Indem die Hebungen und Senkungen verschiedener Gegenden im Laufe von Jahrmillionen vielfach miteinander wechseln, kommt bald dieser bald jener Teil der Erdoberfläche über oder unter den Spiegel des Meeres. Es gibt vielleicht keinen Oberflächenteil der Erdrinde, der nicht infolgedessen schon wiederholt über oder unter dem Meeresspiegel gewesen wäre. Durch diesen vielfachen Wechsel erklärt sich die Mannigfaltigkeit und die verschiedenartige Zusammensetzung der zahlreichen neptunischen Gesteinschichten, welche sich an den meisten Stellen in beträchtlicher Dicke übereinander abgelagert haben. In den verschiedenen Geschichtsperioden, während deren die Ablagerung stattfand, lebte eine mannigfach verschiedene Bevölkerung von Tieren und Pflanzen. Wenn die Leichen derselben auf den Boden der Gewässer herabsanken, drückten sie ihre Körperform in dem weichen Schlamme ab, und unverwesliche Teile, harte Knochen, Zähne, Schalen usw. wurden unzerstört in demselben eingeschlossen. Sie blieben in dem Schlamm, der sich zu neptunischem Gestein verdichtete, erhalten, und dienen nun als Versteinerungen zur Charakteristik der betreffenden Schichten. Durch sorgfältige Vergleichung der verschiedenen übereinander gelagerten Schichten und der in ihnen erhaltenen Versteinerungen ist es so möglich geworden, sowohl das relative Alter der Schichten und Schichtengruppen zu bestimmen, als auch gewisse Hauptmomente der Phylogenie oder der Entwicklungsgeschichte der Tier- und Pflanzenstämme empirisch festzustellen.
Die verschiedenen übereinander abgelagerten Schichten der neptunischen Gesteine, welche in sehr mannigfaltiger Weise aus Kalk, Ton und Sand zusammengesetzt sind, haben die Geologen gruppenweise in ein ideales System zusammengestellt, welches dem ganzen Zusammenhange der organischen Erdgeschichte entspricht, d. h. desjenigen Teiles der Erdgeschichte, während dessen organisches Leben existierte. Wie die sogenannte „Weltgeschichte“ in größere oder kleinere Perioden zerfällt, welche durch den zeitweiligen Entwicklungszustand der bedeutendsten Völker charakterisiert und durch hervorragende Ereignisse voneinander abgegrenzt werden, so teilen wir auch die unendlich längere organische Erdgeschichte in eine Reihe von größeren oder kleineren Perioden ein. Jede dieser Perioden ist durch eine charakteristische Flora und Fauna, durch die besonders starke Entwicklung bestimmter Pflanzen- oder Tiergruppen ausgezeichnet, und jede ist von der vorhergehenden und folgenden Periode durch einen auffallenden teilweisen Wechsel in der Zusammensetzung der Tier- und Pflanzenbevölkerung getrennt.
