Почему первые млекопитающие не эволюционировали в сторону гигантизма, как их современники и соперники - динозавры?

1. Потому что динозавры занимали все эко. ниши были крупнее изначально и жили раньше, их было больше в видовом разнообразии и количественно, они бы подавили бы млеков занимающих те же ниши тот же ареал и ту же пищу употреблявших.
2. А с увелич. кислорода в атмосфере увелич. в размерах многие млеки : гигантский ленивец, саблезубый тигр и. др. + к этому конкурировать с млеками было уже не кому динозавры вымерли, а мелкие млеки приспособленные выживать в экстрим. условиях природных и конкурентной с динозаврами выжили

Потому, что больших сразу кушали. Почему мыши не растут-потому, что большу ю быстрее сожрет лиса или сова. Гигантизм выгоден, если нет врагов.

Место было занято, но некоторым удалось (киты).

Были и гигантские птицы и другие животные...

В тёплом климате пресмыкающиеся оказываются в более выгодном положении и занимают основную экологическую нишу. А млекопитающие - остаточную.

С похолоданием климата (началось в конце мезозойской эры) роли меняются. Как бы

Тогда планета была маленькой, притяжение тоже, поэтому и животные с растениями были большими, так как они при этом весили меньше, чем если бы сейчас, в наших условиях. Вдобавок, в атмосфере было больше кислорода.

"Развитый головной мозг, сообразительность, более развитые органы чувств, независимость от суточных и сезонных колебаний температуры неужели на давали преимуществ перед динозаврами? "
Этого ничего у первых млекопитающих тех времен еще и не было. Они были примитивные, примерно на уровне современных утконоса и ехидны. Температура тела не на 100% постоянная, мозг слабоват, зрение тоже. Более того, поздние динозавры были очень развитыми товарищами. Например такой товарищ:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Велоцираптор
Он был с перьями, значит теплокровный. Очень хорошее почти птичье зрение и наверно почти птичьи реакция и рефлексы. Неплохая скорость передвижения. Так что любая млекопитающая "мышка" тех времен, которая вдруг решит стать побольше, сталкивалась с очень развитым конкурентом.

Млекопитающим приходилось сидеть в норках и ждать своего шанса. Параллельно развивая и доводя до совершенства - мозг, зрение/слух/нюх, хорошую терморегуляцию.

Одной из причин увеличения размеров животных (фауны) считается повышенный процент кислорода в атмосфере. Во времена динозавров он составлял 35% в отличие от нынешнего около 21%. Всё тогда было огромным: стрекозы как птицы, сороконожки как удавы, клопы как коты: -):-). Страшно было тогда в лес по ягоды ходить, на курорт покупаться съездить. Как только солнце садилось, начиналась жуткая ночная жизнь, выползали гады, рыскали в поисках человечков: -):-) тараканы, ждали среди исполинских деревьев пауки с собаку женщин, ищущих кустики...: -):-):-). Вот поэтому тяжко было млекопитающим подняться с колен, отсиживались под землей, пережидали гонения, убийства, истребление: -):-). Ты потомок выжившего: -), сумевшего одолеть невзгоды былых эпох и отсидеться в землянках вида млекопитающих: -):-). Если появляется ненависть к тараканам, комарам, мухам, то это отголосок тех времен, когда наших они терзали и жрали будучи большими: -).

Потому что млекопитающие теплокровные, а динозавры нет.

Эволюционировали. Вспомните мамонта, Дейнотерия или Синего кита

https://ru.wikipedia.org/wiki/Крупнейшие_организмы

не захотели

Первые крупные организмы и есть динозавры