Zapisi o fosilnim okolišima sačuvani su u stijenama, a njihove se promjene najbolje mogu pratiti na otvorenim geološkim profilima. Promjene se mogu prepoznati i klasificirati na temelju biotičkih i abiotičkih pokazatelja. Abiotičke pokazatelje prepoznat ćemo na temelju svojstava stijene (mineralni sastav, struktura, tekstura, elementni sastav, izotopna svojstva i sl.), dok ćemo biotičke pokazatelje prepoznati iz kvantitativnog i kvalitativnog sastava fosilnih zajednica, kao i na temelju modernih biogeokemijskih analiza. Na teritoriju Hrvatske možemo naći stijene različite geološke starosti, iz različitih fosilnih okoliša. Na prostoru krških Dinarida na površini prevladavaju karbonatne stijene, taložene u platformnim okolišima, u rasponu od mlađeg paleozoika do početka kenozoika. Na ovom području možemo registrirati postupne promjene unutar pojedinih razdoblja, no i dvije globalne katastrofe, na razmeđi paleozojske i mezozojske ere (prije cca. 251 milijun godina), te na granici mezozojske i kenozojske ere (prije cca. 65 milijuna godina). Dok je granica krede i paleogena u svijetu već duže vrijeme razmjerno dobro poznata, zadnjih se godina diljem svijeta intenzivno istražuju događaji na granici perma i trijasa, kad je došlo do najvećeg izumiranja u geološkoj prošlosti. Ovi su događaji popraćeni naglim skokovima u izotopnom sastavu organskog i anorganskog ugljika, sumpora i stroncija, premda se znanstvenici još spore oko glavnog uzroka ovog događaja. Na području Velebita nalaze se izdanci stijena odgovarajuće starosti, te postoji velika vjerojatnost da se ustanovi točno vrijeme, a možda i uzrok ove katastrofe. U sjevernoj Hrvatskoj veći dio starih variscijskih i prevariscijskih struktura prekriven je mlađim, kenozojskim, pretežito klastičnim naslagama. Promjene okoliša u ovim stijenama nisu tako nagle i dramatične, kao na granici era, no zato su dobro dokumentirane i mogu se pratiti na većem broju lokaliteta. Glavni poticaj za promjene tijekom kenozoika na ovom području bili su intenzivni tektonski pokreti i eustatske promjene morske razine. Slijedom tih zbivanja došlo je do formiranja Paratethys mora, koje je povremeno imalo komunikaciju s širim morskim bazenima, te se na ovom području mogu pratiti višestruke promjene u prostiranju i paleoekološkim karakteristikama tog prostora, do postupnog oslađivanja i razvoja jezerskih, te konačno barskih i močvarnih okoliša. Naslage Paratethys-a, koje danas nalazimo u Hrvatskoj, taložile su se na jugozapadnom rubu centralnog Paratethys-a, u blizini obale, te ćemo u stijenama naći dokaze o životu iz različitih okoliša, od kopna, preko slatkovodnih sredina (tekućica i stajaćica), do različitih dijelova šelfnog mora, a po nekim novijim istraživanjima, i dubljih bazenskih prostora. Plitkomorski okoliši osobito su podložni stresnim utjecajima, bilo da se radi o oscilacijama morske razine, ili promjenama drugih abiotičkih i biotičkih čimbenika. Raspadom na bazene i izolacijom pojedinih bočatih do slatkih jezera, ostvareni su uvjeti za razvoj endemskih fauna, koje je ponekad teško međusobno korelirati. Globalne promjene klime, uz postupno zahladnjenje, također su ostavile traga u ovim stijenama, a dragocjene podatke o tim događajima možemo dobiti na temelju paleopalinoloških analiza i kisikovih izotopnih analiza.