La paleontologia és la disciplina basada en el mètode científic que estudia el desenvolupament de la vida sobre la Terra, de plantes i animals antics, basant-se en el registre fòssil, evidència de la seva existència que s'ha conservat en fòssils. Això inclou l'estudi de fòssils, petjades i nius (icnofòssils), fems fossilitzats (copròlits) i residus químics.
Entre els seus objectius hi ha, a més de la reconstrucció dels éssers vius pretèrits, l'estudi del seu origen, dels seus canvis en el temps (evolució i filogènia), de les relacions entre aquests i amb el seu entorn (paleoecologia, evolució de la biosfera), de la seva distribució espacial i migracions (paleobiogeografia), de les extincions, dels processos de fossilització (tafonomia) o de la correlació i datació de les roques que els contenen (bioestratigrafia).
La paleontologia permet entendre l'actual composició (biodiversitat) i distribució dels éssers vius sobre la Terra (biogeografia) -abans de la intervenció humana-; ha aportat proves indispensables per a la solució de dues de les més grans controvèrsies científiques del passat segle, l'evolució dels éssers vius i la deriva dels continents, i, de cara al nostre futur, ofereix eines per a l'anàlisi de com els canvis climàtics poden afectar el conjunt de la biosfera.
Principis i estructura La paleontologia com a ciència La paleontologia moderna situa la vida antiga dins el seu context corresponent, estudiant de quina manera els canvis físics a llarg termini de la geografia (paleogeografia) i el clima (paleoclima) globals han afectat l'evolució de la vida, de quina manera els ecosistemes han respost a aquests canvis i han canviat l'entorn planetari al seu torn, i com aquests canvis mutus han afectat els actuals patrons de biodiversitat. Així que la paleontologia és una ciència que toca la geologia, l'estudi de les roques i les formacions rocoses, i la botànica, biologia, zoologia i ecologia, camps que estudien les criatures vivents i com interaccionen. La palinologia és l'estudi del pol·len, sigui antic o modern.
Les divisions més importants de la paleontologia inclouen la paleozoologia (animals), paleobotànica (plantes) i la micropaleontologia (microfòssils). Els paleozoòlegs poden especialitzar-se en paleontologia dels invertebrats, que tracta els animals sense columna vertebral, o en paleontologia dels vertebrats, que tracta els animals amb columna, incloent-hi els homínids fòssils (paleoantropologia). Els micropaleontòlegs estudien els fòssils microscòpics, incloent-hi els microfòssils amb capes orgàniques, l'estudi dels quals s'anomena palinologia.
Hi ha moltes especialitats que s'estan desenvolupant, com la paleoecologia, la paleobotànica, la icnologia (l'estudi de petges i caus) o la tafonomia, l'estudi d'allò que passa als organismes després que morin.
Els camps d'estudi més importants inclouen la correlació dels estrats rocosos amb la seva edat geològica i l'estudi de l'evolució dels éssers vius. La paleontologia utilitza el mateix esquema de nomenclatura binomial que s'usa en biologia, creat pel biòleg suec Carl von Linné, i situa les espècies en un arbre genealògic, mostrant els seus diferents graus de relació, segons la tècnica cladística.
La importància econòmica principal de la paleontologia és l'ús de fòssils per a determinar l'edat i la naturalesa de les roques que els contenen o de les capes inferiors o superiors. Aquesta informació és vital per a la indústria minera i especialment per a la petrolífera. La simple observació dels fòssils continguts en una roca és un dels sistemes més ràpids i acurats per a calcular l'edat d'una roca.
