18、19世纪之交，博物学家通过对化石的观察发现，越古老的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越大，越年轻的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越小。这一发现为生物进化论思想的产生直接提供了启迪。随后，一代又一代的科学家通过对不断发现的越来越多的生物化石的研究，根据它们形态特征上的异同将各门类生物之间的亲缘关系了解得越来越清楚。在此基础上，科学家进一步的研究使得我们对各种古生物的生活方式、进化的规律和机制等有了更深入的了解。

    微体古生物学是20世纪由于工业迅速发展而形成的一个古生物学新分支，主要研究对象是那些微小的化石生物，例如有孔虫、放射虫、几丁虫、介形虫、沟鞭藻和硅藻等门类，以及某些古生物类别的微小器官化石，如牙形石、轮藻和孢粉（植物的孢子和花粉）等。其中，孢粉的研究在划分对比非海相地层（即除了海洋性地层之外的所有其它地层）和研究古气候、古地理和古植被等方面具有特殊的意义。

    在化石研究的基础上，古生态学家可以通过研究古生物与古环境的相互关系，了解地质历史各时期古生物的生活方式、生活条件、生命活动的遗迹、生物及其器官的形态功能、古生物死亡后的埋藏过程和机理等问题。

    理论古生物学家通过研究大量的化石资料，探讨物种形成、类别的分异、进化的方式、进化的速率和进化机制等生物进化的规律。古生物地理学家则通过大量化石生物的对比研究来了解地质历史各时期动物群和植物群的地理分布等问题。

    此外，诸如生物地层学、分子古生物学、古生物化学以及古仿生学等边缘学科的研究也都离不开古生物化石。由此可见，古生物学的方方面面以及相关的一些学科领域的科学研究都离不开古生物化石。

    除了科学研究之外，化石的审美价值、文化价值和社会价值也很大。许多造型美观的化石即是自然遗产，又是天成的艺术品。国外发达国家许多普通人都是化石的爱好者和收藏家，通过收藏化石，即了解了自然历史等科学知识，又起到了修身养性、陶冶情操的作用；近年来随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，也出现了一批化石爱好者和收藏家，他们的活动不仅起到了一定的科学普及效应，而且还在很大程度上促进了古生物学的发展呢。例如，近年来中国辽西发现的许多轰动世界的古生物学大发现，最初或多或少地都与一些化石收藏家有关。不过，中国目前的化石收藏市场还很不规范，私人收藏对科学研究虽然起到了一些正面的积极作用，但是也为乱采滥挖、珍贵化石走私等埋下了隐患。因此，切实可行的有关珍贵化石保护和化石收藏市场规范化的法规和制度必须健全。

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