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Durante o Oligoceno, que vai de 34 milhões à 23 milhões de anos atrás, é a terceira época da era Cenozoica, onde ocorre a predominância dos mamíferos, eles começam a ocupar o nicho ecológico deixado pelos dinossauros na grande extinção e se tornam enormes, nesta época aparecem os maiores mamíferos terrestres que se conhecem, os mamíferos primitivos começam a perder a competição para os ancestrais dos atuais animais, que começam a desenvolver-se com sucesso.
O nome Oligoceno vem do grego "oligos", que significa poucos e "xainos", que significa novo, fazendo uma referência aos poucos novos mamíferos que surgiram nesta época em comparação com o Eoceno. O Oligoceno se divide nas idades Rupeliana (34 a 28 milhões de anos atrás) e Chattiana (28 a 23 milhões de anos atrás).
O clima continua quente e úmido, contudo um pouco mais ameno que no Eoceno dando origem a campos e pradarias. Ocorre a separação da América do Sul da Antártida, surgindo a passagem de Drake e completando o isolamento da Antártida. Essa passagem criou a Corrente Circumpolar Antártida, que impedia as correntes quentes oceânicas de se aproximarem da Antártida, fazendo com que sua temperatura diminuísse ainda mais, aumentando a calota polar e fazendo com que os níveis dos oceanos baixassem. Gerando um clima um pouco mais frio, que tornou a terra mais seca, reduzindo as áreas de florestas e aumentando as áreas abertas e prados, compostos de arbustos menores.
Durante o final do Eoceno ocorreu a Grande Coupure, uma extinção em massa que extinguiu da Terra a maioria dos mamíferos primitivos (dinocerados, brontotérios, entre outros), dando oportunidade de se desenvolverem os ancestrais dos atuais mamíferos herbívoros. Se destacarem os perissodáctilos (cavalos (Hippomorpha), rinocerontes (Ceratomorpha, que atingiram tamanhos gigantescos), bovinos, cervos e porcos (artiodáctilos) e elefantes (proboscídeos), entre outros de ordens extintas atualmente. Os predadores dominantes ainda eram os creodontes, no entanto, os carnívoros como os cães-ursos (Amphicyonidae), os felinos (Felidae) e os chamados "falsos-dentes-de-sabre" (Nimravidae), já estavam se desenvolvendo e ocupando lentamente o nicho dos creodontes, levando-os a extinção.
Veja na tabela abaixo os animais catalogados que viveram nessa época:
