Необходимо было вести сопряженные геолого-палеонтологические исследования в местах, где находились интересные местонахождения ископаемых животных. Из них для понимания строения осадочных отложений, вмещающих остатки древнейших позвоночных, особенно много дали работы по пермским красноцветным материковым отложениям Приуралъя. Два года я лазил по заброшенным подземным выработкам старинных рудников, в которых еще в конце XVIII и в начале XIX века наши наблюдательные горняки находили кости интереснейших ящеров, самых древних, какие только были найдены на территории Советского Союза. На стенках в заброшенных рудниках прослеживались мельчайшие подробности напластования пород, расшифровывались процессы их отложения, восстанавливались направления струй древних потоков. И вместе с этим накапливалось все больше сведений для палеонтологии: не только как залегают в породах ископаемые остатки, но и почему они залегают так, а не иначе.
В дальнейшем, с развитием советской науки благодаря возросшим материально-техническим возможностям палеонтологи смогли проводить большие раскопки. Так было раскопано Ищеевское местонахождение — остаток дельты реки, протекавшей на территории Татарии 200 млн. лет назад. В песках этой дельты было найдено множество костей скелетов крупных пресмыкающихся: первых растительноядных ящеров; грызуноподобных ящеров; хищников с огромными зубами; необычайных животных, обладающих одновременно строением земноводных и пресмыкающихся; древних акул; крупных рыб, похожих на нынешних сазанов, но еще более плоских и покрытых толстой эмалевой чешуей.
В Кировской области пробили целую подземную штольню, врезавшуюся в угол древней лагуны, куда были снесены остатки тысяч древних земноводных и рыб, захороненных в крепком белом известняке. На горе у г. Белебея было раскопано болото двухсотмиллионолетней давности, куда потоки во время когда-то бывшего половодья занесли остатки мелких ящеров и крупных крокодилообразных земноводных. И еще другие местонахождения вскрывались широкими площадками; строение их, до той поры загадочное, становилось все более ясным, особенно после дополнительных геологических исследований.
Полученные первые наблюдения помогли понять закономерности образования скоплений ископаемых остатков. Стало ясным, что окаменелости образуются не повсюду в пластах осадочных горных пород, а только там, где во время отложения этих пород были условия приноса остатков не живших на этом месте животных. Для животных или растений, обитавших на месте отложения осадков, их остатки переходили в окаменелости только там, где были условия для их сохранения.
После анализа этих процессов стало ясно, что видовой состав животных и растений, залегающих в данном слое, зависит в очень большой степени от скорости текучей воды, приносившей породу вместе с остатками. Видовой состав животных или растений, живших на месте отложения, зависит больше всего от скорости отложения осадка и его затвердения. Оказалось, что остатки животных и растений не представляют собой исключительной редкости, их присутствие в отложениях закономерно.
Эти и другие закономерности, выявленные при геологическом изучении местонахождений, позволили сделать важное для палеонтологии и геологической практики заключение: вся совокупность остатков животных и растений, найденная в слоях одного геологического времени, не является сколько-нибудь полным отражением животного и растительного мира этого времени. Она получена в результате преобладавших в то время противоречивых процессов отложения и размыва, накопления и разрушения. Наши представления об органическом мире прошлого всегда должны учитывать эту крупную поправку.
Другой поправкой, имеющей важное значение, является понимание того, что материалом для образования окаменелостей служат только наиболее многочисленные виды, а представители редких видов исчезают из геологической летописи. Поэтому палеонтология дает нам только те виды животных и растений, которые были наиболее процветающими в данный отрезок времени, и только те, которые жили вблизи областей отложения. Ни позвоночные, ни насекомые не захороняются в условиях своей жизни потому, что места, где образуются осадочные породы, удалены от непосредственных мест обитания животных. Не следует смешивать этих особенностей захоронения с вторичным залеганием палеонтологических остатков, подвергнутых перемещению уже после своего захоронения.
Иная картина захоронения донных беспозвоночных в море. Эти неподвижные животные или животные с ограниченными возможностями передвижения действительно обитали там, где захоронялись. Однако их массовая гибель и захоронение, как правило, вызывались изменением в накоплении осадков. На месте обитания животных отлагались не те осадки, которые могли бы характеризовать среду обитания. Остатки беспозвоночных животных тоже залегают в отложениях, характерных для их гибели, а не для обитания, с той лишь разницей (от позвоночных), что находятся они непосредственно на месте своей жизни.