Разработана концепция единого плана строения конечностей хвостатых и бесхвостых амфибий, которая может свидетельствовать в пользу их монофилии. Предложена гипотеза исходно бисериальной структуры архетипического состояния тетрапоидной конечности. Разработана концепция педоморфоза как ведущего фактора и механизма формирования не только новых морфофункциональных признаков, но и новых таксонов от видового уровня до новых классов. Экспериментальными методами выявлена роль тиреоидных гормонов в регуляции онтогенеза низших позвоночных (амфибий и костистых рыб). Выявлены пути и механизмы становления и эволюции метаморфоза и прямого развития у амфибий. Исследована эволюция механизмов регуляции онтогенеза у низших позвоночных. Выявлены онтогенетические механизмы взрывной морфологической дивергенции, сопровождающей становление пучка видов больших африканских усачей (Labeobarbus spp., Cyprinidae, Teleostei) озера Тана (Эфиопия). Создан ряд концепций морфофункциональных перестроек в процессе эволюции на основе системных исследований биомеханических и онтогенетических перестроек челюстного аппарата и изучения эндокраниального кинетизма амфибий, пресмыкающихся. Разработана типология морфологических элементов головы осетровых и полиодонтид, предложен эволюционный сценарий происхождения структурного типа черепа осетрообразных. Выявлены гетерохронии в развитии ряда структур головы осетров, белуги и американского веслоноса, ответственных за становление механизма протракции челюстей. Создан банк данных по географии, экологии и влиянию загрязнений на разные виды амфибий более чем для 2000 местонахождений.