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Apesar de os mamíferos não dominarem a terra até depois que os dinossauros se foram, alguns mamíferos primitivos apareceram enquanto as maiores feras reptilianas ainda reinavam. Alguns desses mamíferos primitivos, que eram pequenos, nos são familiares hoje.
Cinodontes: ancestrais dos mamíferos
Os cinodontes floresceram durante o período Triássico, que foi cerca de 248 a 206 milhões de anos atrás e o mesmo período em que os dinossauros começaram a prosperar. Na aparência, esses animais carnívoros se pareciam com cães de tamanho médio, mas tinham pernas angulares como crocodilos. Evidências sugerem que os cinodontes são os ancestrais dos mamíferos, porque mesmo que eles punham ovos e não produziam leite para seus filhotes, acredita-se que eles tinham sangue quente e eram cobertos de pelo. Eles também tinham uma mandíbula evoluída que se assemelhavama mamíferos carnívoros de hoje e tinham dentes como os de um cão.
Primeiros mamíferos
Os primeiros mamíferos verdadeiros chegaram durante o período Jurássico, que foi cerca de 206 a 144 milhões de anos atrás. A maioria dos primeiros mamíferos eram minúsculos, tipo roedores e eram marsupiais. Havia alguns tipos de monotremados, que são semelhantes ao ornitorrinco, e botavam ovos. Um exemplo dos primeiros mamíferos tipo roedor foi o Jeholodens, que se alimentava de insetos e vermes. Os mamíferos se beneficiavam ser minúsculos durante esse período de tempo, porque os dinossauros eram tão grandes, poderosos e dominantes. O tamanho pequeno dos mamíferos permitiu-lhes se esconderem em espaços pequenos e escapar da atenção desses predadores.
Mamíferos placentários
Durante o período Cretáceo, que foi cerca de 144 a 65 milhões de anos atrás, os mamíferos placentários começaram a evoluir. Ao contrário dos marsupiais, eles desenvolvem suas crias dentro de seus corpos até que a prole esteja totalmente formada. A maioria dos mamíferos hoje, incluindo seres humanos, é placentária. Os primeiros mamíferos placentários ainda eram pequenos e tipo musaranho, e a maioria era noturna. Durante o final do período Cretáceo, os mamíferos como os Zalabdalestes, onívoros noturnos de 20 cm de comprimento, começaram a aparecer. Nesse momento, os dinossauros estavam começando a lutar. Isso permitiu que os mamíferos começassem a florescer e diversificar.
Mamíferos carnívoros
Como os mamíferos começaram a crescer em tamanho até o final do Cretáceo, algumas espécies começaram a desenvolver tendências mais carnívoras. O Didelphodon, por exemplo, embora tecnicamente um onívoro, alimentava-se principalmente de pequenos animais e quaisquer ovos de dinossauro deixados desprotegidos. Esse marsupial era um animal grande, um pouco maior até do que seus ancestrais, os cinodontes, porém era menor do que um ser humano. Acredita-se que outras espécies semelhantes tipo cão tenham evoluído por volta dessa mesma época, mas seus fósseis são raros.