Für die nachfolgende Übersicht des historischen Entwicklungsganges, den die großen Tier- und Pflanzenstämme genommen haben, ist es notwendig, zunächst hier die systematische Klassifikation der neptunischen Schichtengruppen und der denselben entsprechenden größeren und kleineren Geschichtsperioden anzugeben. Wie Sie sogleich sehen werden, sind wir imstande, die ganze Masse der übereinanderliegenden Sedimentgesteine in fünf oberste Hauptgruppen oder Terrains, jedes Terrain in mehrere untergeordnete Schichtengruppen oder Systeme, und jedes System von Schichten wiederum in noch kleinere Gruppen oder Formationen einzuteilen; endlich kann auch jede Formation wieder in Etagen oder Unterformationen, und jede von diesen wiederum in noch kleinere Lagen, Bänke usw. geschieden werden. Jedes der fünf großen Terrains wurde während eines großen Hauptabschnittes der Erdgeschichte, während eines Zeitalters, abgelagert; jedes System während einer kürzeren Periode, jede Formation während einer noch kürzeren Epoche usw. Indem wir so die Zeiträume der organischen Erdgeschichte und die während derselben abgelagerten neptunischen und versteinerungsführenden Erdschichten in ein gegliedertes System bringen, verfahren wir genau wie die Historiker, welche die Völkergeschichte in die drei Hauptabschnitte des Altertums, des Mittelalters und der Neuzeit, und jeden dieser Abschnitte wieder in untergeordnete Perioden und Epochen einteilen. Wie aber der Historiker durch diese scharfe systematische Einteilung und durch die bestimmte Abgrenzung der Perioden durch einzelne Jahreszahlen nur die Übersicht erleichtern und keineswegs den ununterbrochenen Zusammenhang der Ereignisse und der Völkerentwicklung leugnen will, so gilt ganz dasselbe auch von unserer systematischen Einteilung, Spezifikation oder Klassifikation der organischen Erdgeschichte. Auch hier geht der rote Faden der zusammenhängenden Entwicklung überall ununterbrochen hindurch. Wir verwahren uns also ausdrücklich gegen die Anschauung, als wollten wir durch unsere scharfe Abgrenzung der größeren und kleineren Schichtengruppen und der ihnen entsprechenden Zeiträume irgendwie an Cuviers irrige Lehre von den Erdrevolutionen und von den wiederholten Neuschöpfungen der organischen Bevölkerung anknüpfen.
Die fünf großen Hauptabschnitte der organischen Erdgeschichte oder der paläontologischen Entwicklungsgeschichte bezeichnen wir als primordiales, primäres, sekundäres, tertiäres und quartäres Zeitalter. Jedes ist durch die vorwiegende Entwicklung bestimmter Tier- und Pflanzengruppen in demselben bestimmt charakterisiert, und wir könnten demnach auch die fünf Zeitalter einerseits durch die natürlichen Hauptgruppen des Pflanzenreichs, andererseits durch die verschiedenen Klassen des Wirbeltierstammes anschaulich bezeichnen. Dann wäre das erste oder primordiale Zeitalter dasjenige der Tange und Schädellosen, das zweite oder primäre Zeitalter das der Farne und Fische, das dritte oder sekundäre Zeitalter das der Nadelwälder und Reptilien, das vierte oder tertiäre Zeitalter das der Laubwälder und Säugetiere, endlich das fünfte oder quartäre Zeitalter dasjenige des Menschen und seiner Kultur. Die Abschnitte oder Perioden, welche wir in jedem der fünf Zeitalter unterscheiden, werden durch die verschiedenen Systeme von Schichten bestimmt, in die jedes der fünf großen Terrains zerfällt. Lassen Sie uns jetzt noch einen flüchtigen Blick auf die Reihe dieser Systeme und zugleich auf die Bevölkerung der fünf großen Zeitalter werfen.
Den ersten und längsten Hauptabschnitt der organischen Erdgeschichte bildet die Primordialzeit oder das Zeitalter der Tangwälder, das auch das archäische, archolithische oder archozoische Zeitalter genannt wird. Es umfaßt den ungeheuren Zeitraum von der ersten Urzeugung, von der Entstehung des ersten irdischen Organismus, bis zum Ende der silurischen Schichtenbildung. Während dieses unermeßlichen Zeitraums, welcher wahrscheinlich länger war, als alle übrigen vier Zeiträume zusammengenommen, lagerten sich die drei mächtigsten von allen neptunischen Schichtensystemen ab, nämlich zu unterst das laurentische, darüber das kambrische und darüber das silurische System. Von den meisten Geologen wird das silurische System, und von vielen auch noch das kambrische System zu den paläolithischen Terrains gestellt; indessen erscheint es aus biologisch-historischen Gesichtspunkten zweckmäßiger, sie mit den archozoischen zu vereinigen. Die ungefähre Dicke oder Mächtigkeit dieser drei Systeme zusammengenommen beträgt 70000 Fuß. Davon kommen ungefähr 30000 auf das laurentische, 18000 auf das kambrische und 22000 auf das silurische System. Die durchschnittliche Mächtigkeit aller vier übrigen Terrains, des primären, sekundären, tertiären und quartären zusammengenommen, mag dagegen etwa höchstens 60000 Fuß betragen, und schon hieraus, abgesehen von vielen anderen Gründen, ergibt sich, daß die Dauer der Primordialzeit wahrscheinlich viel länger war, als die Dauer der folgenden Zeitalter bis zur Gegenwart zusammengenommen. Viele Millionen von Jahren müssen zur Ablagerung solcher Schichtenmassen erforderlich gewesen sein. Leider befindet sich der bei weitem größte Teil der primordialen Schichtengruppen in dem sogleich zu erörternden metamorphischen Zustande, und dadurch sind die in ihnen enthaltenen Versteinerungen, die ältesten und wichtigsten von allen, größtenteils zerstört und unkenntlich geworden. Nur in einem Teile der kambrischen und silurischen Schichten sind Petrefakten in größerer Menge und in kenntlichem Zustande erhalten worden.
