A megafauna fóssil da região do Parque Nacional Serra da Capivara inclui mais de 30 espécies, das quais as maiores (uma preguiça gigante e um mastodonte) pesavam mais de 5 toneladas; a fauna atual conta menos de 20 espécies, sendo que a maior (a onça) não supera os 120 kg. A mudança produziu-se há aproximadamente 10.000 anos, no fim do período chamado Pleistoceno (o que corresponde na América do Norte e na Europa ao fim da época glacial).

Na planície, no meio da pradaria, dominavam cinco grupos de grandes mamíferos herbívoros, vivendo em manadas :

- Palaeolama ( prima fóssil da lhama)

- Hippidion ( primo fóssil da cavalo)

- Catonyx (preguiça gigante terrestre, de tamanho médio)

- Eremotherium (preguiça gigante terrestre, de grande tamanho)

- Pampatherium (tatu gigante).

Entre eles, menos numerosos e vivendo solitários ou em pequenas famílias, encontramos também os Toxodontes (grandes animais com cascos, do tamanho do rinoceronte e dos hipopótamos); à beira da água, os Glyptodontes (tipo de tatu gigante com carapaça não articulada, sem faixas).

Nas colinas, entre as árvores viviam os pecaris (porco do mato, caititu e queixada), os veados Mazama (veado catingueiro e veado mateiro), os Macrauchenia (quasi tão grandes quanto uma girafa, com pescoço longo e uma tromba curta), os Mastodontes (parecendo elefantes mais baixos e mais alongados). Destes somente subsistem os pecaris e os veados.

Ao lado de todos esses hervíboros viviam os carnívoros que se alimentavam deles : Smilodon (o tigre-de-dentes-de-sabre), os verdadeiros felinos como a onça, o puma, o jaguarundi, a onça pintada, a onça vermelha, o gato vermelho, o gato verdadeiro; os ursos, as raposas e os lobos. Somente o Smilodon desapareceu de toda a terra, os outros felinos ainda sobrevivem.

Desapareceu faz, aproximadamente 10.000 anos. Smilodon pertence a uma linha particular da família dos Felinos (Leão, Tigre, Onça, Puma, Pantera, Gato). A espécie sul-americana é chamada Smilodon populator. Vários restos foram achados na região do Parque Nacional, sobretudo na Toca do Cima dos Pilão que parece ter servido como seu ninho, para onde, sem dúvida, levou as carcaças dos Catonyx e dos pecaris que matou.

Paleolama

É uma prima fóssil das lhamas atuais: tem o mesmo aspecto geral mas é maior e mais pesada ( 300 a 400 kg), com o focinho alongado. Contrariamente às lhamas não estava adaptada à vida na montanha. Este hervíboro ocupava no Brasil o lugar que ocupam os grandes antílopes na África. Conhecido desde ao redor de um milhão de anos, desapareceu entre 8 a 10.000 anos atrás.

Pertence à familia dos Camelídeos (camelos, lhamas); existem várias espécies de Paleolama no Quaternário da América do Sul, das quais duas na região da Serra da Capivara, Paleolama major e Paleolama niedae, que é maior. Esta última representa 16% da megafauna da Toca da Barra do Antonião e 33% da Toca do Garrinho.

Hippidion

Parece com um cavalo selvagem, do qual é um parente bastante afastado; tem o mesmo tamanho ( 400 a 500 kg) e as patas com um só dedo que leva ao casco, mas seus dentes são diferentes, de um tipo muito mais primitivo. Este hervíboro corredor ocupava no Brasil o lugar que ocupam as zebras na Africa. Conhecido desde há mais de 3 milhões de anos, desapareceu entre 8 a 10.000 anos.

Pertence à família dos Equídeos (cavalos, asnos, zebras); existiam várias espécies de Hippidion no Quaternário de América do Sul, das quais duas na região do Parque Nacional, Hippidion bonaerense, a mais abundante e um verdadeiro cavalo, mais raro, de uma espécie também desaparecida mas muito próxima do cavalo atual, Equus neogaeus. Os Equídeos representam aproximadamente 30% da megafauna da Toca do Garrincho.

