张弥曼六十余载的研究生涯跨越了脊椎动物演化研究范式转变的关键年代。张弥曼从上世纪50年代起，在伍献文、奥布鲁切娃、史天秀等前辈的鼓舞下，系统开展了对中国古、中、新生代地层中鱼类化石的调查，在早期脊椎动物演化，肉鳍鱼类系统发育，中、新生代鱼类区系演化，生物地层及青藏高原新生代古生态研究等领域取得里程碑式成果。张弥曼注重新技术、新方法在古脊椎动物研究中的应用，开创了早期脊椎动物研究的 “中国学派” 。她对一系列后来被归入肺鱼形类的早泥盆世肉鳍鱼类精湛的解剖学研究，重塑了四足动物起源的经典认知。她致力于引介当时仍备受争议的分支系统学新范式进入中国。张弥曼作为两任所长，主导了改革开放时期中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的国际化建设，引领新一代学者开展热河生物群等化石生物群的系统性研究，带领我国古脊椎动物研究居于世界领先水平。
描述了盔甲鱼亚纲多鳃鱼目一新属种，短耳鸮甲鱼(Asioaspis brachyotus gen. et sp. nov.)。材料采自云南省曲靖市面店水库附近的下泥盆统洛霍赫考夫阶西山村组。新属的特征包括：长卵形头甲，侧缘具锯齿；中背孔小且呈亚圆形；向侧向延伸的短耳状的角；腹环异常宽阔；鳃囊12对；头甲表面布满粗粒状瘤点(约3个/mm2)。其形态特征呈现出镶嵌组合模式，兼具最原始多鳃鱼目宽腹鱼属、进步型多鳃鱼类，甚至基干盔甲鱼类大庸鱼科的特征。系统发育分析表明，短耳鸮甲鱼是最原始的古木鱼科与其他进步型多鳃鱼类之间的中间类群。尽管新属与古木鱼科共同拥有宽阔的 “帽檐状” 腹环，但其他特征更接近进步型多鳃鱼类，尤其中背孔与成对眶孔并未像古木鱼科那样紧凑聚集于头甲顶部，而是彼此远离且靠近腹环边缘，这一特征与五窗鱼科、都匀鱼科及多鳃鱼科一致。这表明短耳鸮甲鱼无法像古木鱼科那样营半埋藏生活，而是与大多数盔甲鱼类一样营表层底栖的生活方式，代表了多鳃鱼目从半埋藏向表层底栖生活方式演化的过渡类型。
记述了云南省文山州广南县珠街镇早泥盆世布拉格期坡松冲组发现的早期脊椎动物新材料，包括盾皮鱼类、肉鳍鱼类以及长吻三岐鱼(Sanqiaspis rostrata)、长角大窗鱼(Macrothyraspis longicornis)、鸭吻鱼(不定种) (Gantarostraspis sp. indet.)、文山鱼(未定种) (Wenshanaspis sp.)等多种盔甲鱼类。长角大窗鱼的新标本展示了其头甲的腹面，呈现出被狭窄腹环包围的口鳃腔。云南鱼目(Yunnanolepidoidei)和瓣甲鱼目(Petalichthyida)的新材料代表了滇西南文山地区盾皮鱼类化石的首次记录。这些新发现丰富了徐家冲脊椎动物群的鱼类多样性，并为坡松冲组与中国西南部和越南北部同期地层之间的生物地层对比提供了更多的古鱼类学资料。
自接型颌骨是肺鱼类头部骨骼的一个重要特征，但其起源演化尚未完全明晰。对肺鱼类干群三个重要代表——杨氏鱼(Youngolepis)、奇异鱼(Diabolepis)以及最早的真肺鱼古嵴鱼(Paleolophus)——的腭方骨及其关节结构进行了详细的比较解剖学研究，揭示了这一重要特征的递进式演化过程。杨氏鱼的腭方骨后部接近垂直，表明在自接型颌骨形成之前，其颌骨的力学功能已经发生重组。在奇异鱼中，颌骨连接结构进一步演化：腭方骨的自腭部分明显缩减，但保留了原始的眶下关节。古嵴鱼是最原始的真肺鱼类，也是具有肺鱼自接型颌骨的最早化石代表，其腭方骨与脑颅愈合，但尚未与侧联合骨完全融合。中、晚泥盆世的肺鱼进一步演化出强壮且与侧联合愈合的耳突，标志着自接型颌骨的最终形成。这些结果表明，肺鱼的自接型颌骨是在与食壳性取食相关的生物力学驱动下逐步演化形成的。
角齿鱼目是肺鱼超目中唯一包括现生成员的目级单元，其化石少见于中国三叠纪地层。最近在山西省中三叠世安尼期中国肯氏兽动物群发现一种大型角齿鱼目肺鱼。化石保存于晋中市太谷区二马营组第三段(最上段)的泥质粉砂岩中，包括20块尾椎骨及相关的 “上神经骨”, 间椎骨和背、腹辐鳍骨和一系列背鳍条。它代表了东亚已知最古老的、保持自然连接状态的角齿鱼目化石，比此前在早侏罗世渝州生物群发现的角齿鱼目化石至少早43 Ma。据估计，该肺鱼体长约为162 cm, 是迄今已知三叠纪最大的、自然连接状态的角齿鱼目化石。这一发现增加了对早期角齿鱼目体型大小、形态多样性和古地理分布的认识。
蛙嘴翼龙是一类从中侏罗世到早白垩世时期分布于欧亚大陆的小型非翼手龙类翼龙。其主要的鉴别特征是短而宽的头骨，这一形态与所有其他翼龙类群都不同。由于保存的原因，蛙嘴翼龙类的头骨结构长期以来一直都存在争议。详细描述了两件来自燕辽生物群髫髻山组的蛙嘴翼龙类标本，并对其中一件标本中保存相对完好的头骨进行了计算机断层扫描与重建。结果显示，该头骨存在一个与大部分翼龙都不相同的独特的骨骼结构，其功能可能类似其他爬行类的眶上骨。基于对该标本头骨的研究，对之前未详细描述的其他蛙嘴翼龙类头骨进行了修订，最终重建了一个新的蛙嘴翼龙类头骨复原图。同时还对蛙嘴翼龙类的头后骨骼部分进行了更为全面的比较分析和讨论。
