Il Periodo Cretaceo (così chiamato per i caratteristici depositi di calcare bianco e terroso, comunemente chiamato creta), ebbe inizio circa 135 milioni di anni fa e durò circa 70 milioni di anni. Fu uno dei periodo geologici di maggior importanza, caratterizzato da un considerevole estendersi degli oceani al di sopra dei continenti in molto parti del mondo e dal grande spessore delle stratificazioni sedimentarie degli oceani e dei continenti stessi. Un progressivo immergersi della superficie del continente americano provocò l'unione dell'Oceano Artico con il Golfo del Messico; l'Europa centrale risultò anch'essa sommersa quasi completamente, eccetto una piccola sona centrale. Verso la fine di questo periodo, i movimenti tellurici provocarono il sorgere di catene montuose, come le Ande e le Montagne Rocciose, insieme alle montagne dell'Antartide e della parte nord-orientale dell'Asia.
Il periodo cretaceo caratterizza il concludersi della vita del Mesozoico e la comparsa di animali e piante destinati in seguito ad imporre la propria supremazia nell'ambito della terraferma. La comparsa delle piante con fiori (angiosperme) costituì uno dei più importanti eventi di quel periodo. Esse apparvero per la prima volta nel Cretaceo inferiore, ma al termine del Mesozoico avevano raggiunto una così larga diffusione da poter essere considerate le piante predominanti sulla superficie di ogni continente. Durante il periodo cretaceo apparvero per la prima volta molti familiari alberi ed arbusti attuali, tra cui pioppi, magnolie, quercie, aceri, faggi, agrifogli, edere, allori. La diffusione delle piante con fiori provocò effetti notevoli anche nei confronti della vita animale dato che rappresentavano nuove fonti di nutrimento per mammiferi, uccelli, rettili ed insetti.
I dinosauti estesero la propria supremazia anche a gran parte del Cretaceo. Erano diffusi in tutti i continenti e comprendevano i dinosauri forniti di corna (ceratopi), gli anchilosauri, provvisti di una robusta corazza, e i bizzarri esseri con la bocca foggiata a becco d'anitra e con molte caratteristiche dei primitivi anfibi. I grandi dinosauri quadrupedi si estinsero quasi completamente durante il periodo cretaceo, ma feroci carnivori, come il Tirannosauro, sopravvissero fino al termine del Mesozoico. I rettili volanti erano rappresentati dal Pteranodonte, strana creatura priva di denti, con un'apertura alare di quasi otto metri, il più grande rettile volante conosciuto. Anche negli oceani esistevano rettili di enormi dimensioni. ne costituiscono un esempio le tartarughe giganti (archelon), che raggiungevano una lunghezza di più di quattro metri, e alcuni plesiosauti di più di dodici metri. Gli ittiosauri erano in via di estinzione, mentre giganteschi e selvaggi mosasauri, vagavano ancora per gli oceani in considerevoli quantità, nutrendosi di pesci e rettili
Nelle rocce del Cretaceo si trovano solamente due specie di uccelli fossili: l'Ichthyornis, uccello di piccole dimensioni, buon volatore, simile all'attuale sterna, che raggiungeva quasi i venti centimetri di altezza, e l'Hesperornis, uccello acuquatico di quasi un metro e mezzo di altezza, dotato di potenti zampe atte al nuoto, ma con ali esili e di dimensioni molto ridotte, fornito inoltre di robuste mascelle armate di denti.
I mammiferi erano di piccole dimensioni e relativamente insignificanti. I loro resti fossili sono principalmente costituiti da denti e da parti della mascella inferiore, che, data la loro particolare struttura, ci rendono in grado di distinguerli dai fossili di rettili simili ai mammiferi stessi. I principali ritrovamenti interessano solamente forme primitive che si perpetuarono dal periodo giurassico, oltre a due nuovi gruppi originari del periodo cretaceo, rappresentati da marsupiali simili all'attuale opossum e da alcuni insettivori predecessori dei toporagni.
Nei mari poco profondi viveva una grande varietà di invertebrati, il cui gruppo più rappresentativo era costituito dalla ammoniti, che si presentavano nelle più svariate forme. Trovarono larga diffusione, oltre agli odierni pesci a scheletro osseo (teleostei), belemniti, bivalvi e gasteropodi, coralli, ricci di mare e foraminiferi. I crinoidei svilupparono nuove specie, tra cui una forma liberamente natante, priva del consueto peduncolo, dotata di sottilissime braccia che potevano raggiungere una lunghezza di quasi un metro e mezzo, mentre i molluschi trovarono larga diffusione con la specie Inoceramus, che poteva raggiungere i due metri di diametro.
La fine del Cretaceo vide la quasi totale estinzione di molti degli animali che avevano raggiunto larga diffusione nell'era mesozoica. Si estinsero i dinosauri, gli pterosauri, gli ittiosauri, i mosasauri, gli ammoniti, i belemniti vari e proprio e gran parte dei bivalvi e dei coralli. Era veramente la fine di un'epoca nella storia della vita e le cause che condussero a un tale declino non sono facili da identificare. È tuttavia probabile che i grandi mutamenti geologici che si verificarono durante quel periodo abbiano esercitato una profonda influenza su molte specie di animali e piante.

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