《一場(chǎng)蝴蝶雪》導讀：科學(xué)發(fā)現，源于精細觀(guān)察
韓毅
（中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員）
親愛(ài)的朋友，地球是我們美麗的家園，生活著(zhù)各種各樣神奇的物種。15世紀以來(lái)，人類(lèi)開(kāi)始了“地理大發(fā)現”探索活動(dòng)，許多新的物種被發(fā)現。
1831~1836年的五年間，生物學(xué)家達爾文（Charles Robert Darwin，1809~1882）乘坐英國“小獵犬號”軍艦（又稱(chēng)“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(cháng)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(zhù)南美洲東海岸及附近島嶼向南航行，隨后繞過(guò)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，到達大洋洲的悉尼，隨后進(jìn)入印度洋，繞過(guò)非洲的好望角后又回到南美洲的巴西海岸；1836年8月，離開(kāi)巴西海岸進(jìn)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(xué)考察。他廣泛地對動(dòng)植物資源、地質(zhì)結構、生物化石、河流水域和原住民民俗等進(jìn)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(lèi)動(dòng)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(chēng)《貝格爾號航海志》）一書(shū)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(lái)《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。這是一本在世界科學(xué)考察史上值得精讀的好書(shū)，書(shū)中的每一章、每一頁(yè)，都呈現給我們自然界的神奇和新發(fā)現的驚喜。
本書(shū)《一場(chǎng)蝴蝶雪》主要節選自《小獵犬號航海記》，涉及南美洲的考察。本書(shū)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(guò)海峽后，抵達太平洋。這一段航行歷時(shí)三年多，記錄了許多達爾文在南美洲的新發(fā)現。
下面我按順序整理了《一場(chǎng)蝴蝶雪》中的主要科學(xué)考察發(fā)現，方便讀者朋友們閱讀時(shí)梳理線(xiàn)索：
◎發(fā)現獨特的蝴蝶雪現象
在海上航行過(guò)程中，達爾文說(shuō)他們船隊“多次被昆蟲(chóng)包圍”，并記載了罕見(jiàn)的“蝴蝶雪”現象。蝴蝶品種和數量極其眾多，他觀(guān)察后發(fā)現，蝴蝶大軍里夾雜著(zhù)一些飛蛾、膜翅目昆蟲(chóng)、步甲蟲(chóng)。大多數步甲科昆蟲(chóng)不擅飛行，甚至從來(lái)都不飛，但南美洲的卻顯然是個(gè)例外。這說(shuō)明了某一物種，在自然環(huán)境發(fā)生變化的情況下，會(huì )發(fā)生變異。
◎發(fā)現海水發(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(jìn)行了分析。達爾文認為，海水發(fā)光主要是由海洋里各種動(dòng)物的活動(dòng)引起的，浮游生物、魚(yú)群和其他動(dòng)物聚集在海水中形成的膠狀顆粒分解時(shí)產(chǎn)生磷光，使海水發(fā)光?！虬l(fā)現羊駝家養變種習性的變異羊駝是南美洲巴塔哥尼亞高原上常見(jiàn)的典型的四足動(dòng)物。達爾文經(jīng)過(guò)仔細觀(guān)察，記錄了南美野生羊駝的種類(lèi)、數量、習性，以及當地印第安人馴化的家養變種的性狀。
◎發(fā)現動(dòng)物化石和現存生物的地質(zhì)關(guān)系
動(dòng)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(dòng)物和現存動(dòng)物是否存在親緣和變異關(guān)系的關(guān)鍵證據之一。達爾文依據英國地質(zhì)學(xué)家萊伊爾的《地質(zhì)學(xué)原理》，認為動(dòng)物化石的分布與地球緯度、海拔高度等密切相關(guān)?！虬l(fā)現動(dòng)植物的依存關(guān)系達爾文在科考中記載了巨藻與海洋動(dòng)物的依存關(guān)系。巨藻上附著(zhù)大量的動(dòng)物，數量驚人?！叭绻銚u動(dòng)它蜿蜒盤(pán)繞的根部，就會(huì )有一堆小魚(yú)、貝類(lèi)、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(lèi)軟體動(dòng)物的外形）、真渦蟲(chóng)屬和奇形怪狀的蠕動(dòng)的沙蠶紛紛掉落下來(lái)?！?p/>
◎收集、制作動(dòng)植物標本
收集、制作標本是達爾文科考活動(dòng)中的主要內容之一。在保存下來(lái)的標本當中，達爾文制作的標本就有水甲蟲(chóng)、龍虱、毛跗牙甲蟲(chóng)、葉甲蟲(chóng)、圣甲蟲(chóng)等。達爾文采集、制作的這些珍貴動(dòng)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(zhù)達爾文對新、舊世界的觀(guān)察、思考與解答。經(jīng)過(guò)大量的物種考察、地層和動(dòng)物化石分析，以及形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、胚胎學(xué)的比較，達爾文提出了生物學(xué)發(fā)展史上著(zhù)名的進(jìn)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(xué)考察中的重要發(fā)現與物種起源的關(guān)系：
當我以博物學(xué)者的身份參加貝格爾號皇家軍艦航游世界時(shí)，我曾在南美洲看到有關(guān)生物的地理分布以及現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(dòng)了我。正如本書(shū)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(shuō)明——這個(gè)問(wèn)題曾被我們最偉大的哲學(xué)家之一稱(chēng)為神秘而又神秘的。
達爾文從生物外形的變化中發(fā)現，由于環(huán)境不同，一種動(dòng)物就會(huì )變成多種類(lèi)型，物種中最能適應環(huán)境的大多能生存下來(lái)，相反則被淘汰，這個(gè)過(guò)程就是有名的自然選擇學(xué)說(shuō)。達爾文指出：“‘自然選擇’導致了生物根據有機的和無(wú)機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(jiǎn)單到復雜逐步演變的過(guò)程，推翻了神創(chuàng )論和物種不變的理論，被恩格斯譽(yù)為19世紀自然科學(xué)的三大發(fā)現之一。
親愛(ài)的朋友們，今天重讀這本享譽(yù)全球的科學(xué)史名著(zhù)，我們仍然能夠感受到達爾文的智慧、思想及其在生物學(xué)史上的重要貢獻。
同時(shí)，它也告訴我們，任何一項科學(xué)的發(fā)現和發(fā)明，都源自科學(xué)家精細的觀(guān)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。
