Das spektakulärste Ereignis in der terrestrischen Umwelt des Känozoikums war die Diversifizierung und der Aufstieg zur Dominanz der Säugetiere. Aus nur wenigen Gruppen kleiner Säugetiere in der späten Kreidezeit, die im Unterholz lebten und sich vor den Dinosauriern versteckten, entwickelten sich schnell mehr als 20 Ordnungen von Säugetieren, die sich bis zum frühen Eozän etabliert hatten. Obwohl es einige Hinweise darauf gibt, dass dieses adaptive Radiationsereignis weit vor dem Ende der Kreidezeit begann, beschleunigte sich die Speziationsrate während des Paläozäns und Eozäns. Am Ende des Paläozäns wurden viele archaische Gruppen (Vielfüßer, Plesiadapiden und „kondylarthische“ Huftiere) durch im Wesentlichen moderne Gruppen wie die Perissodactylen (zu denen primitive Pferde, Nashörner und Tapire gehören), Artiodactylen (zu denen Kamele und Hirsche gehören), Nagetiere, Kaninchen, Fledermäuse, Rüsseltiere und Primaten durch eine große Episode der Faunenumwandlung (Aussterben und Entstehung) ersetzt.
Mit freundlicher Genehmigung des American Museum of Natural History, New York
Im Eozän verbreiteten sich diese Gruppen weit und wanderten über eine nördliche Route, wahrscheinlich von Eurasien nach Nordamerika. Im späten Eozän löste eine Episode globaler Abkühlung Veränderungen in der Vegetation aus, die Gebiete mit dichtem Regenwald in offenere Wälder und Graslandschaften umwandelten und damit ein weiteres Intervall evolutionärer Fluktuation auslösten, das das Verschwinden der letzten primitiven Pflanzenfresser, wie der Brontotheres, einschloss. Ab dem Oligozän wurden die Gemeinschaften der Landsäugetiere von Vertretern der heute lebenden Säugetiergruppen wie Pferden, Nashörnern, Antilopen, Hirschen, Kamelen, Elefanten, Felinen und Eckzähnen dominiert.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Diese Gruppen entwickelten sich während des Miozäns signifikant weiter, als die Veränderungen des Klimas und der Vegetation zu einem offeneren grasbewachsenen Lebensraum führten. Angefangen mit primitiven Formen, die niedrigkronige Zähne für das Durchsuchen der Blattvegetation hatten, entwickelten viele pflanzenfressende Säugetiere spezialisierte Zähne für das Abgrasen von körnigen Gräsern und lange Gliedmaßen für das Laufen und Entkommen vor immer effizienteren Raubtieren. Im späten Miozän waren auf den meisten Kontinenten Graslandgemeinschaften etabliert, die denen in den modernen Savannen Ostafrikas ähnelten. Die Evolution innerhalb vieler Gruppen terrestrischer Säugetiere seit dem späten Miozän wurde stark von den dramatischen Klimaschwankungen des späten Känozoikums beeinflusst.
Mit freundlicher Genehmigung des American Museum of Natural History, New York
Säugetierwanderung von Eurasien nach Nordamerika
Die rasche evolutionäre Diversifizierung oder Radiation der Säugetiere im frühen Tertiär war wahrscheinlich hauptsächlich eine Reaktion auf die Beseitigung der reptilischen Konkurrenten durch das Massenaussterben am Ende der Kreidezeit. Spätere Ereignisse in der Säugetierevolution könnten jedoch als Reaktion auf Veränderungen in der Geologie, Geographie und den klimatischen Bedingungen stattgefunden haben. In der Mitte des Eozäns wurde zum Beispiel die direkte Wanderung von Landsäugetieren zwischen Nordamerika und Europa durch das Durchtrennen der Thulean Land Bridge unterbrochen, einer Verbindung, die bereits vor dieser Zeit bestanden hatte. Obwohl Europa von Nordamerika abgeschnitten wurde, blieb Asien (vor allem Sibirien) während des späten Eozäns in Kontakt mit Alaska, und während des Oligozäns und Miozäns kam es zu wiederholten Wanderungen.
Im frühen Miozän brachte eine Einwanderungswelle von Säugetieren aus Eurasien Bärenhunde (frühe Vorfahren der modernen Eckzähne der Gattung Amphicyon), europäische Nashörner, Wiesel und eine Vielzahl von hirschartigen Säugetieren nach Nordamerika. Ebenfalls in dieser Zeit entkamen Mastodonten aus ihrer Isolation in Afrika und erreichten Nordamerika in der Mitte des Miozäns. Pferde und Nagetiere entwickelten sich im frühen Eozän, und anthropoide Primaten tauchten im mittleren Eozän auf. Die Einwanderung afrikanischer Säugetierfaunen, einschließlich der Rüsseltiere (Mammuts, Mastodons und andere Verwandte des modernen Elefanten), nach Europa erfolgte vor etwa 18 Millionen Jahren (frühes Miozän). Die klimatische Abkühlung und Austrocknung während des Miozäns führte zu mehreren Episoden, in denen sich Grasland-Ökosysteme ausbreiteten und die damit einhergehende evolutionäre Diversifizierung grasender Säugetiere stattfand.
Säugetierwanderung zwischen Nord- und Südamerika
Im späten Pliozän ermöglichte die durch die mittelamerikanische Landenge gebildete Landbrücke die Einwanderung von Opossums, Stachelschweinen, Gürteltieren und Faultieren aus Südamerika in den Süden der Vereinigten Staaten. Eine viel größere Welle typischer Tiere der nördlichen Hemisphäre wanderte jedoch nach Süden und könnte zum Aussterben der meisten in Südamerika endemischen Säugetiere beigetragen haben. Zu diesen nordamerikanischen Eindringlingen gehörten Hunde und Wölfe, Waschbären, Katzen, Pferde, Tapire, Lamas, Pekaris und Mastodonten.