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认 识已灭绝生物的最佳途径就是研究化石。 化石是指过去的生物遗留在地层中的尸骸与痕迹， 主要指1万年之前的部分。
并非所有的生物死后都会变成化石，即使是骨头、壳等坚硬的部分，在经历了漫长岁月的冲刷后也会风化，最终往往支离破碎。
但是，如果生物死后马上沉入水中，随着沉积物的堆积，尸骸会逐渐在不断的压缩中变得越来越坚硬，发生成岩作用。
如果这部分地层后来隆起成为大陆，古生物遗留于其中的尸骸就成了我们能够找到的化石了。
化石种类繁多，主要用于古生物研究的代表性化石有实体化石、遗迹化石、化学（分子）化石。
实体化石是生物整体或部分身体所形成的化石。博物馆中展示的大多数化石都属于实体化石。
然而，无论实体化石的保存状态有多么好，都无法将生物整体完好无损地保存下来。
一般来说，双壳贝类的化石是完整的壳，而爬行动物、哺乳动物的化石多为骨骸与牙齿，都并非整体。因此，研究化石似乎是不可靠的。但18世纪的法国古生物学家乔治·居维叶使其变得可靠起来。
生物的各个器官总是相互配合，共同发挥着作用。比如，出于捕捉猎物的需求，肉食性动物通常具备爪、足、齿形态的器官。因此，根据某个部位的化石就能推测出该古生物的全貌—— 从这种角度来推定生物生态的学科就是比较形态 学。
