1. Điều kiện hình thành bò sát đâu tiên
Vào cuối kỷ Thạch thán, khí hậu ấm và ẩm trên quả đất do những quá trình tạo sơn lớn trở nên khô ráo và nhiều vùng lớn trên quả đất trở thành sa mạc. Giới thực vật đầm lầy phong phú trước đó nay bị tiêu diệt gần hết chỉ để lại những cây mộc tặc khổng lồ và vài loại dương xĩ dạng cây. Những điều kiện sống như trên không phù hợp với lưỡng cư giáp đầu do đó đa số luỡng cư cổ bị tiêu diệt vào đầu kỷ Permi. Tuy nhiên một số lưỡng cư cổ đã phát sinh vài đặc điểm thích nghi với điều kiện sống mới sống ở cạn (da có lớp ngoài hóa sừng tránh được sự thoát hơi nước, khả năng sinh sản ở cạn (đặc biệt là cấu tạo trứng), não bộ phát triển tương đối cao) để trở thành các bò sát cổ. Sau khi hình thành, bò sát đã chiếm ưu thế ở ngay đầu đại trung sinh và tiến hóa theo nhiều hướng khác nhau: một số trở lại sống môi trường nước, một số có đời sống trên không trung. Vì vậy đại trung sinh được gọi là niên đại bò sát.
2. Bò sát cổ xưa nhất
Các loài bò sát cổ thuộc bộ thằn lằn Sọ đủ (Cotylosauria), từ cuối kỷ Thạch thán. Thằn lằn Sọ đủ có thân nặng nề dài từ vài centimet đến vài mét và mang nhiều đặc điểm nguyên thủy giống với lớp lưỡng cư như sọ phủ kín bởi những xương bì, để hở lổ mũi, mắt và lổ đỉnh (do đó có tên là sọ đủ). Di tích hóa thạch của thằn lằn sọ đủ cổ nhất là giống Seymouria ở kỷ Permi. Cơ thể dài khoảng 0,5 mét, ngoài những đặc điểm của bò sát (cột sống, đai chi, đặc điểm của sọ ...) nó còn giữ nhiều đặc điểm của lưỡng cư như: cổ không rõ ràng, răng nhọn dài, sọ giống lưỡng cư giáp đầu. Vì lẽ đó người ta xếp nó vào lớp lưỡng cư. Thằn lằn sọ đủ gồm nhiều loài, ăn thực vật và đa dạng. Có thể kể Pareiasaurus dài 2-3 mét, ăn thực vật. Ða số thằn lằn sọ đủ bị tiêu diệt vào cuối kỷ Permi.
3. Sự tiến hoá của bò sát
Thằn lằn sọ đủ có thể coi như là nguồn gốc của tất cả bò sát chính. Sự tiến hoá của các nhóm nầy về cơ bản thích nghi với đời sống hoạt động nên bộ xương trở nên nhẹ và chắc hơn: chi dài, số đốt sống chậu tăng (ít nhất có 2 đốt) đai vai nhẹ. Ðặc biệt sọ nhẹ nhờ tiêu giảm các xương bì để hình thành hố thái dương. Hố này là chỗ bám của cơ nhai. Các hố thái dương được hình thành theo 2 cách chủ yếu: một đôi hố thái dương hoặc 2 đôi hố thái dương. Do đó dựa vào hố thái dương mà toàn bộ bò sát có thể chia làm 4 nhóm:
3.1 Nhóm không cung (Anapsida)
Giáp sọ nguyên vẹn (không có hố thái dương) gồm thằn lằn sọ đủ và rùa. Rùa là bò sát cổ nhất ở kỷ Tam diệp rùa có cấu tạo tương tự như ngày nay.
