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  魚龍類的身長多在2至4米之間,一些種的體型較小,而某些種的體長可超過4米。牠們的頭部像海豚,擁有長口鼻部,口鼻部佈滿牙齒。如同今日的鮪魚,魚龍類的體型適於快速游泳;而某些魚龍類則適合潛至深海,類似現代鯨魚。科學家估計魚龍的遊速可以達到每小時40公里。  如同今日的鯨魚與海豚,魚龍類呼吸空氣。不過他們是卵胎生動物(有些成年魚龍類的化石包含胎兒)。雖然魚龍類是爬行動物,其祖先是卵生動物,但所有呼吸空氣的海生動物,不是要到海岸上生蛋(如海龜和一些海蛇),就是得直接在水中產下幼年個體(如海豚和鯨魚)。由於魚龍類的流線型體型,牠們不可能能夠爬到岸上生蛋。  根據藻谷亮介的估計,一條2.4米長的狹翼魚龍的體重在163至168公斤之間,而一條4米長的大眼魚龍的體重在930至950公斤之間。  雖然魚龍類的外表看似魚類,但牠們並不屬於魚類。生物學家史蒂芬·傑·古爾德(Stephen Jay Gould)指出,魚龍類是他最喜歡的趨同演化的例項。在魚龍類與魚類具有類似的特徵,但不是同源演化的結果。他指出:  事實上最初人們以為魚龍類沒有背鰭,因為魚龍的背鰭裡沒有硬骨組織,直到1890年代,在德國霍爾茨瑪登出土的儲存異常完好的魚龍類化石,顯示出其背鰭的痕跡。當地特殊的儲存環境允許軟組織的痕跡遺留下來。  魚龍類有鰭狀的四肢,牠們可能被用來起穩定以及控制轉向的作用,而不是用來加速;加速可能主要來自於鯊魚似的尾鰭。其尾鰭分兩葉,其中下葉有尾椎的支援。  除與魚類的明顯類似處外,魚龍類與海豚也有類似的進化特徵。兩種動物的外形類似,這可能表示其行為活動也類似,也許牠們大致佔據了類似的生態位。  許多類似魚類的魚龍類,其主要食物是頭足綱魷魚的近親箭石亞綱。有些早期的魚龍類具有能夠咬碎貝類的牙齒,牠們的主食可能是魚類。一些大型的種擁有強壯的顎和牙齒,顯示牠們也吃小型的爬行動物。由於魚龍的體型差異很大,而且生存了這麼長的時間,因此牠們很可能有非常不同的食物來源。典型的魚龍類有很大的、受角膜環保護的眼睛,似乎說明牠們主要在夜間獵食。

  已知魚龍類最早的描述,是1699年在威爾士發現的化石殘片。  在1708年,發表過兩次最早的魚龍類脊椎化石,當時被懷疑為大洪水的遺蹟。在1811年,瑪麗·安寧(Mary Anning)在今天被稱為侏羅紀海岸的萊姆裡吉斯,發現了第一具完整的魚龍類化石。此後她相繼發現了三個不同的種。  在1905年,加利福尼亞大學的爬行動物挖掘團隊內華達州發現了25具化石,內華達州在三疊紀是淺海。一些這些化石今天陳列在加利福尼亞大學的考古博物館中。其它化石今天依然埋在石床中,可以在奈伊縣的州立柏林魚龍公園裡參觀這些化石。在1977年,內華達州將三疊紀的魚龍類秀尼魚龍()定為州化石。內華達州是唯一發現完整的、17米長的沙尼魚龍化石的州。在1992年,任職於皇家安大略博物館的加拿大魚龍類學家伊麗莎白·尼科爾斯(Elizabeth Nicholls),發現了至今為止最大的魚龍類化石,長23米。

