L'Éocène est la deuxième époque du Paléogène et aussi la deuxième de l'ère Cénozoïque. Il suit le Paléocène et précède l'Oligocène. Il s'étend de 55,8 ± 0,2 à 33,9 ± 0,1 millions d'années.

Le début de l'Éocène est marqué par l'émergence des premiers Mammifères modernes, sa fin par une extinction massive qui est peut être liée à l'impact d'un météorite en Sibérie ou celui qui a formé le cratère de la baie de Chesapeake, aux États-Unis. Son nom provient du grec (eos, aube) et (kainos, nouveau) qui est une référence aux nouvelles espèces de mammifères apparaissant durant cette époque. Comme pour toutes les époques géologiques anciennes les couches stratigraphiques de référence sont connues avec précision mais leurs datations exactes sont sujettes à variations.

SUBDIVISIONS

+ Éocène (55,8 à 33,9 Ma, D = 21,9 Ma)
   - Yprésien (55,80 ± 0,20 à 48,60 ± 0,20 Ma, D = 7,2 Ma)
   - Lutétien (48,60 ± 0,20 à 40,40 ± 0,20 Ma, D = 8,2 Ma)
   - Bartonien (40,40 ± 0,20 à 37,20 ± 0,10 Ma, D = 2,2 Ma)
   - Priabonien (37,20 ± 0,10 à 33,90 ± 0,10 Ma, D = 3,4 Ma)

CLIMAT

Au début de l'Éocène se produit un réchauffement global, l'un des plus extrêmes identifiés de nos jours. Cet événement se produit assez rapidement et dure moins 100.000 ans. La température moyenne augmente d'au moins 7°C dans les latitudes hautes, voir jusqu'à 15°C pour la température de surface des océans dans les latitudes basses de l'hémisphère sud, des modèles expliquent la température élevée par un transport de chaleur via les courants océaniques entre les latitudes hautes et basses, le gradient de température entre ces latitudes est bien moindre qu'aujourd'hui. Ce réchauffement provoque une extinction massive qui permet de distinguer nettement la faune du Paléocène et de l'Éocène. Le climat reste globalement chaud durant toute cette période bien que se refroidissant lentement. Deux causes principales sont évoquées pour expliquer le climat chaud, l'augmentation du niveau de gaz à effet de serre, tel que le méthane et une circulation des courants océaniques différentes de celle des périodes précédentes.

PALÉOGÉOGRAPHIE

Les continents ont continué leurs mouvements, les rapprochant de leur position moderne. Les montagnes présentes en Amérique du Nord-Ouest commencent leur formation. Au début de cette période l'Australie et l'Antarctique restent connectés et les eaux chaudes des tropiques se mélangent à celle de l'Antarctique. Quand ces deux continents se séparent, il y a environ 44 millions d'années, les courants équatoriaux chaud sont défléchis et le transport de chaleur entre le pôle Sud et l'équateur diminue, l'Antarctique se refroidit et commence à se couvrir de glace. D'autres causes sont avancées pour expliquer ce refroidissement, par exemple le diminution de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
En Europe la mer Téthys finit de disparaître, tandis que la montée des Alpes isole ses derniers restes sous la forme de la mer Méditerranée. Une mer peu profonde couvre l'Europe du Nord. Bien que l'Atlantique Nord continue de s'ouvrir, une connexion entre l'Europe et l'Amérique du Nord existe, leur faune restant très similaire. L'Inde continue à s'éloigner de l'Afrique, sa collision avec l'Asie provoque l'élévation de l'Himalaya.

