Целое животное может подвергнуться окаменению лишь в исключительно редких случаях. В таком виде найдены жабы и другие животные около Quercy во Франции, организм которых был насыщен солями фосфорной кислоты. Мягкотелые животные могли оставить отпечатки в мягкой породе, которые затем окаменевали. В таком виде сохранились, например, отпечатки медуз, тело которых, как известно, имеет желеобразную консистенцию. В других случаях от животных может остаться тонкий слой угля, который довольно точно отображает их первичную форму. Иногда же организм, затопленный в отложениях, подвергается разрушению, а оставшееся пустое пространство в дальнейшем может заполниться минеральными субстанциями, образуя, таким образом, его слепок.
Чаще всего, однако, то, что мы находим как окаменелости, это твердые части давних организмов. От позвоночных животных обычно остаются кости и зубы. Древняя твердая ткань, состоящая из солей угольной и фосфорной кислоты, остается на месте, а мягкие части разрушаются и после них остаются пустые пространства, которые затем могут заполниться минеральными субстанциями, чаще всего кремнеземом или углекислым кальцием. Поэтому ископаемые кости обычно весят гораздо больше свежевыпрепарированных костей, и могут быть окрашены в различные цвета.
Также и панцири животных, построенные из карбоната кальция, часто сохраняются неизменными. Иногда же материал панциря растворяется, а свободное пространство заполняется кремнеземом с образованием слепка. Хитиновые части насекомых, пауков и других построены из очень стойкого материала и могут сохраняться не изменяясь. У позвоночных животных иногда можно найти слепки черепа, заполненные минеральными субстанциями, тогда, как сами кости могут подвергнуться разрушению.
От давних организмов, живших в минувшие геологические эпохи, остались не только следы в виде частей их тела, главным образом костей и зубов. Сохранились отдельные стадии их развития, найдены, например, окаменевшие яйца пресмыкающихся - динозаров, окаменевшие экскременты, так называемые копролиты, и даже следы животных, оставшиеся на мягком грунте, который со временем преобразовался в сохранившиеся до настоящего времени горные породы.
На основании этих данных палеонтолог может составить себе представление не только о величии и форме вымерших видов животных, но и об их образе жизни, пище, которой они питались и так далее. По найденным костям животных можно реконструировать их мягкие части. Однако это трудная задача и реконструкция не во всех случаях заслуживает доверия. В настоящее время палеонтология обладает часто сложными методами извлечения окаменелостей из горных пород и соответствующей их консервации. Иногда палеонтолог приготавливает очень тонкие шлифы, чтобы ближе познакомиться со строением организмов и их частей.
С дидактической точки зрения все доказательства, которые нам представляет палеонтология, можно изложить в трех основных пунктах. На приведенном эскизе, позаимствованном у Симпеона, представлено увеличивающееся богатство разных форм животных и растений на протяжении очередных этапов истории нашего земного шара (рис. 32). По мере исследования окаменелостей от наиболее давних до все более близких нам времен, отмечаем увеличение количества типов животных и растений, увеличение количества форм и все более высокие ступени их организации.
Одновременно организмы приспосабливаются к жизни во все более новых средах. Вначале мы встречаем организмы, жившие исключительно в море, затем наступает заселение суши. Жизнь завоевывает все более новые среды и в этом выражается ее экспансия. Сухопутные растения и животные постепенно занимают области, отличающиеся разным климатом, разной влажностью, некоторые животные приспосабливаются к жизни в земле, другие приобретают способность к полету, третьи же приспосабливаются к жизни в пресных и соленых водах.
Рис. 32. Экспансия жизни; по Дж. Г. Симпсону. (* - соответствует каменноугольному периоду).
Приспособление к различным средам влечет за собой все большую специализацию организмов. Вид животных, который питается десятью разными видами растений, может эволюционно преобразоваться в десять новых видов, из которых каждый будет питаться только одним отдельным видом растений (Симпсон). Следует помнить, что экспансия жизни сама создает новые среды, которые в свою очередь могут быть заселены новыми видами. Так, например, вначале должны были появиться деревья, образующие леса, а затем эволюционным путем развились растения, называемые эпифитами, для которых деревья являются опорой. В свою очередь в зарослях этих эпифитов могут жить различные виды животных, приспособленные к этой новой среде.