  最早期魚龍類的外表看似有鰭的蜥蜴,而不像魚類或者海豚。化石發現於加拿大、中國、日本和挪威斯匹茲卑爾根島的三疊紀中早期地層。這些早期的物種包括巢湖龍、短尾魚龍和歌津魚龍。  根據藻谷亮介等人的研究,這些早期魚龍類屬於魚龍超目,但不屬於魚龍目,牠們在三疊紀早期的最後一期,或三疊紀中期的最早一期,演化為真正的魚龍目。這些魚龍很快就分化為許多種,其中包括像海蛇、10米長的杯椎魚龍,以及體型稍小、更典型的物種,例如混魚龍。三疊紀晚期的魚龍類包括:比較原始的薩斯特魚龍類、以及更像海豚的真魚龍類(例如加利福尼亞魚龍與"Teretocnemus")與小骻魚龍(Parvipelvia,意為「小型骨盆」,包含"Hudsonelpidia"、"Macgowania")。專家們現在對於這些魚龍是否代表進化的各種階段,意見還不一致,其中一個理論是:較為原始的薩斯特魚龍類是並系群,部分物種逐漸進化為更高階的種類;另一個理論則是,這些魚龍類是從同一祖先發展出來的兩個演化支。  在卡尼克階和諾利克階,薩斯特魚龍類的體型達到了很大的長度。在內華達州的卡尼克階地層,發現了多具化石的通俗秀尼魚龍,身長達到15米。在太平洋兩岸的諾利克階地層,均發現秀尼魚龍的化石。在西藏發現的西藏喜馬拉雅魚龍與西藏龍,身長達10至15米長,可能與秀尼魚龍屬於同一屬:而喜馬拉雅魚龍與西藏龍也可能是相同物種。在英屬哥倫比亞被發現的西卡尼秀尼魚龍,身長達到了21米的長度,是至今最大的海棲爬行動物。  在諾利克階末期,這些巨大的魚龍類(以及其小型的近親)似乎消失了。在英國的三疊紀末期瑞提階地層,發現了魚龍類化石,牠們與侏羅紀早期的魚龍類非常類似。如同恐龍,魚龍類及其同期的蛇頸龍類在三疊紀末滅絕事件後繼續存活,並在侏羅紀早期迅速多樣化,填補空缺的生態位。  如同三疊紀晚期,侏羅紀早期是魚龍類的頂峰時期,當時的魚龍類包括四個科和許多種,其長度從1至10米不等。其屬包括真鼻龍、魚龍屬、蛇嘴魚龍、狹翼魚龍、大型的掠食性動物泰曼魚龍、以及比較原始的"Suevoleviathan";相比於其諾利克階的祖先,"Suevoleviathan"等物種的變化比較小。所有這些動物均有類似海豚的、流線型的軀體。但是,比較原始的物種可能比衍化的種類(如狹翼龍或魚龍屬)更細長些。  在侏羅紀中期,魚龍類依然繁盛,但其多樣性減少了。這個時候的代表性魚龍類包括:四米長的大眼魚龍及其近親,牠們的外表與魚龍屬類似,擁有完美的“水滴型”流線型身軀。大眼魚龍的眼睛非常大,這些動物可能在光線比較暗的深海中捕獵。  在白堊紀,魚龍類的多樣性似乎繼續下降。至今為止的已知白堊紀魚龍類只有三屬、"Caypullisaurus"、慈母椎龍、扁鰭魚龍,雖然牠們分佈於全世界,但是其種類很少。在白堊紀中期的森諾曼階/土侖階滅絕事件中,這些魚龍類與上龍類消失。而流體力學效能比較差的動物,例如滄龍類和蛇頸龍類繼續存活,而且非常繁茂。魚龍類的高度特化特徵,可能是牠們的滅絕原因。牠們無法獵食新出現、速度高、繁盛的真骨附類魚類;而滄龍類的突擊的獵食方式,較適合獵食真骨類魚類。

  以下演化樹是根據藻谷亮介的魚龍類研究而來:
魚龍目(學名,來自希臘語“魚”和“蜥蜴”)是一種外形類似魚類和海豚的大型海生爬行動物。牠們生活在中生代的大多數時期,最早出現於約2.50億年前,比恐龍稍微早一點(2.3億年前),約9000萬年前消失,比恐龍滅絕早約2500萬年。三疊紀中期,一群陸棲爬行動物逐漸回到海洋生活,演化為魚龍類,這個過程類似今天海豚和鯨魚的演化過程,但魚龍類的直系祖先至今沒確定。在侏羅紀,牠們分佈尤其廣泛、繁盛;在白堊紀,牠們被蛇頸龍類取代,蛇頸龍目是白堊紀時期的海生頂級掠食動物。