很多大型的动物（比如水龙兽和原鳄等）无法生存，逐渐地衰落、灭绝。而摩尔根兽则因为其身体小巧，需水量少，因而在如此恶劣的环境中为哺乳动物留下了火种。当然，同样幸存下来的还有早期的小型恐龙——比如虚形龙，以及学会了追逐雨水而迁徙的大型恐龙——板龙。
13. 沛温翼龙
Preondactylus 意大利北部
那么现在该讲恐龙了吗？不行，还得再等等，因为还有一个重要角色要说呢，那就是最早征服天空的脊椎动物——始翼龙（Eopterosauria），其中包括最为著名的陪天翼龙（Peteinosaurus）和图中的沛温翼龙（都来自意大利）。最早学会飞的动物大概是石炭纪早期出现的带翅膀的昆虫，但它们能够飞行的高度有限。真正征服天空的，是出现于三叠纪的沛温翼龙等始翼龙。它拥有一条长长的尾巴，还有已经进化得比较完全的翼。
14. 腕龙
Brachiosaurus美国科罗拉多
现在终于可以讲恐龙了。三叠纪是恐龙时代的开端，但三叠纪的恐龙并不是唯一的优势物种，它们还面临着一些别的动物的竞争。不过到了侏罗纪，恐龙就正式成为了霸主。地球进入侏罗纪时代，环境不再像三叠纪那样干燥，因为泛大陆的南北裂解让海洋能够伸入陆地之间，增加了陆地的降水量，从而为植物和动物提供了生存的必需品，扩大了动物宜居环境的范围。一些体态巨大的恐龙能够繁衍生息。因为斯皮尔伯格的缘故，在普通大众心中侏罗纪基本可以和恐龙时代划等号了。侏罗纪时代最典型的地层之一是美国西部的莫里森组，在那里，人们发现了剑龙、异特龙和梁龙等人们耳熟能详的恐龙，当然也包括腕龙——侏罗纪恐龙的代表性物种，也是恐龙在人们心中的经典形象之一。
15. 始祖鸟
Archaeopteryx 德国南部
翼龙最先征服了天空，不过笑到最后的是鸟类。自从1970年代的恐龙文艺复兴以来，鸟类是由恐龙的一支进化而来这一观点已被古生物界的主流所接受。而始祖鸟就是介于恐龙和鸟类之间的一个过渡物种，也被当做是早期鸟类的代表。不过，它并不是现代鸟类的直系祖先。始祖鸟生活在侏罗纪时代的德国南部，那时候，德国南部靠近赤道地区，也就是泛大陆南北开裂之处，那里有一些比较高的海岸植物，始祖鸟进化出了最早的羽毛，在这些树木之间进行短距离滑翔。海咸河淡，鳞潜羽翔，始祖鸟虽然不是现代鸟类的直系祖先，却为后来带有羽毛的动物征服天空做好了准备。
16. 霸王龙
Tyrannosaurus Rex 美国怀俄明
据说（来源存疑，我听别人说的）有人曾在美国做过一个调查：当对中小学生提到恐龙时，他们第一个想到的是哪种恐龙。调查的结果是，9成以上的孩子们会回答霸王龙，而剩下的1成里，半数以上会说三角龙。可见，霸王龙是人们第一印象里最具代表性的恐龙，而三角龙以极大的劣势排在第二。其实，霸王龙和三角龙都是恐龙时代末期才出现的恐龙。它们生活于白垩纪末期，也见证了恐龙帝国的覆灭。和侏罗纪温和的环境相比，白垩纪（尤其是后期）就要狂野许多——频繁的火山活动（比如印度的德干暗色岩最初阶段的爆发）释放了大量的温室气体，让地球处在一个高温期；快速的海底扩张让海盆的容积减小（新形成的海洋地壳密度较小，会『浮』得比较高，因此会减小海洋的深度），从而将海水排开到了陆地上，形成了陆间的浅海。海底发生的几次缺氧事件导致了海洋生物的衰减。随着环境的恶化，恐龙帝国江河日下，直到6600万年前，DUANG，一颗小行星撞上了墨西哥的尤卡坦半岛，为恐龙时代以及中生代彻底画上了句号。从此，地球告别了古代史，进入了它的近代史阶段——新生代。
17. 古鲸
Archaeoceti 巴基斯坦
爬行动物的黄金期随着恐龙的灭绝而一去不返，哺乳动物在新生代迎来了自己的春天。在新生代早期，地球的气候经历了一段温暖期，其中包括PETM极热事件和早古新世温暖期这样的气温较高的时期。鲸豚类的祖先——古鲸鱼——开始畅游在当时温暖的近岸浅海里，代表哺乳动物迈出了重新征服大海的第一步。
18. 猎猫（剑齿虎的一种）
Nimravidae 美国佛罗里达
随着新生代早期的温暖期结束，地球在渐新世进入了一个低温期。北美的两次超级火山爆发让空气中充满了火山灰，从而遮蔽了一部分阳光。德雷克海峡的开裂让环绕南极洲大陆的寒流——西风漂流——正式形成，在它的隔离下，温暖的海水无法靠近南极大陆，从而让南极洲更加寒冷，形成了冰盖。冰盖增加了地球的反照率，把更多的太阳光反射回太空。这两件事情加起来，导致了地球的降温。不过，在这场降温的同时，大型肉食哺乳动物在陆地上扩散了开来，其中包括剑齿虎。剑齿虎其实分为很多种，《冰河时代》里的那只剑齿虎其实是一只斯剑虎，属于剑齿虎中出现较晚的品种，此时还没有，这一时期代表性的剑齿虎名叫猎猫，图为发现于佛罗里达州的猎猫化石的素描。不管怎么说，曾经在恐龙时代只能在夹缝里苟且生存的哺乳动物，如今逐渐爬到了食物链的上层，进化出了又强壮又敏捷的超级猎杀者。
19. 露西-阿法尔南方古猿
Lucy, the Afar Southern Ape 埃塞俄比亚
在320万年前的上新世晚期，地球的温度持续下降。此时在相对温暖的低纬度地区，一种新的物种悄悄地登上了舞台。它们就是被追认为早期人类的南方古猿。其中，图上的化石是1970年代于埃塞俄比亚出土的AL 288-1号阿法尔南方古猿标本，因为它相对完整，因此被人起了个外号叫露西，并在很长一段时间内被追认为人类的祖先。人类出现了，地球进入了它的现代史。在此后的几百万年里，人类逐渐爬到了食物链的顶端，并终将进入文明时代乃至工业时代，从而能够对地球的环境产生明显的影响。
20. 猛犸象
Mammoth 美国密歇根
地球在第四纪进入了最近的一次大冰川期，北半个北美洲和欧亚大陆的北部都被冰盖所覆盖，被俗称为冰河时代。冰河时代最具代表性的动物是猛犸象，它们曾广泛地分布于北美洲和欧亚大陆的北部。它们拥有覆盖全身的长毛和很厚的脂肪层，因此能够适应冰河时代寒冷的环境。猛犸象也是早期的人类亲眼见过而且猎杀过的古生物。冰河时代在大约21000年前达到了最后一次极盛期，然后在大约18000年前结束。从此，地球进入了全新世。根据现在的发现，最后一批猛犸象撑到了公元前4000年左右，那时候人类的古文明已经形成，古埃及人已经开始修建金字塔了。猛犸象的灭绝和环境变化有关，也和人类活动有关。猛犸象的谢幕标志着地球进入了它的当代史，接下来地球上的大部分故事基本上就归历史学、考古学、历史地理学管了。
参考
Ahlberg, Per Erik, Jennifer A. Clack, and Henning Blom. “The axial skeleton of the Devonian tetrapod Ichthyostega.”Nature437.7055 (2005): 137.
Baskin, Jon A. “Barbourofelis (Nimravidae) and Nimravides (Felidae), with a description of two new species from the late Miocene of Florida.”Journal of Mammalogy62.1 (1981): 122-139.
