Nếu lật lại những trang sử tiến hóa, ta sẽ thấy mọi sinh vật đều bắt nguồn từ biển cả. Tại những cột mốc quan trọng, các loài động vật khác nhau đã dũng cảm tiến lên đất liền, thậm chí chinh phục những sa mạc khô cằn nhất, mang theo “biển” của riêng mình trong máu và dịch tế bào. Bên cạnh bò sát, chim, động vật có vú và côn trùng quen thuộc, còn có bọ cạp, ốc sên, giáp xác (như mối và cua đất), cuốn chiếu, rết, nhện và các loài sâu khác đã thành công trên cạn. Và không thể không nhắc đến thực vật, “đạo quân tiên phong” mở đường cho cuộc di cư của các loài động vật.
Việc chuyển từ môi trường nước lên cạn đòi hỏi một cuộc “đại tu” mọi khía cạnh của sự sống, bao gồm cả hô hấp và sinh sản. Tuy nhiên, một số loài động vật trên cạn sau đó đã quay đầu, từ bỏ những “cải tiến” khó khăn và trở lại môi trường nước.
Hải cẩu là ví dụ điển hình cho quá trình chuyển tiếp. Chúng cho thấy hình thái của các loài trung gian trên con đường tiến hóa thành những “kình ngư” như cá voi và dugong. Cá voi (bao gồm cả cá heo) và dugong, cùng với lợn biển, đã hoàn toàn từ bỏ cuộc sống trên cạn và trở về môi trường biển của tổ tiên. Chúng thậm chí không lên bờ để sinh sản. Tuy nhiên, chúng vẫn thở bằng không khí, chưa từng phát triển mang như tổ tiên dưới biển.
Rùa biển đã trở lại biển từ rất lâu và, giống như tất cả các loài động vật có xương sống khác quay trở lại môi trường nước, chúng thở bằng không khí. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa hoàn toàn thích nghi với cuộc sống dưới nước như cá voi hoặc dugong, vì rùa vẫn đẻ trứng trên bãi biển.
Có bằng chứng cho thấy tất cả các loài rùa hiện đại đều có nguồn gốc từ một tổ tiên trên cạn sống trước hầu hết các loài khủng long. Hai hóa thạch quan trọng, Proganochelys quenstedti và Palaeochersis talampayensis, có niên đại từ thời kỳ khủng long sơ khai, dường như có liên quan mật thiết đến tổ tiên của tất cả các loài rùa cạn và rùa biển hiện đại.
Hóa thạch Proganochelys quenstedti, tổ tiên của rùa, trưng bày tại bảo tàng Karlsruhe, Đức.
Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để xác định một loài động vật hóa thạch sống trên cạn hay dưới nước, đặc biệt khi chỉ tìm thấy các mảnh vỡ? Đôi khi câu trả lời rất rõ ràng. Ichthyosaur là loài bò sát sống cùng thời với khủng long, có vây và thân hình thuôn dài. Hóa thạch của chúng trông giống cá heo và chắc chắn chúng sống dưới nước như cá heo. Với rùa, mọi thứ trở nên phức tạp hơn. Một cách để xác định là đo xương của chi trước. Phân tích hình thái xương chi giúp các nhà khoa học suy luận về môi trường sống của các loài đã tuyệt chủng.