Eremotherium

Este parente afastado das Preguiças atuais, era um dos maiores mamíferos quaternários da América do Sul (mais de 5 toneladas), e era terrestre. Mesmo munido de enormes garras, era um estrito hervíboro, capaz de levantar-se sobre as suas patas traseiras e manter-se em pé com a ajuda da cauda constituindo assim um tripé, para alcançar as folhas das árvores grandes. O tipo de crescimento de seus dentes permitia-lhe consumir vegetais duros e abrasivos. Muito frequente no Brasil intertropical desde há aproximadamente 300.000 anos, desapareceu há 10.000 anos.

Eremotherium pertence à família dos Megaterídeos, exclusivamente americana e, atualmente, totalmente extinta. A espécie principal é Eremotherium lundi, que representa 30 % da megafauna da Toca da Barra do Antonião.

Catonyx

Trata-se de outra preguiça gigante terrestre, mas muito menor que o Eremotherium. Era mais baixa e menos comprida que um boi, tendo uma massa equivalente ( 500 a 700 kg). Tinha também poderosas garras, e sua pele espessa era reforçada por pequenos ossos dérmicos. Este animal apareceu aproximadamente há 300.000 anos e desapareceu há 10.000 anos.

Catonyx pertence à família dos Mylodontídeos, ela também exclusivamente americana e, hoje, totalmente desaparecida. A espécie da Serra da Capivara é chamada Catonyx cuvieri; ela aparece frequentemente associada a um outro animal do mesmo tamanho que pertence à mesma família : Scelidodon. Todos os dois representam juntos 3,5 % da megafauna da Toca do Garrincho. Um esqueleto quasi completo de Catonyx foi descoberto na Toca da Barra do Antonião.

Pampatherium

É um tatu gigante, do tamanho de um asno ( 100 a 200kg). Sua carapaça comportava três faixas de articulação. Contrariamente aos tatus atuais, é um hervíboro e não cavava a terra. É conhecido desde faz 700.000 anos e desapareceu há 10.000 anos. Pampatherium pertence à família de Dasypodideos (tatus). A espécie achada em São Raimundo Nonato é chamada Pampatherium humboldti. Constitue mais de 18% da megafauna da Toca do Garrincho.

Glyptodon e Panochtus

Eram falsos tatus com carapaça óssea rígida, não articulada. Eram tão grandes quanto um Volkswagen “Fusca” e podia pesar mais de 700 kg. Alguns possuiam uma bola espinhosa na ponta da calda, utilizada como uma massa para defender-se. As placas ósseas de suas carapaças eram muito espessas ( 3 cm) e tinham motivos geométricos que permitem distingui-los. Se deslocavam lentamente e se alimentavam de plantas aquáticas. Os conhecemos até faz 8.000 a 9.000 anos. Glyptodon e Panochtus pertencem à família dos Glyptodontídeos, exclusivamente americana e totalmente desaparecida. As espécies da Serra da Capivara, presentes em pequena quantidade em todos os sítios, são Glyptodon clavipes e Panochthus greslebini. Juntas representam 5,5% da megafauna da Barra do Antonião.

Toxodon

Eram grandes herbívoros de patas curtas e corpo em forma de barril, do tamanho dos rinocerontes ou dos hipopótamos atuais da África Pesavam uma tonelada ou mais. São representados freqüentemente na beira da água, como esses últimos. Tinham dentes que apresentavam superficies de esmalte discontinuas, dispostas em faixas. Desapareceram por volta de há 10.000 anos. São os últimos representantes da família dos Toxodontídeos, exclusivamente sul e centro-americanos. Toxodon não é muito freqüente: 5,5% e 3,5% respectivamente da megafauna da Toca da Barra do Antonião e da Toca do Garrincho.

Macrauchenia

Com sua cabeça comprida e com uma tromba curta, suas patas com três dedos e seu longo pescoço de girafa, é o mais estranho animal com cascos do Quaternário sul-americano. Herbívoro, procurando vegetais moles, alcançava uma tonelada de massa. Desapareceu há cerca de 10.000 anos. Macrauchenia pertence à família dos Macrauchenídeos, exclusivamente sul-americana e totalmente desaparecida. A espécie encontrada na região do Parque Nacional é chamada Macrauchenia patachonica. Constitui quasi 4% da megafauna da Toca da Barra do Antonião.