FLORE

Au début de l'Éocène, les températures élevées et les océans chauds créent un environnement humide et doux, avec des forêts s'étendant d'un pôle à l'autre, hormis dans quelques désert arides, les forêts sont dominantes sur les terres. Les forêts arctiques sont étendues. Des fossiles et des restes préservés d'arbres, tel que des Metasequoia et des Glyptostrobus, sont communs sur l'île d'Ellesmere, situés seulement quelques degrés plus au sud qu'actuellement, dans l'arctique canadien, ce ne sont pas des fossiles mais des restes préservés dans de l'eau pauvre en oxygène. On trouve aussi des fossiles sub-tropicaux, voir tropicaux datant de l'Éocène au Groenland, en Alaska ; les forêts tropicales poussent en Europe ; des fossiles de palmiers sont découverts en Alaska et en Europe du Nord durant le début de l'éocène, ils deviennent moins abondants lorsque le climat se rafraîchit.
Le climat se refroidit à partir de l'Éocène moyen, le climat continental devient plus sec et les forêts s'éclaircissent nettement dans certaines régions. Les Poaceae sont confinés aux berges des rivières et des lacs et ne se sont pas encore étendus aux plaines et savanes. Le refroidissement conduit à l'expansion des arbres à feuilles caduques, plus résistants au changement de température, qui prennent la place des plantes sempervirentes. À la fin de l'Éocène les forêts composées de caducs couvrent de larges parties des continents. L'Antarctique vers la fin de cette période est nettement plus froid, la flore tropicale a disparu et au début de l'Oligocène de vastes étendues de toundra y sont présentes.

FAUNE TERRESTRE

Les plus vieux fossiles de mammifères modernes apparaissent durant une brève période au début de l'Éocène. Dans le même temps, plusieurs nouveaux groupes de mammifères arrivent en Amérique du Nord, tels que les Artiodactyles, Périssodactyles et des Primates, avec des membres fins, des pieds, des mains capables d'attraper et des dents capables de mâcher. Tous ces nouveaux ordres de mammifères sont petits, en dessous de 10 kg : en se basant sur la taille des dents, les mammifères de l'Éocène sont plus petits de 60 % que ceux du Paléocène et sont aussi plus petits que ceux qui les ont suivis pendant l'Oligocène. Ces différences de taille sont probablement reliées au climat chaud et au problème de conservation de la chaleur pour les grands mammifères.
En raison de leur rayonnement entre l'Europe et l'Amérique du Nord, les deux groupes d'ongulés (Artiodactyle et Périssodactyle) sont devenus dominants à cette époque. D'autre formes de mammifères sont aussi apparus durant l'Éocène : chauve-souris, proboscidiens, rongeurs et primates. Les formes plus primitives de mammifères ont décliné en nombre et variété. On trouve des représentants de cette faune en Amérique du Nord, Europe, Patagonie, Égypte et Asie du Sud-Est. La faune marine est mieux représentée en Asie du sud et au sud-est des États-Unis. Pendant l'éocène, les plantes et la faune marine ont évolué vers des formes plus modernes. De nombreuses formes modernes d'oiseaux, ainsi que des mammifères marins sont eux aussi apparus.
La limite Éocène-Oligocène, il y a ± 34 Ma, est marquée sur les terres émergées par un remaniement faunique très important, qui lui a valu, d'abord pour les terrains d'Europe, le nom de "Grande Coupure". Aujourd'hui, on constate qu'il s'agit, pour les faunes mammaliennes en particulier, d'un bouleversement global.

VIE MARINE

Les océans de l'Éocène sont chauds, les poissons y sont abondants. Les premiers Carcharhiniformes apparaissent, tout comme les premiers mammifères marins, Basilosaurus (->), les premières baleines et des Sirenia.

Le climat, déjà fort clément, devient franchement chaud, avec de fortes périodes de sécheresse. La végétation tropicale se répand sur la planète, créant une situation des plus inhabituelles : des jungles au niveau des pôles ! Cette fois, les saisons sont plus marquées. Les forêts d'Europe, moins denses qu'au Paléocène, peuvent accuelllir une végétation plus délicate. Des fougères grimpantes, des roseaux se développent dans les sous-bois... Et avec eux, des animaux véritablement folivores, c'est-à-dire mangeurs de feuilles.