Trotzdem die primordialen oder archozoischen Versteinerungen uns nur zum bei weitem kleinsten Teile in kenntlichem Zustande erhalten sind, besitzen dieselben dennoch den Wert unschätzbarer Dokumente für diese älteste und dunkelste Zeit der organischen Erdgeschichte. Zunächst scheint daraus hervorzugehen, daß während dieses ganzen ungeheuren Zeitraums fast nur Wasserbewohner existierten. Wenigstens sind bis jetzt unter allen archozoischen Petrefakten nur sehr wenige gefunden worden, welche man mit Sicherheit auf landbewohnende Organismen beziehen kann: die ältesten von diesen sind einige silurische Farne und Skorpione. Fast alle Pflanzenreste, die wir aus der Primordialzeit besitzen, gehören zu der niedrigsten von allen Pflanzengruppen, zu der im Wasser lebenden Klasse der Tange oder Algen. Diese bildeten in dem warmen Urmeere der Primordialzeit mächtige Wälder, von deren Formenreichtum und Dichtigkeit uns noch heutigen Tages ihre Epigonen, die Tangwälder des atlantischen Sargassomeeres, eine ungefähre Vorstellung geben mögen. Die kolossalen Tangwälder der archozoischen Zeit ersetzten damals die noch fehlende Waldvegetation des Festlandes. Gleich den Pflanzen lebten auch fast alle Tiere, von denen man Reste in den archozoischen Schichten gefunden hat, im Wasser. Von den Gliedertieren finden sich nur Krebstiere und einzelne Skorpione, noch keine Insekten. Von den Wirbeltieren sind nur sehr wenige Fischreste bekannt, welche sich in den jüngsten von allen primordialen Schichten, in der oberen Silurformation, vorfinden. Dagegen müssen wir annehmen, daß Würmer und schädellose Wirbeltiere (Akranier), die Ahnen der Fische, massenhaft während der Primordialzeit gelebt haben. Daher können wir sie sowohl nach den Schädellosen als nach den Tangen benennen.
Die Primärzeit oder das Zeitalter der Farnwälder, der zweite Hauptabschnitt der organischen Erdgeschichte, welchen man auch das paläolithische oder paläozoische Zeitalter nennt, dauerte vom Ende der silurischen Schichtenbildung bis zum Ende der permischen Schichtenbildung. Auch dieser Zeitraum war von sehr langer Dauer und zerfällt wiederum in drei Perioden, während deren sich drei mächtige Schichtensysteme ablagerten, nämlich zu unterst das devonische System oder der alte rote Sandstein, darüber das karbonische oder Steinkohlensystem, und darüber das permische System oder der neue rote Sandstein und der Zechstein. Die durchschnittliche Dicke dieser drei Systeme zusammengenommen mag etwa 42000 Fuß betragen, woraus sich schon die ungeheure Länge der für ihre Bildung erforderlichen Zeiträume ergibt. Die meisten Geologen rechnen zur Paläozoischen Ära noch die silurische und viele auch die kambrische Periode.
Die devonischen und permischen Formationen sind vorzüglich reich an Fischresten, sowohl an Urfischen als an Schmelzfischen. Aber noch fehlen in der primären Zeit gänzlich die Knochenfische. In der Steinkohle finden sich schon verschiedene Reste von landbewohnenden Tieren, und zwar sowohl Gliedertieren (Spinnen und Insekten) als Wirbeltieren (Amphibien). Im permischen System kommen zu den Amphibien noch die höher entwickelten Schleicher oder Reptilien, und zwar unseren Eidechsen nahverwandte Formen (Proterosaurus usw.). Trotzdem können wir das primäre Zeitalter das der Fische nennen, weil diese wenigen Amphibien und Reptilien ganz gegen die ungeheure Menge der paläozoischen Fische zurücktreten. Ebenso wie die Fische unter den Wirbeltieren, so herrschten unter den Pflanzen während dieses Zeitraums die Farnpflanzen oder Filicinen vor, und zwar sowohl echte Farnkräuter und Farnbäume (Laubfarne oder Filikarien) als Schaftfarne (Kalamarien) und Schuppenfarne (Selagineen). Diese landbewohnenden Farne oder Filizinen bildeten die Hauptmasse der dichten paläozoischen Inselwälder, deren fossile Reste uns in den ungeheuer mächtigen Steinkohlenlagern des karbonischen Systems und in den schwächeren Kohlenlagern des devonischen und permischen Systems erhalten sind. Sie berechtigen uns, die Primärzeit ebensowohl das Zeitalter der Farne als das der Fische zu nennen.
Der dritte große Hauptabschnitt der paläontologischen Entwicklungsgeschichte wird durch die Sekundärzeit oder das Zeitalter der Nadelwälder gebildet, welches auch das mesolithische oder mesozoische Zeitalter genannt wird. Es reicht vom Ende der permischen Schichtenbildung bis zum Ende der Kreideschichtenbildung und zerfällt abermals in drei große Perioden. Die währenddessen abgelagerten Schichtensysteme sind zu unterst das Triassystem, in der Mitte das Jurasystem und zu oberst das Kreidesystem. Die durchschnittliche Dicke dieser drei Systeme zusammengenommen bleibt schon weit hinter derjenigen der primären Systeme zurück und beträgt im ganzen nur ungefähr 15000 Fuß. Die Sekundärzeit wird demnach wahrscheinlich nicht halb so lang als die Primärzeit gewesen sein.
Wie in der Primärzeit die Fische, so herrschen in der Sekundärzeit die Schleicher oder Reptilien über alle übrigen Wirbeltiere vor. Zwar entstanden während dieses Zeitraums die ersten Vögel und Säugetiere; auch lebten damals die riesigen Labyrinthodonten; und zu den zahlreich vorhandenen Urfischen und Schmelzfischen der älteren Zeit gesellten sich die ersten echten Knochenfische. Aber die charakteristische und überwiegende Wirbeltierklasse der Sekundärzeit bildeten die höchst mannigfaltig entwickelten Reptilien. Neben solchen Schleichern, welche den heute noch lebenden Eidechsen, Krokodilen und Schildkröten nahestanden, wimmelte es in der mesozoischen Zeit überall von abenteuerlich gestalteten Drachen. Insbesondere sind die merkwürdigen fliegenden Eidechsen oder Pterosaurier, die schwimmenden Seedrachen oder Halisaurier und die kolossalen Landdrachen oder Dinosaurier der Sekundärzeit eigentümlich, da sie weder vorher noch nachher lebten. Man kann demgemäß die Sekundärzeit das Zeitalter der Schleicher oder Reptilien nennen. Andere bezeichnen sie als das Zeitalter der Nadelwälder, genauer eigentlich der Gymnospermen oder Nacktsamenpflanzen. Diese Pflanzen, vorzugsweise durch die beiden wichtigen Klassen der Nadelhölzer oder Koniferen und der Farnpalmen oder Zycadeen vertreten, setzten während der Sekundärzeit ganz überwiegend den Bestand der Wälder zusammen. Die farnartigen Pflanzen traten dagegen zurück und die Laubhölzer entwickelten sich erst gegen Ende des Zeitalters, in der Kreidezeit.