يدرس العلماء المُسمَّون علماء الأحافير حيوانات ما قبل التاريخ بوساطة فحص الأحافير. ويسمَّى علم حيوانات ماقبل التاريخ علم الإحاثة. وتعطي الأحافير سجلاً للنباتات والحيوانات الماضية على الأرض. كما أنها تساعد العلماء في إعادة بناء البيئات التي عاشت فيها حيوانات ماقبل التاريخ.
تفسير أدلة الأحافير. نادرًا مايتم حفظ حيوان ماقبل التاريخ بالكامل على شكل أحفورة. وغالبا ماتتكون أحافير الحيوانات من عظام وأسنان أو أصداف تتلف ببطء أكثر من الجلد أو العضلات والأجزاء الطرية الأخرى. ولكن يمكن أن يعرف العلماء الكثير عن حيوانات ما قبل التاريخ من دراسة جزء واحد من هذه الأحافير.
يصل علماء الأحافير إلى استنتاجاتهم عن حيوانات ماقبل التاريخ من مقارنة أحافير مع حيوانات حية شبيهة بها. فعلى سبيل المثال، يمكنهم تقدير حجم وشكل الحيوان الأحفوري بمقارنة عظامه مع عظام حيوانات حية مشابهة أو قريبة منه. ويمكن لهذه المقارنات أن تشير إلى كيفية معيشة هذا الحيوان آنذاك. ومن دراسة الحيوانات الحديثة تمكن علماء الأحافير من معرفة أن حيوان ماقبل التاريخ كان يركض بسرعة إذا كانت له عظام أرجلٍ طويلة. كما أن حيوانًا له عظام أرجلٍ قوية وقصيرة، ربما حصل على طعامه بحفر الأرض. وتشير الأسنان الحادة إلى أن ذلك الحيوان من أكلة اللحوم؛ كما تشير الأسنان غير الحادة إلى أن ذلك الحيوان من أكلة النباتات.
ويمكن أن تدل الحيوانات المسماة الأحافير الحية على تركيب حيوانات ماقبل التاريخ وسلوكها. والأحافير الحية ليست إلا أجناسًا حية لمخلوقات عاشت في زمن ماقبل التاريخ. ومثال على الأحافير الحية سمكة السيلاكانث وهي نوع من الأسماك الزعنفية المفصّصة التي تعيش في جنوب شرقي سواحل إفريقيا. وقليلاً ما تغيرت هذه الأسماك منذ عصر ماقبل التاريخ.
وخلّفت بعض حيوانات ماقبل التاريخ وراءها سلالات بعيدة. فالطيور هي أقرب الأحافير الحية للديناصورات، وأقرب شبهًا بالدّيناصورات في تركيب عظامها من أيّ حيوان آخر حيّ.
التطور والانقراض (النشوء والارتقاء). قد تقدّم دراسة حيوانات ماقبل التاريخ إثباتًا لدعم نظرية التطور. وتفترض هذه النظرية أن كل الأشياء الحية تطورت تدريجيًّا من كائنات أبسط منها. وتضيف النظرية أن الكائنات تتغير استجابة لتغيرات في بيئاتها. وهذا يعني أن تطور صفات متخصصة تؤدي لزيادة فرصها في التكيف مع الظروف الجديدة. وهذا هو ملخص نظرية التطور التي وافق عليها قليلون ورفضها كثيرون.
ومع بروز حيوانات ماقبل التاريخ الجديدة انقرضت أخرى؛ وحدث الانقراض الجماعي خلال عدة عصور. فقد اختفت البرمائيات الضخمة مع نهاية العصر الترياسي. واختفت الديناصورات والزواحف العملاقة مع نهاية حقب الحياة المتوسطة، والعديد من ثدييات العصر الجليدي مثل الماموث اختفت قبل حوالي 10,000 سنة.
أدى التساؤل عن سبب انقراض حيوانات ماقبل التاريخ لنقاش كثير. ويعتقد بعض الباحثين أن حدثًا غير عادي، مثل ارتطام أحد الكواكب الصغيرة بالأرض، هو السبب في الانقراض الجماعي. ولكن يشير آخرون إلى أن هذه النظرية لا تشرح سبب انقراض بعض الحيوانات فقط في مرحلة معينة واحدة. ويقول هؤلاء إن سببًا مختلفًا ربما كان وراء انقراض كل مجموعة من هذه الحيوانات. فعلى سبيل المثال، ربما أصبح المناخ باردًا لمجموعة معينة؛ وربما لم تتمكن مجموعة أخرى من التنافس بنجاح على الغذاء مع حيوانات أخرى، أو ربما ماتت بسبب المرض. وعلى أية حال، فإن الحيوانات التي لم تتمكن من التكيف مع الظروف البيئية الجديدة قد انقرضت. ومعظم الأنواع الحيوانية التي عاشت على الأرض قد انقرضت الآن.