Mastodonte

Parecia um elefante mais baixo e mais comprido, com as defesas pouco curvadas. Podia pesar cinco toneladas ou mais. Os mastodontes são exclusivamente sul-americanos no Quaternário Recente, mesmo si outros mastodontes viveram no Velho Mundo em períodos mais antigos. Nos sítios da Serra da Capivara, temos numerosos molares caracterizados pela forma alongada e trituradora.

Haplomastodon waringi, que pertence à família dos Gomphotherídeos, é o mastodonte típico do Brasil intertropical, da onde desapareceu por volta de 10.000 anos atrás. Sua presença no Nordeste sugere uma vegetação muito diferente da atual, muito mais luxuriosa.

Pecaris

As duas espécies atuais Dicotyles tajacu (caititu) e Tayassu pecari (queixada) estão presentes nas jazidas quaternárias da área do Parque Nacional Serra da Capivara; são particularmente abundantes na Toca do Cima dos Pilão, onde constituem cerca de 40% da megafauna. Os pecaris pertencem à família dos Tayassuídeos, equivalente na América à dos Suídeos do Velho Mundo. Como esses últimos, são animais florestais de regime onívoro.

Veados

As duas espécies atuais Mazama guazoubira (veado catingueiro) e Mazama americana (veado mateiro) existem nos sítios quaternários da região. Os veados pertencem à família dos Cervídeos, da qual todos os membros vivem nos bosques e nas florestas e comem folhas e cascas de árvores novas.

Smilodon

É o mais potente Carnívoro quaternário de América do Sul: tinha o aspecto e o tamanho de um tigre grande com um rabo muito curto e grandes caninos superiores que saiam fora da mandíbula quando ela estava fechada, dai vem o nome popular de “tigre-de-dentes-de-sabre”. Podia pesar mais de 300 kg. Era um predador que atacava preferentemente os herbívoros de pele grossa, cortando suas gargantas e abrindo-lhes o ventre.

Outros felinos

Várias espécies atuais da família dos Felídeos, tais como a Panthera onca (onça pintada), Felis concolor (onça vermelha), Felis yaguaroundi (gato vermelho), Felis pardalis (gato verdadeiro) já aparecem nos sítios quaternários da região.

Canídeos

As raposas atuais já existiam na época, mas encontramos também um notável membro desaparecido da mesma família dos Canídeos : trata-se de Protocyon troglodytes, predador potente e muito ativo, que caçava provavelmente em grupo e era tão grande quanto um lobo europeu ( 60 kg ou mais).

Ursídeos

Um só representante da família dos Ursídeos (os ursos) existe atualmente na América do Sul, e não mais o encontramos no Brasil. Mas duas outras espécies, agora desaparecidas, são conhecidas no estado fóssil na área do Parque Nacional Serra da Capivara. O pequeno Arctodus brasiliensis, onívoro como quase todos os ursos modernos, conhecido em Minas Gerais e na Bolivia, está representado na Toca de Cima dos Pilão por dois indivíduos. O grande Arctodus bonaerense, alto e de cara curta, era um poderoso comedor de carne conhecido atualmente só no Quaternário da Argentina : é testemunhado por alguns restos na Toca do Garrincho.

Os fósseis da área do Parque Nacional Serra da Capivara testemunham uma grande diversidade e fornecem dados preciosos sobre a idade e o paleoambiente no qual viviam os mais antigos homens americanos conhecidos atualmente. A natureza assim como a abundância das formas desaparecidas e sua riqueza em indivíduos, indica, evidentemente, uma idade pleistocênica superior (mais antiga que 10.000 anos). Esta fauna traduz uma paisagem mista de pradaria e de floresta clara, sob um clima tão quente quanto o atual, mas bem mais úmido. Os primeiros homens que habitaram a região, viveram neste meio-ambiente, temeram as espécies perigosas e exploraram, muiro provavelmente, outras, caçando-os ou utilizando os restos de animais mortos pelos grandes predadores, para sua alimentação ou para a aquisição de matérias primas (ossos, pele, chifres, etc).