Les pélycosaures (du grec pelyx signifiant bol et sauros signifiant lézard) sont un ordre de tétrapodes qui ont émergé au Carbonifère supérieur, ont prospéré au Permien inférieur, puis ont été remplacés par leurs descendants, les thérapsides, au Permien supérieur. Ce groupe primitif a été la forme dominante de la vie terrestre pendant environ 40 millions d’années, soit les 3/5 de la durée de dominance des mammifères, et a été parmi les premiers amniotes (tétrapodes non amphibiens) à évoluer. C’est l’un des groupes de tétrapodes les plus primitifs, après les tétrapodes basaux et les premiers amphibiens.
Les pélycosaures variaient en taille d’un gros rat à un loup à plus gros qu’un éléphant. Étant la forme dominante de la vie terrestre, ils ont évolué pour exploiter de nombreux rôles, notamment les herbivores, les insectivores et les carnivores. Certains ressemblaient à des lézards robustes, d’autres étaient plus étrangers, comme l’emblématique Dimetrodon grandis, un prédateur au sommet de 3 1/2 mètres (11 pieds) de long, avec d’énormes extensions vertébrales qui créaient une grande voile recouverte de peau. Cet animal avait une apparence de dragon. D’autres pélycosaures partageaient la voile arrière, qui aurait été utilisée pour augmenter la température de l’animal. Un autre pélycosaure, Cotylorhynchus, était un herbivore titanesque en forme de tonneau avec une petite tête et une longueur totale supérieure à 6 m (20 pi). Il aurait été plus long et plus lourd que les plus gros éléphants vivants aujourd’hui.
Les pélycosaures ont été parmi les premiers amniotes, ce qui signifie qu’ils avaient des œufs bien développés, leur permettant de s’aventurer loin de l’eau – les amphibiens doivent rester humides et pondre leurs œufs dans l’eau. Les pélycosaures ont été le premier groupe d’amniotes réussi, capable de coloniser les intérieurs continentaux qui avaient été atteints par les plantes et les insectes des dizaines de millions d’années plus tôt. Cependant, l’époque du succès des pélycosaures, le Permien inférieur, était aussi une époque de grands déserts, car tous les continents du monde avaient fusionné dans le supercontinent Pangée, qui comprenait pratiquement toute la masse terrestre du monde. L’intérieur de la Pangée aurait été le plus grand désert que le monde ait jamais vu. Pour cette raison, l’art qui représente des reconstitutions de pélycosaures les montre souvent dans un arrière-plan désertique, bien que de nombreux groupes de pélycosaures aient probablement vécu dans des forêts.
Les pélycosaures sont parfois regroupés avec les dinosaures, en particulier pour simplifier les choses pour les enfants, mais les adultes doivent savoir qu’il n’y a pas de relation entre les dinosaures et les pélycosaures, sauf qu’ils ont tous deux été la forme de vie dominante sur Terre pendant un certain temps. Malgré leur apparence parfois reptilienne, les pélycosaures étaient des synapsides, pas des sauropsides (reptiles), et en fait les ancêtres des mammifères. Un groupe de pélycosaures, les thérapsides, a acquis des caractéristiques très mammifères et, après plus de cent millions d’années, a produit les premiers vrais mammifères. Tous les pélycosaures se sont éteints avant la fin du Permien, leur épargnant l’extinction massive à sa fin.