L'époque est propice à de grandes vagues migratoires entre les continents de l'hémisphère Nord. En effet, si l'Atlantique s'est déjà ouvert au sud, l'Amérique du Nord reste reliée à l'Europe par l'Angleterre, elle-même soudée au continent (La Manche n'existait pas !). L'Amérique et l'Eurasie ne forment qu'un seul bloc, favorisant les migrations. L'une des plus remarquables est celle des sarigues, des mammifères marsupiaux cousins des opossums actuels. Originaires d'Amérique du Sud, ils gagnent l'Amérique du Nord et l'Europe occidentale. Pour la petite histoire, le fossile célèbre le plus ancien est celui d'un Sarigue (<-), trouvé au début du XIXè siècle par Cuvier dans le gypse de la butte Montmartre ! C'est cette découverte qui a permis au pionnier de la paléontologie des vertébrés de démontrer le principe de corrélation des caractères anatomiques. Au vu d'un seul membre inférieur de l'animal, Cuvier a pu en effet déduire qu'il s'agissait d'un marsupial, ce qui a été confirmé après l'extraction complète du fossile, devant les yeux des membres de l'Académie des sciences !

Les vrais primates (Lémuriformes), les rongeurs et les mammifères ongulés font également leur apparition en Europe. La période est surtout faste pour les ongulés périssodactyles, à nombre impair de doigts les premiers chevaux (équoïdés), les premiers rhinocéros (rhinocérotoïdes), les précurseurs des tapirs (tapiroides)... Autant de groupes majeurs qui persisteront jusqu'à la période actuelle. Cependant la taille des animaux est encore très réduite. Le "rhinocéros" n'est pas plus grand qu'un âne...
C'est donc à cette époque que commence l'histoire des chevaux. Le plus ancien connu a la taille d'un petit chevreau. Gracile, il court avec agilité sur ses pattes avant à 4 doigts et ses pattes arrière à 3 doigts. Son nom est Hyracotherium, littéralement "la bête qui ressemble au daman". On le trouve à la fois en Eurasie et en Amérique du Nord. à la séparation des deux continents il y a 45 millions d'années, les descendants de la lignée vont évoluer indépendamment de part et d'autre : ils prolifèrent en Amérique du Nord et évoluent vers les équidés (les chevaux et leurs ancêtres). Ceux ci ne coloniseront l'Europe qu'une vingtaine de millions d'années plus tard.
En Europe, les Hyracothères s'éteignent au profit d'un autre genre de "cheval primitif" qui domine le monde des mammifères : le Palaeotherium ->, ou "bête ancienne". Originaire d'Asie, il est d'allure beaucoup plus massive et ressemble à s'y méprendre à un tapir (on le trouve aussi à Montmartre et à Pantin...). De grands migrateurs : <- Hyracotherium, le plus ancien des chevaux, a vu le jour en Amérique du Nord et en Eurasie. En Europe, ses descendants sont supplantés par l'imposant cheval-tapir : Palaeotherium.

À la fin de l'éocène, nombre de mammifères vont disparaître dans les hautes latitudes. On parle de "La Grande Coupure". La cause en est l'accentuation considérable des saisons, surtout en Europe aux grandes sécheresses de l'été succède la rigueur de l'hiver. Un nouveau type de végétation se développe alors dans ces contrées la forêt tempérée, composée à la fois de conifères et d'arbres à feuilles caduques, semblable à la forêt actuelle couvrant le Canada et le nord de l'Europe. Les ressources alimentaires ne sont plus les mêmes. À la morte saison, les fruits, les baies et les feuilles disparaissent. Si les équidés d'Amérique du Nord parviennent à résister, les "chevaux primitifs" d'Europe disparaissent. Les autres ongulés, à nombre pair de doigts (artio-dactyles), s'adaptent en devenant de vrais ruminants. Les rongeurs se diversifient : on voit maintenant des hamsters et des castors. C'est aussi à ce moment-là qu'on voit apparaître les loutres et les chats, premiers vrais mammifères carnivores.
Aux changements climatiques, il faut ajouter l'assèchement de la mer intérieure de Turgaï. La suppression de cette barrière entre l'Europe et l'Asie favorise les migrations, avec un effet désastreux sur la faune européenne : les tapiroides déclinent devant l'arrivée massive des vrais rhinocéros, à l'exception de quelques formes proches du tapir moderne. De même, bon nombre de petits herbivores européens sont remplacés par les vrais ruminants, vraisemblablement originaires d'Asie.

