《一場蝴蝶雪》導讀：科學發(fā)現(xiàn)，源于精細觀察
韓毅
（中國科學院自然科學史研究所研究員）
親愛的朋友，地球是我們美麗的家園，生活著各種各樣神奇的物種。15世紀以來，人類開始了“地理大發(fā)現(xiàn)”探索活動，許多新的物種被發(fā)現(xiàn)。
1831~1836年的五年間，生物學家達爾文（Charles Robert Darwin，1809~1882）乘坐英國“小獵犬號”軍艦（又稱“貝格爾號”）進行全球科學考察。
“小獵犬號”皇家軍艦由英國菲茨·羅伊（R.Fitz Roy,1805~1865）艦長駕駛，從英國普利茅斯港出發(fā)，穿越北大西洋到達南美洲，沿著南美洲東海岸及附近島嶼向南航行，隨后繞過南美洲的合恩島進入南太平洋，然后駛向加拉帕戈斯群島，到達大洋洲的悉尼，隨后進入印度洋，繞過非洲的好望角后又回到南美洲的巴西海岸；1836年8月，離開巴西海岸進入北大西洋，于11月返回英國。
這次航行是達爾文一生中最重要的一次科學考察。他廣泛地對動植物資源、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、生物化石、河流水域和原住民民俗等進行了詳細的考察和標本采集，收集了大西洋、太平洋、印度洋、南美洲、澳大利亞大陸，以及沿海、海洋中島嶼的各類動植物、地質(zhì)地貌、化石遺存和人文情況的珍貴資料。在1839年出版的《小獵犬號航海記》（又稱《貝格爾號航海志》）一書中，達爾文展示了多姿多彩的物種世界，講述它們的生存、遺傳、變異、演替、絕滅及其依存關(guān)系，為后來《物種起源》中的“生物進化論”，提供了大量材料和科學證據(jù)。這是一本在世界科學考察史上值得精讀的好書，書中的每一章、每一頁，都呈現(xiàn)給我們自然界的神奇和新發(fā)現(xiàn)的驚喜。
本書《一場蝴蝶雪》主要節(jié)選自《小獵犬號航海記》，涉及南美洲的考察。本書中，達爾文從南美洲東南海岸出發(fā)，一路南行，到達南美洲南端的麥哲倫海峽，由東向西繞過海峽后，抵達太平洋。這一段航行歷時三年多，記錄了許多達爾文在南美洲的新發(fā)現(xiàn)。
下面我按順序整理了《一場蝴蝶雪》中的主要科學考察發(fā)現(xiàn)，方便讀者朋友們閱讀時梳理線索：
◎發(fā)現(xiàn)獨特的蝴蝶雪現(xiàn)象
在海上航行過程中，達爾文說他們船隊“多次被昆蟲包圍”，并記載了罕見的“蝴蝶雪”現(xiàn)象。蝴蝶品種和數(shù)量極其眾多，他觀察后發(fā)現(xiàn)，蝴蝶大軍里夾雜著一些飛蛾、膜翅目昆蟲、步甲蟲。大多數(shù)步甲科昆蟲不擅飛行，甚至從來都不飛，但南美洲的卻顯然是個例外。這說明了某一物種，在自然環(huán)境發(fā)生變化的情況下，會發(fā)生變異。
◎發(fā)現(xiàn)海水發(fā)光的秘密
在巴西東北大西洋上的費爾南多·迪諾羅尼亞群島，達爾文看到了“一片發(fā)光的海水”，并對其成因進行了分析。達爾文認為，海水發(fā)光主要是由海洋里各種動物的活動引起的，浮游生物、魚群和其他動物聚集在海水中形成的膠狀顆粒分解時產(chǎn)生磷光，使海水發(fā)光。◎發(fā)現(xiàn)羊駝家養(yǎng)變種習性的變異羊駝是南美洲巴塔哥尼亞高原上常見的典型的四足動物。達爾文經(jīng)過仔細觀察，記錄了南美野生羊駝的種類、數(shù)量、習性，以及當?shù)赜〉诎踩笋Z化的家養(yǎng)變種的性狀。
◎發(fā)現(xiàn)動物化石和現(xiàn)存生物的地質(zhì)關(guān)系
動物遺骸和化石是研究古生物學的重要資料，也是研究地層化石動物和現(xiàn)存動物是否存在親緣和變異關(guān)系的關(guān)鍵證據(jù)之一。達爾文依據(jù)英國地質(zhì)學家萊伊爾的《地質(zhì)學原理》，認為動物化石的分布與地球緯度、海拔高度等密切相關(guān)。◎發(fā)現(xiàn)動植物的依存關(guān)系達爾文在科考中記載了巨藻與海洋動物的依存關(guān)系。巨藻上附著大量的動物，數(shù)量驚人?！叭绻銚u動它蜿蜒盤繞的根部，就會有一堆小魚、貝類、烏賊、各種目的蟹、海膽、海星、美麗的海參（其中一些生物具有裸鰓類軟體動物的外形）、真渦蟲屬和奇形怪狀的蠕動的沙蠶紛紛掉落下來?！?p/>
◎收集、制作動植物標本
收集、制作標本是達爾文科考活動中的主要內(nèi)容之一。在保存下來的標本當中，達爾文制作的標本就有水甲蟲、龍虱、毛跗牙甲蟲、葉甲蟲、圣甲蟲等。達爾文采集、制作的這些珍貴動植物標本，至今仍保存在英國皇家植物園中。
對南美洲的考察，是達爾文杰出科考旅行中的重要部分，凝聚著達爾文對新、舊世界的觀察、思考與解答。經(jīng)過大量的物種考察、地層和動物化石分析，以及形態(tài)學、解剖學、胚胎學的比較，達爾文提出了生物學發(fā)展史上著名的進化論。1859年，達爾文在《物種起源》緒論中，高度肯定了此次南美科學考察中的重要發(fā)現(xiàn)與物種起源的關(guān)系：
當我以博物學者的身份參加貝格爾號皇家軍艦航游世界時，我曾在南美洲看到有關(guān)生物的地理分布以及現(xiàn)存生物和古代生物的地質(zhì)關(guān)系的某些事實，這些事實深深地打動了我。正如本書以后各章所要論述的那樣,這些事實似乎對于物種起源提出了一些說明——這個問題曾被我們最偉大的哲學家之一稱為神秘而又神秘的。
達爾文從生物外形的變化中發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)境不同，一種動物就會變成多種類型，物種中最能適應環(huán)境的大多能生存下來，相反則被淘汰，這個過程就是有名的自然選擇學說。達爾文指出：“‘自然選擇’導致了生物根據(jù)有機的和無機的生活條件得到改善?！边M化理論的核心是指生物由低級到高級、由簡單到復雜逐步演變的過程，推翻了神創(chuàng)論和物種不變的理論，被恩格斯譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。
親愛的朋友們，今天重讀這本享譽全球的科學史名著，我們?nèi)匀荒軌蚋惺艿竭_爾文的智慧、思想及其在生物學史上的重要貢獻。
同時，它也告訴我們，任何一項科學的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，都源自科學家精細的觀察和思考，這是科學新理論和新發(fā)明誕生的前提和基礎。
