古生物学家利用化石记录来研究地球历史变化的方法主要包括以下几个方面：
重建生物演化历史：通过化石记录，古生物学家能够追溯物种的起源和演化过程。例如，新华网提到“研究古生物化石就是不断解读这些‘文字’，让人们能更系统地了解生命演化、地质变迁”新华网。
分析生物多样性变化：科学家通过化石记录分析地球生物多样性的历史变化。科学网报道了科学家绘制的早期地球高精度生物多样性曲线，显示了5.4亿年以来的生物演化历史科学网。
确定地质时期：古生物学家利用化石来识别不同地质历史时期的生物，从而确定地层的年代。正如中国地质调查局发展研究中心所述，这个曾经令人不安的化石记录空白期其实是一个让地质学家和古生物学家颇感兴趣的时期中国地质调查局发展研究中心。
研究古环境和古气候：化石记录帮助科学家重建过去的环境和气候条件。国家自然科学基金委提到，古生物学家能从化石记录里解读出更丰富的信息，对于地学家和生物学家充分利用已有的地球历史数据研究古气候和古环境具有重要的意义国家自然科学基金委。
综合模型和数据分析：古生物学家使用计算机模型和大数据分析来综合化石记录信息，以更好地理解生物演化和地球变化。南京大学提到，专家团队自主研发人工智能算法，用大数据揭秘3亿年生命演化南京大学。
通过这些方法，古生物学家能够为我们提供关于地球历史变化的深刻见解，帮助我们理解生物多样性的演变、地质时期的划分、古环境和古气候的变化，以及生命演化的复杂过程。