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에오세(Eocene世/Eocene Epoch)는 지금으로부터 5,580만 년 전부터 3,390만 년 전까지의, 2,190만 년간의 시대를 말하며, 시신세(始新世)라고도 한다. 고제3기의 2번째 세이다. 팔레오세 바로 다음이다. 이름은 그리스어 ēōs(새벽)에서 유래한다. 부족류가 번성하였고 산림이 무성하여 많은 석탄층이 퇴적되었다. 거의 모든 포유류가 진화한 시기이다.
팔레오세에 약간 떨어진 기온은 신생대 에오세부터 다시 온난화로 변하며, 신생대에서는 가장 고온, 다습한 시대가 되었다. 극지방 부근에도 빙상은 없고, 악어나 유대류의 화석이 출토되고 있다. 이 에오세의 말기, 혹은 다음의 올리고세 초기에는 일시적으로 기온이 갑자기 떨어지기는 했지만(신생대 에오세 종말 사건), 혜성이 빈번히 지구에 충돌했기 때문이라는 설도 있다. 또 당시 대규모 해퇴가 일어나, 바다의 면적이 감소한 것이 기온 저하의 원인이라고도 추측되고 있다.
초기에는 대규모 해퇴가 일어난 것 같다. 미국과 유럽은 대서양의 확대로 완전히 분리되었지만, 반대로 북아메리카와 아시아(시베리아)는 베링 해협 부근에서 자주 붙어서, 동물의 왕래가 있었다. 아프리카, 남아메리카, 오스트레일리아, 남극의 각 대륙은 바다에서 멀어져 고립되어 있었다. 알프스산맥과 히말라야산맥의 조산운동이 시작되었다. 북아메리카 서부의 조산운동도 계속되었다.
현존하는 포유류의 대부분의 목은 신생대 에오세 초기에 나타나고 있다. 경우제목(鯨偶蹄目), 말목 등이 번성하기 시작했다. 고래류가 경우제목으로 나타나기 시작했던 것도 이 때이다. 새로운 목의 종의 상당수는 아직 작고, 10 kg 이하이지만, 윈타테리움(공각목, 恐角目 코뿔소 같은 것)과 같은 큰 동물이 출현하는 등, 포유류의 적응 방산이 시작되어 있다. 공각목, 범치목, 대치목(帶齒目, Taeniodonta)과 같은 원시적인 포유류의 상당수는 이 시대를 극복하지 못하고, 후기부터 말기에는 자취를 감추었다. 그 공백기에 새로운 포유류가 출현하여 제2차의 적응 방산이 시작되었다고 볼 수 있다. 조류의 현존목도 이 시대에 완전하게 나타난다.
북미와 유럽의 생물상은 유사한 점이 많아 이 시대까지 양 대륙이 연결되었던 흔적이다.
온난 습윤한 기후로 삼림이 잘 발달하였고, 초식 동물의 분포는 아직 한정되어 있었다.
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