《一場蝴蝶雪》導(dǎo)讀：科學(xué)發(fā)現(xiàn)，源于精細(xì)觀察
韓毅
（中國科學(xué)院自然科學(xué)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(jì)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(xué)家達(dá)爾文（Charles Robert Darwin，1809~1882）乘坐英國“小獵犬號”軍艦（又稱“貝格爾號”）進(jìn)行全球科學(xué)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(dá)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(jìn)入南太平洋，然后駛向加拉帕戈斯群島，到達(dá)大洋洲的悉尼，隨后進(jìn)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(jìn)入北大西洋，于11月返回英國。
這次航行是達(dá)爾文一生中最重要的一次科學(xué)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(jìn)行了詳細(xì)的考察和標(biāo)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(dá)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(jìn)化論”，提供了大量材料和科學(xué)證據(jù)。這是一本在世界科學(xué)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(dá)爾文從南美洲東南海岸出發(fā)，一路南行，到達(dá)南美洲南端的麥哲倫海峽，由東向西繞過海峽后，抵達(dá)太平洋。這一段航行歷時三年多，記錄了許多達(dá)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(xué)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(dú)特的蝴蝶雪現(xiàn)象
在海上航行過程中，達(dá)爾文說他們船隊(duì)“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(fèi)爾南多·迪諾羅尼亞群島，達(dá)爾文看到了“一片發(fā)光的海水”，并對其成因進(jìn)行了分析。達(dá)爾文認(rèn)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(xí)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(dá)爾文經(jīng)過仔細(xì)觀察，記錄了南美野生羊駝的種類、數(shù)量、習(xí)性，以及當(dāng)?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(xué)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(dá)爾文依據(jù)英國地質(zhì)學(xué)家萊伊爾的《地質(zhì)學(xué)原理》，認(rèn)為動物化石的分布與地球緯度、海拔高度等密切相關(guān)?！虬l(fā)現(xiàn)動植物的依存關(guān)系達(dá)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。”
◎收集、制作動植物標(biāo)本
收集、制作標(biāo)本是達(dá)爾文科考活動中的主要內(nèi)容之一。在保存下來的標(biāo)本當(dāng)中，達(dá)爾文制作的標(biāo)本就有水甲蟲、龍虱、毛跗牙甲蟲、葉甲蟲、圣甲蟲等。達(dá)爾文采集、制作的這些珍貴動植物標(biāo)本，至今仍保存在英國皇家植物園中。
對南美洲的考察，是達(dá)爾文杰出科考旅行中的重要部分，凝聚著達(dá)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(xué)、解剖學(xué)、胚胎學(xué)的比較，達(dá)爾文提出了生物學(xué)發(fā)展史上著名的進(jìn)化論。1859年，達(dá)爾文在《物種起源》緒論中，高度肯定了此次南美科學(xué)考察中的重要發(fā)現(xiàn)與物種起源的關(guān)系：
當(dāng)我以博物學(xué)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(shí)，這些事實(shí)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(shí)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(xué)家之一稱為神秘而又神秘的。
達(dá)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(yīng)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(xué)說。達(dá)爾文指出：“‘自然選擇’導(dǎo)致了生物根據(jù)有機(jī)的和無機(jī)的生活條件得到改善?！边M(jìn)化理論的核心是指生物由低級到高級、由簡單到復(fù)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(yù)為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一。
親愛的朋友們，今天重讀這本享譽(yù)全球的科學(xué)史名著，我們?nèi)匀荒軌蚋惺艿竭_(dá)爾文的智慧、思想及其在生物學(xué)史上的重要貢獻(xiàn)。
同時，它也告訴我們，任何一項(xiàng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，都源自科學(xué)家精細(xì)的觀察和思考，這是科學(xué)新理論和新發(fā)明誕生的前提和基礎(chǔ)。
