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自第一个动物出现以后，动物就逐渐形成了各式各样的外形和生活方式。这个发展的过程叫作进化，所有动物都历经进化。
在还未对化石进行科学研究以前，人们认为，世界连同现存的所有生命形式是一起被创造出来的，从来没有变过。打个比方，也就是说世界上一直都只有两种大象，大约3700种蜥蜴和大约9450种鸟类。但是当史前动物的化石被挖掘面世之后，这种观点就变得越来越站不住脚了。
史前动物是如何适应这个世界，又是缘何绝迹的呢？进化论给了我们答案。如果生物总是繁殖出跟它们一模一样的后代，那么每一个物种都将永远保持不变。幼年动物长大以后，它们的大小形状与父母完全一样，生活方式也没有任何改变。但这并不是自然界的运行法则。生物是变化多端的，它们会把这些变异遗传给它们的后代。
这些变异往往都比较微小，但是却能产生一些深远的影响。例如，如果一只蜥蜴的视力比平均水平好一点点，那么它就能够更好地觅食。与处在平均水平的蜥蜴相比，这只蜥蜴就会吃得更好，活得更健康。也就是说，会更有可能受到异性的青睐而进行交配繁殖。因为动物在繁殖的时候会将变异传递下去，那么它们的后代中也就会有许多个体的视力高于平均水平，而这些个体也会将变异继续遗传给它们的后代。视觉敏锐的蜥蜴就会逐渐变得普通起来，高于平均水平的视力也就成为该物种共有的特征，这个物种也因此得到了进化。
三叶虫存在了3亿多年，在这期间，进化出的种类也千差万别。它们每一种都有自身的特色，产生了一系列适合其独特海床生活的适应性变化。古生物学家经常能够通过观察岩层中所含有的三叶虫来标定岩层的年代。
大象和它们的亲缘动物起源于4000多万年前同一个物种。一些化石表明，在这4000多万年的进化过程中，起码产生了350多个不同的种类。上图展示了其中的几个类，从左至右依次是：始乳齿象，站立高度大约有2.5米；嵌齿象，鼻子和獠牙相对短小；恐象，下颌处的獠牙向后弯曲；铲齿象，下颌处的牙齿像一个铲子；而拥有“帝王猛犸象”之称的巨象猛犸则有着长长的鼻子和向前弯曲的獠牙，看起来更接近于现代大象。上述这些动物分属于几个不同的支系。
这种变异背后的驱动力量被称为自然选择，是大自然挑选出了那些更适于生存的优势个体。自然选择在生命伊始就开始了，此后一直都在挑选着那些有用的变异。
进化是一个非常缓慢的过程，那些细微的变异需要经历长时间的积累才会产生可见的效应（简单有机生命体是个鲜有的例外，如细菌，因为它们繁殖得实在太快了）。在漫长的时间长河里，就连当初最微小的变异也开始累积起来，造成了动物在体态和行为方面的重大改变。
随着一代代的遗传与继承，当变化积累到足够大的时候，一个全新的物种形成了。或者，这些变化会使原始的物种分裂成为几个不同的群系。如果这个种群系只在内部进行交配繁殖而产生隔离的话，那么就会有两种甚至更多的新物种取代原来的物种了。
在自然界中，不同物种之间通过相互竞争得到它们所需要的物质，如繁衍所需的食物和领地。如果两个物种的生活习性相近，那么它们之间的竞争就变得激烈。这场争夺可能会历经几个世纪或者数千年，但是结果只有一个：一个物种占了上风，而另一个物种则处于劣势，最终还可能会走向灭亡。
灭绝是生命的自然。一般来说，这个过程发生得非常缓慢，而且能够与新出现的物种达成平衡。但是灭绝也会发生突然的波动，当生存环境发生突变的时候，成千上万甚至几百万的物种就会顷刻覆灭。很多生物学家认为，我们现在就生活在这样的波动中。