Les tout premiers chevaux vivaient il y a 45 millions d'années. Et avaient la taille d'un chien...

UNE ÉVOLUTION GALOPANTE : Du premier cheval, Hyracotherium, au seul genre survivant, Equus, la taille au garrot augmente progressivement. Les quatre doigts des pattes avant se réduisent à trois, puis à un seul : le sabot. D'abord adaptées à une nourriture tendre (bourgeons, jeunes feuilles), les dents évoluent pour mieux broyer graminées et feuilles. Celles d'Equus sont grosses, bien découpées et à couronne élevée.

Parmi les éléments disponibles pour la reconstitution d'un animal fossile, les os et les dents sont les plus précieux. Un squelette, voire un os isolé, informe sur l'allure générale (taille, longueur, envergure) de l'animal et sur ses modes de déplacement (marche, course, saut, grimpé). Les dents, en particulier les molaires et les prémolaires, renseignent sur le régime alimentaire la hauteur de la couronne et l'allure de la surface de trituration indiquent un régime carné ou végétal et la nature des aliments consommés (feuilles, herbes ou fruits, tendres ou abrasifs).
Notons que les mammifères sont les seuls à ne renouveler leurs dents qu'une fois au cours de leur vie (aux dents de lait succèdent des dents définitives). Les reptiles, quant à eux ont des remplacements dentaires réguliers... ce qui ne facilite pas le travail des paléontologues.

Que disent de tels indices pour les mammifères ? Leur évolution est marquée par plusieurs tendances générales un accroissement de la taille corporelle, une perte progressive des doigts latéraux des pieds, et enfin le développement de dents plus grandes, donc plus résistantes, et plus découpées, donc plus efficaces.
C'est le cas en particulier pour la lignée des chevaux. Les tout premiers (Hyracotherium) vivent à l'Éocène, il y 45 millions d'années. De la taille d'un chien, ils ont 4 doigts aux pattes avant et 3 doigts aux pattes arrière. Leurs doigts sont munis de sabots alors que la plante des pieds est charnue. Leurs dents, à couronne basse, sont parcourues de crêtes incomplètes, révélant une nourriture tendre faite de bourgeons, baies et jeunes feuilles.
À l'Oligocène, ces premiers chevaux cèdent la place à d'autres formes plus évoluées, aux pattes plus longues ; le quatrième doigt disparaît, au profit d'un doigt central plus développé. Ces genres exclusivement américains donneront naîssance à Anchitherium, il y a environ 20 millions d'années. Les dents d'Anchitherium sont encore à couronnes basses, mais elles sont ornées d'un jeu complexe de crêtes (appelées lophes), ce qui suggère une alimentation plus riche en feuilles. Pourquoi un tel changement de régime ? Il doit être la conséquence directe du renforcement des saisons : les forêts ne fournissent plus de bourgeons et de baies tout au long de l'année. Plus tard, au cours du Miocène (44 millions d'années), apparaît Hipparion. Si ce coureur rapide possède encore trois doigts à chaque patte, les doigts latéraux sont particulièrement réduits, et le doigt central, encore plus renforcé, est devenu le principal point d'appui du poids du corps.Avec l'expansion des prairies de graminées, les dents sont devenues plus résistantes pour broyer cette nourriture abrasive. On l'observe bien sur les mâchoires fossiles la couronne dentaire est plus haute (on parle d'hypsodontie), et les dents plus découpées, ce qui augmente la surface de trituration. Qui plus est, les dents recèlent davantage d'émail et du cêment recouvre maintenant l'ivoire, ce qui ralentit l'usure. Au Pléistocène (il y a 2 millions d'années), Equus est le seul genre survivant. Tout comme celles de nos pur-sang actuels, ses pattes beaucoup plus grandes n'ont gardé qu'un seul doigt ou sabot : quant à ses dents, elles sont grosses, à couronnes élevées et bien découpées.

Avec la participation de Léonard Ginsburg et Pierre-Olivier Antoine