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Esquema
El paleoceno marca el inicio de la era cenozoica. De esta época se conocen siete grupos de mamíferos y todos parecen ser originarios del norte de Asia, desde donde migraron a otras partes del mundo. Estos mamíferos primitivos tenían muchas características en común. Eran pequeños y ninguna especie superaba la talla de un oso. Eran todos cuadrúpedos, caminaban sobre la planta de los pies, con cinco dedos cada uno. Es probable que tuvieran la cabeza pequeña y el hocico estrecho y por tanto una cavidad craneal reducida. Los mamíferos predominantes del periodo fueron los miembros de tres grupos ya desaparecidos: los creodontos, ancestros de los carnívoros modernos; los amblípodos, pequeños pero pesados; y los condilartos, herbívoros de cuerpo ligero y cerebro pequeño. De los grupos del paleoceno, sobreviven los marsupiales, los insectívoros, los primates y los roedores.
Durante el eoceno, que comenzó hace 56,5 millones de años, aparecieron una serie de ancestros que evolucionarían hasta animales de nuestro tiempo. Eran de pequeña estatura, algunos de ellos parecidos a caballos, rinocerontes, camellos, roedores y monos. Los creodontos y los amblípodos continuaron evolucionando durante esta época; sin embargo, los condilartos se extinguieron antes de finalizar la época. Surgieron los primeros mamíferos acuáticos, antecesores de las ballenas actuales, y algunas aves, como las águilas, los pelícanos, las codornices y los buitres. Las variaciones que tuvieron lugar en la vegetación respondían a las distintas adaptaciones de las plantas a los cambios climáticos.
Durante esta época, que comenzó hace 35,4 millones de años, desaparecieron la mayoría de los mamíferos arcaicos de las primeras épocas del cenozoico. En su lugar aparecieron representantes de muchos de los mamíferos actuales. Los creodontos se extinguieron y surgieron los primeros carnívoros verdaderos, parecidos a los gatos y a los perros. También vivió un primate antropoideo en el norte de América que desapareció al final de la época. Dos grupos de animales ya extintos, evolucionaron durante este tiempo: los titanoterios, relacionados con los rinocerontes y los caballos, y los oreodontos, herbívoros de tamaño pequeño emparentados con los camellos.
El desarrollo de los mamíferos durante el mioceno, que empezó hace 23,3 millones de años, estuvo relacionado de forma directa con un importante avance evolutivo en el reino vegetal, la aparición de las gramíneas. Estas plantas, ideales como forraje, contribuyeron al crecimiento y desarrollo de los animales herbívoros, como los caballos y los rinocerontes, que abundaron en el mioceno. Los mastodontes siguieron evolucionando y se generalizó la presencia del Dryopithecus, un animal parecido a los gorilas, en Europa y Asia. Algunos carnívoros, como los gatos y una especie de perro-lobo, se extendieron por varias partes del mundo.
El plioceno comenzó hace 5,2 millones de años y el pleistoceno hace 1,64 millones de años. La paleontología de ambas épocas no difiere mucho y es considerada por muchos zoólogos como el clímax de la “edad de los mamíferos”. Estas épocas se caracterizaron por la abundancia de grandes mamíferos, la mayoría de los cuales todavía perviven. Algunos de ellos eran los búfalos, los elefantes y los mamuts. Estos últimos se extinguieron antes de finalizar el pleistoceno. En Europa hubo antílopes e hipopótamos, carnívoros como leones, tejones, zorros, linces, nutrias, pumas, mofetas y otras especies desaparecidas, como el gran tigre dientes de sable. En el norte de América surgieron los primeros osos, debido a las poblaciones que migraron desde Asia. El armadillo y el perezoso terrestre migraron del sur al norte del continente americano, y el buey almizclero se extendió hacia el sur desde las regiones árticas. Los seres humanos, como tales, aparecieron en esta época.
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