距今约6000多万年前的古新世，特提斯洋孕育了大灭绝后的第一批大型哺乳动物——特提斯兽类。其中，海牛目的祖先，一群类似船首兽的动物，率先发现了水草这一未被开发的丰富食物资源。
大约5550万年前，古新世始新世极热事件导致海平面上升，特提斯地区大片平原被淹没，部分水草进化成耐盐的海草，开创了全新的植物生态位。海牛目的祖先紧随海草的脚步，迅速扩张，成为最早离开非洲的非洲兽类，远早于它们的近亲——大象。
海牛的演化与特提斯洋的变迁最早的海牛目化石发现于加勒比地区，展现了它们逐渐适应海洋生活的演化历程。从陆行海牛的特化鼻腔到索布拉维海牛向下扭转的尾部和退化的盆骨，再到远海牛桨状的前肢和扁平的尾巴，最终演化出类似现代儒艮的哈里兽，拥有新月形鱼尾和向下弯曲的口吻，高效地啃食海草。
然而，随着地球气候变化和特提斯洋的关闭，海牛目也经历了数次兴衰。约3390万年前，全球气温下降，海平面骤降，导致许多早期海牛灭绝。
残存的儒艮类为了生存，不得不以海草根和老茎为食，并进化出向下弯曲的口吻和类似象牙的牙齿，例如卡里波儒艮。 至2500万年前，地球气温回升，海草再度繁盛，儒艮也迎来了新的发展机遇，物种多样性达到顶峰，其中一部分甚至到达了北极圈，演化成了巨儒艮。
儒艮的衰落与巨儒艮的灭绝特提斯洋的最终关闭，以及随之而来的全球降温，对儒艮的生存造成了致命打击。地中海的干涸使得儒艮帝国的疆域被分割，食物来源减少。
为了消化日益坚韧的海草，儒艮的消化道加长，体型变得臃肿，活动能力下降，只能局限在温暖海域。1741年，俄国探险队在白令岛发现了巨儒艮，但仅仅27年后，由于人类对海獭的捕杀导致海獭食物海胆数量激增，海胆过度啃食海带，最终导致巨儒艮因食物匮乏而灭绝。
海牛科的崛起与新的希望
在儒艮衰落的同时，海牛科在南美洲的内陆水域悄然崛起。 由于被隔离在内陆湖泊中，海牛科的祖先不得不适应新的食物来源——淡水植物。
它们进化出了水平牙齿替换的机制，可以终身不断生长新的牙齿，以应对坚韧的植物纤维。 最终，安第斯山脉冰川融化，冲破了海牛科的地理限制，使它们得以重返海洋。
海牛科在加勒比海地区取代了儒艮，并演化出西印度海牛和西非海牛等不同物种。
