最早的两栖类化石出现在泥盆纪晚期的地层里.在北美和格林兰曾经发现过一类叫鱼石螈的动物,它全身长约1米.在它身上呈现出鱼类和两栖类的双重性质.鱼石螈的头骨高而窄,鳃盖骨消失了,但前鳃盖骨的残余仍存在.身体表面还披有小的鳞片.身体侧扁,还有一条鱼形的尾鳍.它的脊椎骨结构只比总鳍鱼稍稍高明一步.头骨以及迷齿式牙齿都与总鳍鱼很相似.但是它们的眼孔已经移到头骨的中部,而不再像总鳍鱼那样在吻部了.重要的是它们已经长出了四肢,脊椎上也已经长出了允许脊柱有弯曲活动的关节突,前肢的肩带已与头骨失去了联接,说明头部已能活动了,后者在鱼类里两者是相联的.这些进步的特性说明鱼石螈已经进入了一个新的范畴,即两栖类的范畴,是迄今为止最早两栖类的代表.从总鳍鱼和鱼石螈两者在身体构造上的相似性,说明总鳍鱼内部身体结构已经具备了爬上陆地的条件.但是如果它们没有离开水的机会,它们也还是“宁可”留在水里生活,毕竟在水里生活要更自在一些.如果是这样,那么它们无论如何也不会变成陆地生活的动物的.由此可见,在当时一定是发生了什么事,使得总鳍鱼不能再在水里继续生活下去,这就是迫使总鳍鱼上陆的外界因素.根据地质科学的研究,在地球历史的志留纪晚期,地壳运动开始强烈,大片的陆地开始从海洋里上升起来.这在地史上被称作加里东造山运动.这个造山运动一直断断续续继续到泥盆纪.到泥盆纪晚期,陆地面积更为增大,地面上的气候出现了季节和日温差的变化.那个时期的陆相地层大都为红色堆积,一般认为这是在比较温暖的气候下形成的,有的人认为当时有季节性干旱,蒸发现象较重,淡水池沼有时会干涸,直接危及鱼类的生存.总鳍鱼类就是在这样的情况下被迫上陆,从一个干涸了的水池爬上陆地寻找另一个有水的池子,这样就逐渐锻炼了它们的肺和四肢.但是也有人认为那时的气候属于湿热类型,并不干旱,有点与现代热带亚热带的森林地区类似,有季节性的雨季,气候比较湿润.但由于湿热,水中植物腐烂,湖水混浊,引起严重缺氧.总鳍鱼是在缺氧情况下上陆的.陆上潮湿的气候保护它们不致受到蒸发的威胁.否则在干燥气候下它们会干死的.关于总鳍鱼上陆“动力”的说法还有其他的,但不管哪一种说法都说明了泥盆纪晚期的环境条件对一些淡水鱼类的生存是不利的.我们看到困难的生活条件促使水生脊椎动物间发生分化,一部分因不能适应环境而死亡,生存下来的一支继续向水生方向发展,逐渐改善自己的身体以适应水生生活的需要,如在高等鱼类里所见到的那样；另一支则开始向陆地转移,演变成了两栖动物.从水到陆是一个漫长而艰巨的过程.即便是爬上陆地这样最初的一步也决不是某一条总鳍鱼所能完成.总鳍鱼在连绵不断的世代中,通过新性质的不断产生与加强,如肺的发育,旧性质的不断退缩以致消失,如鳃的退化,才使自己的身体逐渐能适应陆地环境.鱼石螈虽然已进入两栖类的范畴,但也还只是这个过程中的一个低级代表,即使到了真正的两栖动物,从水到陆的转变过程也还不能算结束,因为两栖动物也还不能摆脱水的束缚,还不能算是真正的陆生脊椎动物.这个问题只有到了爬行动物,才算真正得到解决.有必要说明的是,总鳍鱼虽然是陆生脊椎动物的祖先类型,但并不是所有的总鳍鱼都上了陆或者上陆成功了的.成功的只是其中的一类叫作骨鳞鱼的.总鳍鱼的代表在现代海洋里还生活着,它们属于总鳍鱼里的空棘鱼类.当骨鳞鱼锻炼着爬上陆地之时,它们却朝着相反的方向——海洋去发展了.