3.2 Nhóm một cung trên (Euryapsida)
Giáp sọ có một đôi hố thái dương nằm ở phía trên cung thái dương được hợp bởi xương sau ổ mắt và xương vảy gồm thằn lằn Cổ rắn (Plesiosauria) và thằn lằn Vây cá (Ichthyosauria). Thằn lằn cổ rắn dài từ 2,5-15m sống ở biển, có da trần, thân dẹp, chi khoẻ hình bơi chèo, cổ dài, đầu nhỏ, đuôi ngắn. Thằn lằn vây cá chuyển hoá với đời sống ở dưới nước hơn thằn lằn cổ rắn; dài từ 1-14m, có da trần, hình thoi, cổ không rõ ràng, đầu dài, đuôi dị hình chi hình bơi chèo ngắn, chi sau nhỏ hơn chi trước, ăn cá.
3.3 Nhóm một cung bên (Synapsida)
Trứng có màng ối là sự kiện quan trọng nhất để bò sát thích nghi với điều kiện trên cạn
Giáp sọ có một đôi hố thái dương nằm ở trên cung thái dương hợp bởi xương gò má và xương vuông gồm bò sát hình thú (Theromorpha) bắt nguồn trực tiếp từ thằn lằn sọ đủ. Chúng có bộ hàm khoẻ với cơ hàm phát triển, răng nằm trong lổ chân răng, song đốt sống vẫn lõm hai mặt. Ðến cuối kỷ Permi, xuất hiện bò sát hình thú cao (Theriodonta), chúng mang nhiều đặc điểm của thú như bộ răng đã phân hoá thành răng cửa, răng nanh và răng hàm, có khẩu cái thứ sinh, lồi cầu chẩm ngăn đôi, xương răng rất lớn át các xương khác của hàm dưới. Có thể kể Cynognathus
một dạng ăn thịt ít chuyển hóa, Inostrancevia ăn thịt chuyên hoá. Vào cuối kỷ Tam
diệp, các bò sát hình thú bị tiêu diệt do sự cạnh tranh của các bò sát khổng lồ ăn thịt. Có lẻ một hay một số loài hình thú nào đó là nguồn gốc trực tiếp của lớp thú hiện nay.
3.4 Nhóm hai cung (Diapsida)
- Chủy đầu (Prosauria) là nhóm bò sát nguyên thủy được biết từ kỷ Tam diệp. Di tích cổ nhất là Hatteria (Sphenodon punctatus) còn tồn tại đến ngày nay. - Nhóm Pseudosuchia bắt nguồn từ chủy đầu, có răng nằm trong lổ chân răng,
đa số vận chuyển bằng chi sau. Nhóm nầy gồm rất nhiều dạng và phân hoá thành nhiều nhánh trong đó có 3 nhánh phát triển mạnh mẽ ở kỷ Juria và bạch phấn. Ðó là cá sấu (ở nước), thằn lằn khổng lồ (ở cạn) và thằn lằn cánh (ở trên không).
+ Cá sấu xuất hiện vào cuối kỷ Tam diệp, có mõm và khẩu cái thứ sinh còn ngắn, đốt sống lõm hai mặt. Ðến kỷ Bạch phấn xuất hiện các dạng cá sấu như hiện nay.
+ Thằn lằn khổng lồ (Dinosauria) là nhánh đa dạng nhất thời đó, kích thước thay đổi từ 1-30m, các thằn lằn khổng lồ nặng đến 40-50 tấn, có dạng chuyển vận bằng bốn chân, có dạng bằng hai chân sau, song tất cả đều có sọ nhỏ. Thằn lằn khổng lồ chia làm hai bộ là bộ Hông thằn lằn và bộ Hông chim khác nhau chủ yếu ở cấu tạo đai hông.
* Bộ thằn lằn khổng lồ Hông thằn lằn (Saurischia) khởi đầu gồm các dạng ăn thịt có kích thước trung bình, di chuyển bằng hai chi sau, hai chi trước để bắt mồi hay cầm thức ăn, đuôi dài là chỗ tựa cho cơ thể, điển hình là thằn lằn sừng (Ceratosaurus). Tiếp đó xuất hiện các dạng ăn thực vật, đi bằng bốn chân dài bằng nhau có kích thước khổng lồ như thằn lằn sấm (Brontosaurus) dài 20m, nặng 30 tấn, thằn lằn hai óc (Diplodocus) dài 26m.
