古生物地理學除了研究區系外，還應研究古生物的擴散、分布、遷移、隔離、混合等現象，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學一樣，即尋找某兩個地區之間的關系更近于與任何第三地區的關系，從而建立生物類群各分布地區間相互聯系的密切程度（歷史順序）。

　　數理古生物學

　　數理方法現已被應用于古生物學各領域。目前應用較多的方面有：應用數理方法和電子計算機進行化石鑒定、描述和統計；應用數理方法如單變量、雙變量分析及相應的座標圖進行居群變異、居群動態的研究；數值分類法；定量古生態學等。

　　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海水古環境參數(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)礦產的形成分布規律等。

　　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、分子數據的處理與分析方法、古DNA、古氨基酸、分子標記物、分子系統學、古生物與現代生物分子數據的綜合研究等方面。近代生物學研究的發展及現代技術手段的提高促進了傳統古生物研究領域的擴展，并帶來了新的發展機遇。分子古生物學研究方向就是將現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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