18、19世紀之交，博物學家通過對化石的觀察發現，越古老的地層中的化石生物與現代生物的面貌差別越大，越年輕的地層中的化石生物與現代生物的面貌差別越小。這一發現為生物進化論思想的產生直接提供了啟迪。隨后，一代又一代的科學家通過對不斷發現的越來越多的生物化石的研究，根據它們形態特征上的異同將各門類生物之間的親緣關系了解得越來越清楚。在此基礎上，科學家進一步的研究使得我們對各種古生物的生活方式、進化的規律和機制等有了更深入的了解。

    微體古生物學是20世紀由于工業迅速發展而形成的一個古生物學新分支，主要研究對象是那些微小的化石生物，例如有孔蟲、放射蟲、幾丁蟲、介形蟲、溝鞭藻和硅藻等門類，以及某些古生物類別的微小器官化石，如牙形石、輪藻和孢粉（植物的孢子和花粉）等。其中，孢粉的研究在劃分對比非海相地層（即除了海洋性地層之外的所有其它地層）和研究古氣候、古地理和古植被等方面具有特殊的意義。

    在化石研究的基礎上，古生態學家可以通過研究古生物與古環境的相互關系，了解地質歷史各時期古生物的生活方式、生活條件、生命活動的遺跡、生物及其器官的形態功能、古生物死亡后的埋藏過程和機理等問題。

    理論古生物學家通過研究大量的化石資料，探討物種形成、類別的分異、進化的方式、進化的速率和進化機制等生物進化的規律。古生物地理學家則通過大量化石生物的對比研究來了解地質歷史各時期動物群和植物群的地理分布等問題。

    此外，諸如生物地層學、分子古生物學、古生物化學以及古仿生學等邊緣學科的研究也都離不開古生物化石。由此可見，古生物學的方方面面以及相關的一些學科領域的科學研究都離不開古生物化石。

    除了科學研究之外，化石的審美價值、文化價值和社會價值也很大。許多造型美觀的化石即是自然遺產，又是天成的藝術品。國外發達國家許多普通人都是化石的愛好者和收藏家，通過收藏化石，即了解了自然歷史等科學知識，又起到了修身養性、陶冶情操的作用；近年來隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，也出現了一批化石愛好者和收藏家，他們的活動不僅起到了一定的科學普及效應，而且還在很大程度上促進了古生物學的發展呢。例如，近年來中國遼西發現的許多轟動世界的古生物學大發現，最初或多或少地都與一些化石收藏家有關。不過，中國目前的化石收藏市場還很不規范，私人收藏對科學研究雖然起到了一些正面的積極作用，但是也為亂采濫挖、珍貴化石走私等埋下了隱患。因此，切實可行的有關珍貴化石保護和化石收藏市場規范化的法規和制度必須健全。

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