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Après la clarification des statuts respectifs de Gastornis et Diatryma, il est devenu possible de reconstituer l'histoire évolutive de ces oiseaux géants, les gastornithidés, au moins dans ses grandes lignes.
Les plus anciens fossiles connus proviennent du PaléocènePaléocène d'Europe, en Allemagne (Walbeck) et en France (région de Reims). Bien que les faunesfaunes de vertébrésvertébrés du Paléocène d'Amérique du Nord soient fort bien connues, on n'y a découvert aucun reste de gastornithidé, et il est donc probable que ces oiseaux n'étaient pas présents sur ce continent à cette époque.
Les échanges fauniques entre Europe et Amérique du Nord
En revanche, on les trouve en relative abondance dans les couches de l'Éocène inférieur dans l'Ouest américain. Tout porteporte donc à penser que les gastornithidés sont apparus en Europe, au Paléocène, et qu'ils sont passés en Amérique du Nord à une date ultérieure. Il se trouve qu'un important épisode d'échange faunique entre l'Europe et l'Amérique du Nord a été mis en évidence, notamment pour les mammifèresmammifères, au tout début de l'Éocène. À cette époque, l'Atlantique Nord ne constituait pas encore un obstacle à la dispersion d'animaux terrestres, et, à la faveur des températures très élevées qui régnaient alors, ces hautes latitudeslatitudes étaient beaucoup plus habitables qu'elles ne le sont aujourd'hui, même pour des animaux recherchant la chaleur, comme les crocodiles.
Tout porte à croire que c'est par cette voie nord-atlantique que Gastornis est passé d'Europe en Amérique du Nord. Une trace tangible de ce passage est d'ailleurs fournie par la découverte en 1975 sur l'île d'Ellesmere, dans l'est du Grand Nord canadien, à 78° de latitude, d'une faune de vertébrés de l'Éocène inférieur qui comprend quelques restes de Gastornis.
Des gastornithidés en Asie
Depuis 1980, on sait en outre que la distribution géographique des gastornithidés ne se limitait pas à l'Europe et à l'Amérique du Nord. Cette année-là, le paléontologuepaléontologue chinois Hou Lianhai décrivit en effet l'extrémité du tibiotarse d'un très grand oiseauoiseau, provenant de l'Éocène inférieur de la province du Henan, dans le centre de la Chine. Hou attribua cet os à un gastornithidé, qu'il nomma Zhongyuanus. Ce dernier paraît très proche de Gastornis et pourrait même appartenir à ce genre. Quoi qu'il en soit, ce fossilefossile chinois indique indiscutablement que les gastornithidés étaient parvenus en Asie au début de l'Éocène, peut-être via l'Amérique du Nord, car il n'y avait guère d'échanges fauniques entre Europe et Asie à cette époque, du fait d'une barrière maritime entre les deux continents au niveau de l'Oural.
Les derniers Gastornis ont apparemment vécu en Europe à l'Éocène moyen, il y a quelque 41 millions d'années. Il semble qu'à cette époque ils avaient déjà disparu d'Amérique du Nord.
