Как определяют связь видов по палеонтологическим находкам?

По одной древней кости внешний вид сегодня не определить. Если только есть возможность сделать генетический анализ и сравнить с известными образцами.
Для начала определяют возраст кости, её структуру, плотность, определяют место кости в скелете. По её размерам определяют вес животного, по форме способ передвижения...

Тут несколько вопросов - о методологии реконструкции конкретных организмов и о методологии выявления генетической связи между разными видами (и вообще таксонами). Хотя, в любом случае применяется комплексный подход и совместное использование нескольких разных методов. Например, если говорить конкретно об австралопитеках, то их строение указывает на их принадлежность к сухоносым узконосым приматам из семейства гоминид (а значит характерные для других представителей этих таксонов признаки характерны и для них), а также конкретно на их специфические признаки - на основе морфологических признаков реконструируются анатомические и физиологические признаки, на основе характера отложений, в которых были заключены окаменелости и на основе характера сопутсвующей фауны можно реконструировать их экологические признаки, на основе сочетания морфологических и экологических признаков можно реконструировать их этологические признаки и т. д. Что же до выявления степени родства - в первую очередь здесь применяются генетические методы (например наличие у птиц реликтовых рептилийных генов и аллелей генов - например генов, регулирующих формирование зубов и рептилийного строения челюстей, а также аллель, отвечающий за формирование рептилийного строения плечевого сутсава (хотя другой аллель того же гена приводит к формированию птичьего строения локтевого сустава) указывает на то, что птицы по сути являются специализированной группой рептилий и произошли от каких-то архозавров, скорее всего от динозавров-манирапторов, а точнее этими самыми манирапторами и являются). Палеонтология же скорее направлена на выявление направления развития тех или иных таксонов (кто когда где и от кого возник, сколько просуществовал и кто от него произошёл или не произошёл), механизмами же видообразования занимаются генетика, эмбриология и в целом биология развития.