* Bộ thằn lằn khổng lồ Hông chim (Ornithischia) có đai hông giống chim, có kích thước không lớn so với bộ trên nhưng rất đa dạng. Có bộ giáp phát triển đôi khi kèm theo sừng và gai. Ða số có răng ở phía sau hàm, phần trước hàm có lẽ phủ mỏ sừng. Tất cả đều ăn thực vật. Ðại diện thằn lằn nhông (Iguanodon) cao 5m-9m , di
chuyển bằng hai chi sau, thiếu giáp, sau đó xuất hiện đi bằng bốn chân như thằn lằn gai sống (Stegosaurus) dài 6 m có hai hàng tấm xương tam giác dọc sống lưng và nhiều gai nhọn ở đuôi; thằn lằn ba sừng (Triceratops) có hình dạng tê giác, một sừng lớn ở mõm, một sừng nhỏ phía trên mặt và nhiều mấu nhọn ở cạnh sau sọ. Thằn lằn cánh (Pterosauria) giống chim và dơi, đốt sống gần với nhau, xương lưỡi hái lớn, xương chậu phức tạp, xương rỗng. Chi trước dài, có ngón thứ tư căng một màng da dính bên thân. Hàm dài có răng hay mỏ. Thằn lằn cánh có thể ăn cá và sống bờ đá của các vực nước, có loài cánh giương rộng đến 7m.
- Các dạng có vảy (Squamala) bao gồm thằn lằn và rắn. Thằn lằn ở cạn xuất hiện từ kỷ Jura, còn rắn ở kỷ Bạch phấn. Bắt đầu chuyển sang kỷ Ðệ tam khi hầu hết bò sát bị tiêu diệt thì bộ có vảy đã phát triển và phân hoá thành nhiều họ còn tồn tại đến ngày nay.
Đa dạng các bộ của lớp Bò sát (theo Hickman)
Bộ Crocodylia (25 loài)
Bộ Rhynchocephallia (2 loài) Bộ Saurischia (hóa thạch)
Bộ Pterosauria (hóa thạch)
Bộ Pleisiosaura (hóa thạch) Bộ Ichthyosaura (hóa thạch) Phân bộ Serpentes (3.000 loài)
Bộ Testudinata (250 loài)
Phân bộ Sauria (3.800 loài) 4. Sự tuyệt chủng của bò sát cổ
Nguyên nhân dẫn đến sự tiêu diệt của bò sát cổ ở đại trung sinh chưa rõ rầng. Có lẽ đại đa số bò sát cổ đã có cấu tạo chuyên hoá khá cao để thích nghi với các điều kiện nhất định của môi truờng. Sự chuyên hoá này rất có lợi trong điều kiện sống không thay đổi. Khi điều kiện sống thay đổi đột ngột, chúng sẽ không thích nghi với điều kiện sống mới và bị tiêu diệt. Trong suốt đại trung sinh cảnh quan và khí hậu của quả đất gần như không đổi làm cho toàn bộ bò sát chuyên hoá dần dần và phát triển phong phú. Nhưng cuối đại này trên quả đất có quá trình tạo sơn rất lớn làm khí hậu thay đổi, cảnh quan bị thay đổi do sự di chuyển lục địa và biển, đa số bò sát không thích nghi với sự thay đổi đó nên bị tiêu diệt hàng loạt. Sau hết, cuối đại trung sinh đã xuất hiện các động vật có tiến hoá hơn là chim và thú. Chim và thú nhờ thân nhiệt không đổi và não bộ phát triển cao đã thích nghi tốt hơn với hoàn cảnh mới, thắng lợi trong đấu tranh sinh tồn, phát triển phong phú cho nhiều dạng như ngày nay.