二期馆主要以瀑布、小桥、流水、巨型山体、机械动物、动物雕塑、空间成像等现代化的展品和方式，来展示不同动物群及代表性动物的特点，真实地再现了不同历史时期古动物生活的原始生态环境。
和政古动物介绍：在距今2400万年-520万年的中新世纪，临夏盆地曾是亚热带—暖温带气候环境，盆地内湖泊星罗棋布，河流蜿蜒交错，草木茂盛，鸟语花香，是远古时代各种动物繁衍生息的乐园。由于受到青藏高原隆升变迁的影响，气候逐渐变冷，环境日益恶劣，从而形成了今天珍贵的古脊椎动物化石。
化石介绍：博物馆80%以上的化石是完整的头骨、下颌骨、甲壳，它们都是已灭绝的古生物遗存。
巨鬣狗介绍：巨鬣狗主要生活在中新世晚期到上新世早期的亚欧大陆及北非，是化石记录中已知大的裂脚类食肉动物之一。
披毛犀介绍：披毛犀生存于更新世时期，与真猛犸同一时代，并在度过冰河时期存活了下来。现存的犀牛中与披毛犀关系最近的近亲苏门答腊犀牛仍然在东南亚存活，但却是极危物种，已经处在绝迹边缘。
三趾马动物群化石介绍：三趾马为哺乳动物纲奇蹄目马科的一个灭绝的属，体型比现代马小，前后肢均为三趾，中趾粗而着地，侧趾较小而不着地。和政地区的三趾马动物群主要生活在距今1200万年至500万年的晚中新世时期
埃氏马介绍：埃氏马是中国科学院的研究人员在甘肃临夏盆地250万年前的更新世早期黄土地层中发现的一种新的真马化石，以一个法国著名的研究马化石的古生物学家埃森曼的名字命名。
和政地层剖面介绍：和政地区处于青藏高原与黄土高原交汇地带，发育距今约3000万年以来的新生代陆相沉积，是世界上大的哺乳动物化石产地之一，以晚渐新世巨犀动物群、中中新世铲齿象动物群、晚中新世三趾马动物群和早更新世真马动物群为代表。
铲齿象化石介绍：铲齿象生活在距今1000多万年前后的中新世时代，它的下颌极度拉长，其前端并排长着一对扁平的下门齿，形状恰似一个大铲子，故得名。
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