Палеоэкологический анализ, помимо морфо-функционального анализа сохранившихся остатков ископаемых форм, вообще может идти по трем основным направлениям:
а) в виде сравнительного анализа отдельных форм, систематических групп организмов и биоценозов различных, но одновременных ископаемых фаций;
б) в виде сравнительного анализа отдельных форм, групп организмов и биоценозов одних и тех же или близких, но разновременных фаций;
в) в виде сравнительного анализа экологии какой-нибудь группы (возможно также и биоценоза и отдельной формы) при изменении условий ее жизни в ходе геологического времени.
Из сказанного вытекает, что для проведения сравнительного анализа необходимо привлекать биоценозы и формы, различные по времени, а также по условиям их жизни, так как изучения палеонтологического материала из одного какого-нибудь местонахождения, места или слоя недостаточно.
Особенно плодотворен в работе палеоэколога метод возможно более широко поставленного сравнительного анализа фаун, флор, биоценозов, танатоценозов и заключающих их осадков и толщ. Сравнение следует вести включая современную эпоху.
Различные группы форм и различные биоценозы требуют для своего освещения различного сравнительного материала. Чем этого материала будет больше, например, чем больше будет число сравниваемых разрезов отложений какого-нибудь ископаемого бассейна, откуда происходят изучаемые фауна и флора, тем определеннее и интереснее будут выводы.
Так, например, во время проведения палеоэкологических исследований в Фергане было детально изучено около 50 разрезов палеогена по всей периферии Ферганской депрессии, причем изучались фауна и литология всех ярусов (Геккер, Осипова и Бельская, 1952). Такая постановка работы дала огромный сравнительный материал, который позволил сделать много прочно обоснованных выводов относительно условий обитания организмов в Ферганском заливе палеогенового моря, сильно менявшихся в разных частях залива и определявших развитие фауны и флоры. Эти выводы нельзя было бы сделать при изучении немногих разрезов палеогена и тем более при изучении какой-нибудь одной части Ферганской депрессии или только тех ярусов и горизонтов, которые наиболее богаты фауной.
Основным методом работы эколога (неоэколога), изучающего современный мир организмов, являются наблюдения над организмами в природной обстановке. Помимо этого, неоэколог имеет возможность экспериментировать. Палеоэколог лишен такой возможности. Однако геологическая история органического мира может рассматриваться как непрерывная серия естественных «экспериментов», которые природа ставила над обитателями древних морей и суши, заставляя их мигрировать вместе с перемещавшимися фациями, приспосабливаться к новым условиям, изменяться или погибать. Эти природные «эксперименты» несравнимо более грандиозны, чем эксперименты, которые может поставить человек. Мы можем выявить условия, при которых происходили подобные «эксперименты», и тем самым приблизиться к пониманию причин изменений, происходивших в растительном и животном мире.
Таким образом, методы работы палеоэколога в этом отношении противоположны методам неоэколога. Неоэколог создает в эксперименте определенные условия для получения результатов, которые ему заранее неизвестны, палеоэколог же восстанавливает условия и причины по сохранившимся в ископаемом состоянии последствиям» — результатам «экспериментов» природы.
Хотя эксперимент, в его обычном понимании, для палеоэколога не существует, последний все же имеет некоторую возможность экспериментировать со скелетными остатками ископаемых организмов.
Известно из литературы несколько таких примеров. Эксперименты были поставлены для установления прижизненной ориентировки чашечки девонского коралла Calceola относительно направления течения (Richter, 1929), для выяснения прижизненной ориентировки ископаемых устриц, с массивной выпуклой раковиной, а также посмертной ориентировки выпукло-вогнутых створок раковин устриц.