Berman, David S. “A new species of Dimetrodon (Reptilia, Pelycosauria) from a non-deltaic facies in the lower Permian of north-central New Mexico.”Journal of Paleontology(1977): 108-115.
Briggs, Derek EG, A. Guy Plint, and Ron K. Pickerill. “Arthropleura trails from the Westphalian of eastern Canada.”Palaeontology27.4 (1984): 843-855.
Carpenter, Kenneth. “Variation in Tyrannosaurus rex.”Dinosaur Systematics: Perspectives and Approaches(1990): 141-145.
Carpenter, Kenneth, and Virginia Tidwell. “Preliminary description of a Brachiosaurus skull from Felch quarry 1, Garden Park, Colorado.”Modern Geology23 (1998): 69-84.
Cascales‐Miñana, Borja, et al. “An alternative model for the earliest evolution of vascular plants.” Lethaia. 2019
Cote, S., et al. “Vertebral development in the Devonian sarcopterygian fish Eusthenopteron foordi and the polarity of vertebral evolution in non-amniote tetrapods.”Journal of Vertebrate Paleontology22.3 (2002): 487-502.
Dalla Vecchia, Fabio Marco. “New observations on the osteology and taxonomic status of Preondactylus buffarinii Wild, 1984.”BOLLETTINO-SOCIETA PALEONTOLOGICA ITALIANA36 (1997): 355-366.
Degan, S. H. U. “Cover: The earliest-known and most primitive vertebrates on the Earth—Myllokunmingia fengjiaoa (upper), Zhongjianichthys rostratus (middle), Haikouichthys ercaicunensis.”Chinese Science Bulletin48.8 (2003): 725-735.
Gingerich, Philip D. “Land-to-sea transition in early whales: evolution of Eocene Archaeoceti (Cetacea) in relation to skeletal proportions and locomotion of living semiaquatic mammals.”Paleobiology29.3 (2003): 429-454.
Johanson, Donald C., et al. “Morphology of the Pliocene partial hominid skeleton (AL 288‐1) from the Hadar formation, Ethiopia.”American Journal of Physical Anthropology57.4 (1982): 403-451.
Kermack, K. A., Frances Mussett, and H. W. Rigney. “The skull of Morganucodon.”Zoological Journal of the Linnean Society71.1 (1981): 1-158.
Ostrom, John H. “Archaeopteryx and the origin of birds.”Biological Journal of the linnean Society8.2 (1976): 91-182.
Rasmussen, Birger, et al. “Reassessing the first appearance of eukaryotes and cyanobacteria.”Nature455.7216 (2008): 1101.
Salamon, S. A., et al. “Putative late ordovician land plants.”New Phytologist218 (2018): 1305-1309.
Schopf, J. William, et al. “Evidence of Archean life: stromatolites and microfossils.”Precambrian Research158.3-4 (2007): 141-155.
Steiner, Michael, et al. “The Lower Cambrian of eastern Yunnan: trilobite-based biostratigraphy and related faunas.”Acta Palaeontologica Sinica40.SUPP (2001): 63-79.
Zhu, Shixing, et al. “Decimetre-scale multicellular eukaryotes from the 1.56-billion-year-old Gaoyuzhuang Formation in North China.”Nature communications7 (2016): 11500.
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：叶山Shan Ye
【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。
点击下载
延伸阅读：
小白想挖化石，应该怎样入门？