古生物學(xué)擔(dān)負(fù)著為地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)服務(wù)的雙重任務(wù)。
為地質(zhì)學(xué)服務(wù)
建立地層系統(tǒng)和地質(zhì)年代表：這是古生物學(xué)在地質(zhì)學(xué)中應(yīng)用最廣、成效卓著的方面。根據(jù)地層層序律,生物演化的進步性、階段性和不可逆性,經(jīng)過數(shù)十年的努力，在19世紀(jì)建立了從前寒武系到第四系的地層系統(tǒng)和相應(yīng)的地質(zhì)年代系統(tǒng)。20世紀(jì)以來雖然發(fā)展了放射性年齡測定法及其他手段，生物地層學(xué)方法仍是確立各級地層單位的主要手段。與地質(zhì)年代中代、紀(jì)、世、期相應(yīng)的地層單位為界系、統(tǒng)、階。例如把爬行動物、裸子植物、菊石類的繁盛時代劃為中生代，其中恐龍類與菊石亞目極盛的時期為侏羅紀(jì);早侏羅世以Eode-rocerataceae與 Psilocerataceae二個菊石超科為特征；其中賽諾曼期以白羊石菊石科為特征。期以下還可以分出若干菊石帶。
劃分和對比地層：這方面的研究稱生物地層學(xué)。生物地層學(xué)方法中，歷史最久的是標(biāo)準(zhǔn)化石法。標(biāo)準(zhǔn)化石須具備下列條件：存在的地質(zhì)年代短，以便精確地確定地層年代；地理分布廣泛，以便易于找到并可作大范圍的對比。例如前面提到的白羊石，在歐亞各地古地中海區(qū)都能找到，是賽諾曼階的標(biāo)準(zhǔn)化石。在使用標(biāo)準(zhǔn)化石法時，應(yīng)注意任何化石都有在時間上發(fā)生、繁盛、稀少、絕滅的過程和在空間上起源、遷移、散布的過程。前人及文獻中所規(guī)定的時代及地理分布需要根據(jù)具體情況而修改，不能生搬硬套。還要注意一個生物群中的各類化石都有不同程度的地層意義，不能忽視整個生物群面貌，而僅根據(jù)少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化石來判斷地層年代。
除了標(biāo)準(zhǔn)化石法、百分統(tǒng)計法等外，近年來發(fā)展了許多生物地層學(xué)新方法，如生態(tài)群落對比法，數(shù)量（或圖解）對比法等。
恢復(fù)古地理、古氣候 由于適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果,各種生物在其習(xí)性行為和身體形態(tài)構(gòu)造上都具有反映環(huán)境條件的特征。因此搞清了化石的形態(tài)、分類、生態(tài)后，應(yīng)用“將今論古”的方法，就可以推斷其生存時期的生活環(huán)境。這方面特別有用的是指相化石，即能明確指示某種沉積環(huán)境的化石。例如造礁珊瑚的生活環(huán)境為海洋，水深不超過100米，水溫在18℃以上，海水清澈,水流平靜。因此，如果在地層中發(fā)現(xiàn)了珊瑚礁體就可以判斷其沉積環(huán)境為溫暖、清澈的淺海。又如，蕨類植物生活在溫暖潮濕的氣候環(huán)境中，因此在地層中發(fā)現(xiàn)大量蕨類植物化石，就指示當(dāng)時的古氣候溫暖潮濕。在使用化石恢復(fù)古環(huán)境時，應(yīng)注意不少生物在地史時期中其生活環(huán)境有演變過程，例如海百合在古生代是典型淺海動物，現(xiàn)則多數(shù)棲居深海。此外，不僅指相化石，而且生物群的各類別以及沉積物本身都有反映環(huán)境的意義，須注意綜合分析。
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