Els fòssils ja eren coneguts per l'humà primitiu i ja eren identificats, a vegades, com a restes d'antigues formes de vida. L'estudi formal de la paleontologia té els seus orígens en el .
miniatura|Icnites de dinosaure teròpode en el jaciment de Valdecevillo, Enciso, La Rioja, Espanya miniatura|Excavació del jaciment de Gran Dolina a Atapuerca, Burgos La finalitat primordial de la paleontologia és la reconstrucció dels fòssils, no sols de les seves parts esquelètiques, sinó també les parts orgàniques desaparegudes, restituint als éssers fossilitzats l'aspecte que van tenir en vida, les seves actituds, etc. Per a això, es val dels mateixos principis ja establerts: actualisme, anatomia comparada, correlació orgànica i correlació funcional. Actualisme biològic: és imprescindible per a poder interpretar els fòssils com a éssers vius, acceptant a priori que es regien per les mateixes lleis físiques i biològiques, i tenien les mateixes necessitats que els actuals. Permet aquest principi, per exemple, afirmar que els peixos del Silurià tenien brànquies, perquè les tenen els peixos actuals (encara que no siguin els mateixos); i que els dinosaures ponien ous, com els cocodrils, la qual cosa s'ha vist posteriorment corroborada en trobar-se fòssils d'ous, i nius, conservats en alguns jaciments. Anatomia comparada: permet col·locar el fòssil en el lloc que li correspon del quadre general dels éssers vius, obtenint així el punt de referència necessari per poder aplicar el principi de la correlació orgànica, que ens permet reconstruir un animal complet, encara que no en tinguem més que una petita part, afegint-li les parts que falten. Principi de correlació orgànica: postulat per Cuvier. Cada ésser orgànic forma un conjunt les parts del qual es complementen, determinant totes les altres i, per tant, pot ser reconegut per un fragment qualsevol, bastant en últim terme un tros d'os per a identificar-lo. Correlació funcional: coneguda millor com a morfologia funcional, és la part de la paleontologia que tracta de les relacions entre la forma i la funció, és a dir, que intenta relacionar les estructures observades en els fòssils amb la funció que realitzaran en l'organisme quan estava viu. Per a això, utilitza diversos mètodes o línies d'anàlisis. Comparació de grups amb estructures homòlogues: aquest mètode, que porta el paleontòleg a comparar les estructures d'alguns grups fòssils amb les dels seus corresponents representants actuals resulta a vegades menys fiable, puix les mateixes estructures o parts anatòmiques en un determinat grup poden haver-se modificat profundament al llarg de l'evolució i realitzar funcions molt diferents. De la mateixa manera, un mateix grup pot ocupar nínxols ecològics molt diferents al llarg del temps. Per exemple, els mamífers marins actuals i els seus predecessors terrestres tenen morfologia i ocupen nínxols ecològics molt diferents. L'extremitat anterior en ambdós grups, malgrat integrar el mateix nombre de peces òssies en posició anatòmica similar, ha experimentat profundes modificacions en les formes derivades de vida marina, i representa una adaptació a un medi i a una funció molt diferents (la natació) que la que realitzaven els seus avantpassats terrestres (la marxa o el desplaçament sobre el sòl). En conseqüència, la comparació de formes i d'estructures homòlogues ha de prendre's amb gran precaució, tenint en compte que la seva validesa per a l'anàlisi morfofuncional serà molt baixa més enllà de la comparació de grups actuals amb els seus predecessors immediats del Quaternari o com a molt del Terciari superior. Comparació d'estructures anàlogues: és veritablement el mètode més fructífer i més fiable en morfologia funcional. Així, pot dir-se que, mentre que l'anàlisi evolutiva constitueix el camp d'acció de l'homologia, l'anàlisi morfofuncional constitueix el camp de l'analogia. Aquesta anàlisi parteix generalment de la comparació d'estructures homoplàsiques (que tenen la mateixa forma) per inferir la mateixa funció en ambdós grups. Però aquestes estructures que tenen la mateixa forma poden tenir orígens molt diferents i els grups que les presenten poden no guardar una