История палеонтологии изучает последовательность действий по осмыслению жизни на Земле на основе ископаемых остатков живых организмов. Так как в задачу палеонтологии входит изучение живых организмов прошлого, её можно считать областью биологии, но её развитие было и остается тесно связано с геологией и процессом изучения истории самой Земли.
В древние времена Ксенофан (570—480 до н. э.) писал об окаменелостях морских организмов, указывая, что когда-то поверхность земли находилась под водой. В Средние века персидский натуралист Ибн Сина (известный в Европе как Авиценна) в своей «Книге исцеления» (1027) рассуждал об окаменелостях: в ней выдвигалась теория об окаменевших жидкостях (флюидах); в XIV веке её доработает Альберт Саксонский. Китайский натуралист Шэнь Ко (1031—1095) на основании органических остатков окаменевшего бамбука выдвинул теорию о климатических изменениях.
В Европе, в начале периода Новой истории, систематическое изучение окаменелостей стало одним из самых важных изменений в натурфилософии, имевших место во времена эпохи рационализма. Природа окаменелостей и их связь с жизнью прошлого стала более понятна в XVII и XVIII веках. В конце XVIII столетия работа Жоржа Кювье положила конец многолетним спорам о существовании вымирания, и с помощью сравнительной анатомии привела к возникновению палеонтологии как науки. Растущие знания о палеонтологической летописи также сыграли важную роль в развитии геологии, и, в частности, стратиграфии.
В 1822 году редактор французского научного журнала придумал слово «палеонтология» для обозначения процесса изучения древних живых организмов с помощью окаменелостей. В первой половине XIX столетия геологическая и палеонтологическая деятельность становилась все более и более организованной: росло число профессиональных геологов, специалистов по окаменелостям, геологических сообществ и музеев. Это поспособствовало быстрому росту знаний об истории жизни на Земле и прогрессу в создании геохронологической шкалы — он по большей части основывался на наличии ископаемых остатков. По мере накапливания знаний об истории жизни, становилось все более очевидно, что в развитии жизни есть некая последовательность. Данный факт поспособствовал возникновению первых эволюционных теорий о трансформизме. После того как Чарлз Дарвин опубликовал свой труд «Происхождение видов» в 1859 году, палеонтология в основном стала изучать ход эволюции, включая эволюцию людей и теорию эволюции.
К концу XIX столетия палеонтологическая деятельность значительно расширилась, особенно в Северной Америке. Эта тенденция продолжилась в XX столетии: для систематического сбора ископаемых стали доступны новые регионы Земли, о чём свидетельствует ряд важных находок в Китае в конце XX столетия. Было найдено много ископаемых переходных форм, и теперь считается, что существует достаточно доказательств того, как соотносятся разные классы позвоночных друг с другом. Большая часть из этих доказательств основывается на переходных формах. В последние несколько десятилетий XX века возобновился интерес к массовым вымираниям и их роли в эволюции жизни на ЗемлеBowler Evolution: The History of an Idea pp. 351—352. Также вновь возник интерес к кембрийскому взрыву — в этот период произошло развитие схемы строения тела у большинства типов животных. Обнаружение окаменелостей эдиакарской биоты и развитие палеобиологии позволило расширить область знаний об истории жизни далеко за кембрийский период.
До XVII столетия Ещё в VI веке до н. э. греческий философ Ксенофан Колофонский (570—480 до н. э.) признал, что некоторые окаменелые раковины были остатками моллюсков; они, по его мнению, доказывали, что тогдашняя суша когда-то находилась под водойDesmond p. 692—697.. Леонардо да Винчи (1452—1519) в одной неопубликованной записке также сделал вывод, что некоторые окаменевшие морские раковины являются остатками моллюсков. Однако окаменелости в обоих случаях были цельными остатками ракообразных: они слабо отличались от живых видов, и поэтому их легко можно было идентифицироватьRudwick The Meaning of Fossils p. 39.
В 1027 году персидский натуралист Ибн Сина (известный в Европе как Авиценна), в своей «Книге исцеления» предложил объяснение окаменению ископаемых остатков. Ибн Сина переработал идею Аристотеля — согласно которой причина лежала в испарении — в теорию окаменевших жидкостей (succus lapidificatus). В XIV веке она была доработана Альберт Саксонским, и к XVI веку в целом была признана большинством натуралистовRudwick The Meaning of Fossils p. 24.
Шэнь Ко (1031—1095) из Империи Сун, опираясь на морские окаменелости, найденные в горах Тайханшань, сделал вывод о существовании геологических процессов, таких как геоморфология, и о постепенном смещении береговых линийShen Kuo,Mengxi Bitan (梦溪笔谈; Dream Pool Essays) (1088). Ко, опираясь на результаты наблюдений за окаменевшим бамбуком, найденным в подпочве Яньаня, провинции Шэньси, приводил доводы в пользу теории постепенного изменения климата, так как провинция Шэньси находилась в сухой климатической зоне, в которой бамбук не росNeedham, Volume 3, p. 614..
В результате нового акцента на наблюдении, классификации и каталогизации природы, европейские натурфилософы XVI столетия начали создавать обширные коллекции ископаемых объектов (а также коллекции видов растений и животных), которые, с целью упорядочивания, часто хранились в специально построенных шкафчиках. В 1565 году Конрад Геснер опубликовал труд по окаменелостям, в котором содержалось первое детальное описание такого шкафчика и коллекции. Коллекция, которую Геснер использовал при написании своей работы, принадлежала члену огромной корреспондентской сети. На протяжении XVI столетия такие неформальные сети среди натурфилософов и коллекционеров начали играть все более и более важную роль. Они являлись предтечами научных сообществ, которые начали возникать в XVII столетии. Коллекции окаменелостей и корреспондентские сети способствовали развитию натурфилософииRudwick The Meaning of Fossils pp. 9-17.
Однако большинство европейцев XVI века не признавали окаменелости остатками живых организмов. Слово «фоссилия» в переводе с латинского означает «выкопанный». Этот термин применялся ко многим камням и камнеподобным предметам, и при этом не учитывалось, что они могли иметь органическое происхождение. Писателей XVI века, таких как Геснер и Георгий Агрикола, больше интересовала классификация предметов по их физическим и мистическим свойствам, чем выяснение их природыRudwick The Meaning of Fossils pp. 23-33. К тому же, натурфилософия того времени поощряла альтернативные толкования природы окаменелостей. И аристотелевская, и неоплатоновская школы философии поддерживали идею того, что каменистые предметы могут расти внутри земли, чтобы походить на живых существ. Неоплатоновская философия утверждала, что между живыми и неживыми предметами может быть родство, которое и порождает сходство. Аристотелевская школа утверждала, что семена живых организмов могут попадать в землю и создавать предметы, похожие на эти организмыRudwick The Meaning of Fossils pp. 33-36.
XVII столетие
В эпоху рационализма фундаментальные изменения в натурфилософии повлияли и на анализ окаменелостей. В 1665 году Афанасий Кирхер в своем трактате «Mundus subterraneus» приписал гигантские кости вымершей расе людей-великанов. В тот же год Роберт Гук опубликовал «Микрографию» — иллюстрированную коллекцию своих наблюдений с использованием микроскопа. Одно из таких наблюдений называлось «Об окаменевшей древесине и других окаменевших телах»: в нём содержалось сравнение между обыкновенной и окаменевшей древесиной. Он пришел к выводу, что окаменевшая древесина являлась обыкновенной древесиной, которая была вымочена в «воде, содержавшей каменные и почвенные частички». Дальше он предположил, что несколько окаменевших морских раковин были образованы из простых раковин благодаря схожему процессу. Он выступил против царившего мнения, что такие предметы являются «камнями, созданными некой исключительной силой (Plastick virtue), покоящейся в самой земле».Hooke Micrographia observation XVII Гук считал, что окаменелости были доказательством истории жизни на Земле, и писал в 1668 году:
…если обнаруженные монеты, медали, погребальные урны, памятники известным личностям, города, или утвари признаются неоспоримым доказательством того, что такие люди или вещи существовали в прошлом, то окаменелости можно смело считать таким же равноправными доказательствами того, что такие растения или животные существовали в прошлом… и [они] являются истинным универсальным признаком, понятным всем мыслящим людям.Bowler The Earth Encompassed (1992) pp. 118—119
Гук был готов признать вероятность того, что некоторые такие ископаемые являются исчезнувшими видами, возможно вымершими вследствие геологических катастроф.
В 1667 году Нильс Стенсен написал доклад о вскрытии акульей головы. Он сравнил зубы акулы с распространенными окаменевшими предметами, известными как «каменные язычки» (tongue stones). Он заключил, что данные окаменелости в прошлом были зубами акулы. Стенсен затем заинтересовался проблемой окаменелостей. Чтобы опровергнуть некоторые аргументы, отрицавшие их органическое происхождение, он начал изучать горные пласты. Результат его работы был опубликован в 1669 году под названием «Предварительное изложение диссертации о твёрдом, естественно содержащемся в твёрдом» (). В ней Стенсен четко провел различие между предметами, такими как горные кристаллы, которые действительно образовывались в горной породе, и предметами вроде окаменевших раковин и акульих зубов, которые образовывались вне пластов. Стенсен понял, что определённые типы пластов образовывались благодаря последовательному отложению горизонтальных слоев осадочной породы, и что окаменелости были остатками живых организмов, которые оказались погребенными в отложениях. Стенсет, как и почти все натурфилософы XVII века, считал, что возраст Земли насчитывает всего несколько тысяч лет, и поэтому он объяснил факт присутствия морских организмов вдалеке от моря библейским потопомRudwick The Meaning of Fossils pp 72-73.
Несмотря на огромное влияние «Предварительного изложения», натуралисты, такие как Мартин Листер (1638—1712) и Джон Рэй (1627—1705), продолжали подвергать сомнению органическое происхождение некоторых окаменелостей. Их особенно интересовали такие объекты как аммониты, которые не были похожи ни на один известный вид живых существ, но которые, по утверждению Гука, являлись органическими. Это могло объясняться вымиранием, но им было сложно признать эту версию ввиду философских и религиозных взглядовRudwick The Meaning of Fossils pp 61-65. В 1695 году Рэй, в письме уэльскому натуралисту Эдварду Ллуйду, жаловался на такие взгляды:
…за ними тянется воз последствий, который опровергает историю новизны мира, поданную в Писании. Они, по меньшей мере, опровергают общепризнанное (и достаточно обоснованное) среди святых и философов мнение, что со времен первого созидания, ни один вид растений и животных не был утерян, ни один вид не был создан.Bowler The Earth Encompassed (1992) p. 117
XVIII столетие Жорж Бюффон в своей работе 1778 года «Эпохи природы» сослался на обнаруженные в северной Европе окаменелости тропических видов животных, таких как слоны и носороги, как на доказательство теории того, что Земля изначально была гораздо горячее, чем сейчас, и что она постепенно охлаждалась.