Существенную часть обитателей девонских морей составляли головоногие моллюски — наутилоидеи, которые появились, вероятно, в среднекембрийскую эпоху, достигли расцвета к середине силурийского периода, после чего пошли на убыль. К середине девона отмечается новая вспышка в развитии наутилоидей. В монографиях (1885, 1887 гг.) Ф. Н. Чернышев описал несколько видов девонских наутилоидей.
Важнейшей группой морской фауны девонского периода были аммоноидеи. Быстрая изменчивость во времени и широкое географическое распространение придают им огромное значение для биостратиграфии и корреляции девонских отложений. Первые сведения о них на территории нашей страны появились в работах А. А. Кейзерлинга по доманику Тимана в 1844— 1846 гг. Ф. Н. Чернышев дал первые их монографические описания в 1887 и 1893 гг.
Другой важнейшей группой девонской фауны являются брахиоподы, достигшие в этот период максимального развития. Важнейшими работами по девонским брахиоподам России, наряду с трудами . Н. Венюкова, А. А. Штукенберга, Э. В. Толля, Г. Д. Романовского, Ф. Фреха, Г. Г. Петца, стали монографические описания Ф. Н. Чернышева (1884, 1885, 1887, 1897 гг. и др.)
В монографиях Ф. Н. Чернышева содержатся также описания трилобитов, остатки которых имеют большую ценность для биостратиграфии, а также остракод, криноидей и других форм.
Ошибки русских геологов в определении возраста пермских отложений сказались и на некоторых палеонтологических выводах. Так, в наши дни установлены два резко различных фациальных комплекса ругоз-кораллов, что осложняет их использование для целей стратиграфии пермских отложений. В чистых известняках найдены кораллы со сложно построенными «кружевными скелетами». Второй комплекс представлен «карликовыми» одиночными формами с примитивным строением, распространенными преимущественно в мергелистых прослоях низов перми на западном склоне Урала. Поскольку, по заключению Ф. Н. Чернышева, такие толщи считали нижнепермскими (артинскими), а толщи известняков относили к верхнему карбону, то лишь второй комплекс до недавнего времени принимали за пермский; при этом делался вывод, что колониальные и другие кораллы первого комплекса к началу перми уже перестали существовать и сменились кораллами второго комплекса. В послед- - ние два-три десятилетия твердо установлено, что «карликовые» ругозы второго комплекса достаточно обильно представлены не только в пермских, но и в более древних толщах (силур, девон, карбон) и являются фациальным комплексом. Кораллы же первого комплекса широко известны теперь и в пермских отложениях [10].
Суммируя выводы относительно вклада Ф. Н. Чернышева в разработку вопросов региональной стратиграфии и палеофаунистики, можно с полным основанием присоединиться к оценке его уральских стратиграфических работ, данной Д. В. Наливкиным, которому довелось работать на многих площадях и разрезах, изучавшихся ранее Ф. Н. Чернышевым: «Феодосий Николаевич составил новую схему стратиграфии Урала, показавшую состав и последовательность залегания отложений, слагающих горы и предгорья Урала. Новая схема легла не только в основу работы Ф. Н. Чернышева, но и в основу работ всех других уральских геологов на протяжении нескольких десятилетий. Чернышевская эпоха изучения Урала длилась около полустолетия. Только детальные работы большого коллектива советских геологов, развернувшиеся После 1930 г., несколько изменили, дополнили и расширили схему Чернышева» [11].
Большое значение для теоретической стратиграфии имела опубликованная в 1889 г. С. Н. Никитиным и Ф. Н. Чернышевым в «Горном журнале» статья «Международный геологический конгресс и его последние сессии в Берлине и Лондоне». В ней подводились итоги деятельности Международного геологического конгресса и его комиссий, подчеркивалось значение этой интернациональной научной организации. Наряду с этим в статье была поднята актуальнейшая проблема стратиграфической классификации. Споры вокруг этой проблемы не утихают до наших дней, по-прежнему она находится в центре внимания геологов-стратиграфов и в последние годы приобрела большое методологическое значение.
С. Н. Никитин и Ф. Н. Чернышев попытались дать объяснение, почему на. сессиях МГК, на которых вопросы стратиграфической классификации также постоянно находились в центре внимания и обсуждались представителями различных стран, не удалось прийти к соглашению. Причину этого они видели в том, что не была выяснена точка зрения на основу и принцип построения геологической классификации. Тем самым вся проблема классификации была повернута в методологическую плоскость, в которой только и возможно подойти к ее рациональному решению.