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古生物地理學除了研究區(qū)系外，還應研究古生物的擴散、分布、遷移、隔離、混合等現(xiàn)象，這方面工作正不斷深入。近年來與間斷平衡論和分支系統(tǒng)學相結合，興起了替代分化生物地理學，它認為生物的分布不是由起源中心向外擴散的過程，而是一個祖先類群由于地理隔離分支為兩個姐妹類群的過程，分支點在系譜上代表祖先類群，在地理上代表阻隔。其分析方法與分支系統(tǒng)學一樣，即尋找某兩個地區(qū)之間的關系更近于與任何第三地區(qū)的關系，從而建立生物類群各分布地區(qū)間相互聯(lián)系的密切程度（歷史順序）。
數(shù)理古生物學
數(shù)理方法現(xiàn)已被應用于古生物學各領域。目前應用較多的方面有：應用數(shù)理方法和電子計算機進行化石鑒定、描述和統(tǒng)計；應用數(shù)理方法如單變量、雙變量分析及相應的座標圖進行居群變異、居群動態(tài)的研究；數(shù)值分類法；定量古生態(tài)學等。
古生物化學
研究與古生物活動有關的化學過程及其產(chǎn)物。這大致有兩個方向：一個方向著重研究化石與沉積巖中的有機質，將它作為化學化石以探索地史中化學有機物演變規(guī)律。在最古老巖石中尋找和研究這種化學化石，對探索地球上生命起源有重要意義。另一方向是研究古生物骨骼的化學成分，特別是其礦物組成、痕跡化學成分及同位素成分。這些成果可用于研究：①海水水化學演變史；②海水古環(huán)境參數(shù)(鹽度、溫度)的測定；③碳酸鹽巖等以化石作為主要成分的巖石化學及成巖作用；④化學旋回史；⑤以骨骼化學為基礎的生物分類；⑥骨骼形成過程；⑦應用化學演變進行年代地層學研究；⑧富集于有機物中的稀有元素(鈾、鎳、釩、鈷)礦產(chǎn)的形成分布規(guī)律等。
分子古生物學
分子古生物學是20世紀90年代興起的一個多學科交叉領域，它涉及古生物學、分子進化與分子系統(tǒng)學、地質學、地球化學等科學分支的理論與方法。
分子古生物學研究的內容包括分子古生物研究的基本概念、技術、方法、理論和原理以及國外的主要研究方向和進展，包括分子進化理論、分子數(shù)據(jù)的處理與分析方法、古DNA、古氨基酸、分子標記物、分子系統(tǒng)學、古生物與現(xiàn)代生物分子數(shù)據(jù)的綜合研究等方面。近代生物學研究的發(fā)展及現(xiàn)代技術手段的提高促進了傳統(tǒng)古生物研究領域的擴展，并帶來了新的發(fā)展機遇。分子古生物學研究方向就是將現(xiàn)代生物學新理論和技術方法應用于古生物學研究的過程，如研究古蛋白質分子及其分解產(chǎn)物，確定古氨基酸的排列順序，同時，也充分反映了當代古生物學研究的特點和目標，從分子水平上探索古生物進化、遺傳及化學成分等。對氨基酸外消旋作用的測定已應用于絕對年齡的測定。
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