Durante la Era Mesozoica, varios grupos de reptiles regresaron al mar y se adaptaron a la vida acuática. Los ictiosaurios, nombre que significa "peces lagartos" y los plesiosaurios fueron los grupos de mayor éxito y llegaron a dominar los mares del mundo durante más de 100 millones de años. Las relaciones entre estos reptiles marinos y los otros órdenes reptilianos, e incluso las relaciones existentes entre ellos mismos siguen siendo un misterio. Sin embargo, presentan suficientes semejanzas en un aspecto para poder agruparlos convenientemente. Su característica común es el par de aberturas en el cráneo, por detrás de los ojos y debajo de los huesos de las mejillas. Se han distinguido cuatro tipos de reptiles marinos, cada uno de los cuales presentan diferentes grados de adaptación al ambiente marino. Los menos especializados eran los placodontos del Triásico. Los notosaurios, también del Triásico, estaban más adaptados a la vida acuática, y sus parientes, los plesiosaurios, surcaron las aguas del mar abierto durante todo el Jurásico y el Cretásico. Los ictiosaurios, que compartieron con los plesiosaurios los mares del Jurásico, constituían el grupo más especializado de reptiles marinos.
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