relació filètica entre si. Així, els paleontòlegs raonen correctament que les aletes pectorals d'un peix i les extremitats anteriors d'un dofí i d'un ictiosaure realitzen la mateixa funció. Alguna cosa semblant pot dir-se de l'ala d'un rèptil volador (pterosaure), de la d'una au i de la d'un mamífer volador (ratapinyada). Tot això cal realitzar-ho, fins i tot en grups biològics que no tenen representants actuals i que només coneixem pels seus fòssils. Principi de superposició estratigràfica: enunciat per William Smith recuperant les idees de Niels Stensen (llei de Stensen), un segle anterior. En una sèrie estratigràfica normal (no invertida), els estrats de la part inferior són sempre més antics que els de la superior. El contingut en fòssils d'aquests estrats ha de complir el mateix principi. No obstant això, cal exceptuar els fòssils retreballats (que han sofert un o més cicles d'exhumació -per erosió del substrat en el qual jeuen, i resedimentació) i, per tant, són més antics que els sediments que els engloben, o els corresponents a organismes endobionts -aquells que viuen o passen part de la seva vida enterrats en el substrat-, les restes dels quals poden ser més recents que els sediments que els engloben. Principi de correlació estratigràfica: estrats pertanyents a la mateixa època i que es caracteritzen per un contingut en fòssils similar. Aquest principi, en la pràctica, és cert, però amb matisacions, ja que altres factors com les barreres físiques o el clima el condicionen.
Disciplines i integració de la paleontologia La paleontologia moderna situa la vida antiga en el seu context mitjançant l'estudi de com els canvis físics en la geografia mundial i el clima han afectat l'evolució de la vida, de com els ecosistemes han respost a aquests canvis i s'han adaptat al medi ambient canviant i de com aquestes respostes mútues han afectat els patrons actuals de biodiversitat. miniatura|Esquelet de tiranosaure de l'Institut de Paleontologia Miquel Crusafont Al seu torn, es pot dividir en diversos camps d'estudi: la paleozoologia. És la més coneguda i estesa, i a la qual s'atribueix generalment el nom de paleontologia. Té un marc biològic fort, tant que es pot abordar des de la biologia o des de la geologia. S'encarrega de l'estudi dels animals extints, a partir de les seves restes fòssils, i de la seva taxonomia. Aquí s'inclouen disciplines com la paleoentomologia o la dinosaurologia; la paleobotànica. S'encarrega de l'estudi d'éssers vegetals o fúngics extints i la seva taxonomia. És una disciplina menys estesa que l'anterior. S'inclouen disciplines com la palinologia o estudi del pol·len; la paleoclimatologia. Se surt del marc biològic per endinsar-se en la meteorologia. Emula el clima, les condicions atmosfèriques, les franges climàtiques del passat geològic; la paleogeografia. S'aborda des de la geografia física, i es basa en l'estudi de la topografia i geografia del passat.
Relació amb altres ciències Es pot considerar la paleontologia com una divisió temporal de la biologia. La biologia facilita una informació sobre els éssers vius sense la qual és impossible fer una interpretació correcta dels fòssils (aquesta és una de les bases de l'actualisme). La paleontologia, per la seva banda, posa de manifest i informa el biòleg sobre quina va ser la vida del passat i la seva evolució, constituint d'aquesta forma el vessant històric de la biologia.
Els fòssils tenen un valor intrínsec, ja que el seu estudi és fonamental per a la geologia (correlacions, reconstruccions paleoambientals...). Quant a l'aspecte aplicat, són nombrosos els exemples que relacionen certs organismes amb la gènesi de jaciments minerals (com el fitoplàncton amb el petroli, el carbó, els fosfats, etc.). La geologia històrica és inconcebible sense el suport de les dades paleontològiques que ens donen informació sobre paleogeografia, paleoclimatologia, paleoecologia, quimisme de les aigües, etc.). De la mateixa forma, la paleontologia necessita altres disciplines com la bioquímica, la física o les matemàtiques (especialment l'estadística).
Tècniques paleontològiques Hi ha diferents tècniques usades comunament en paleontologia: