《一场蝴蝶雪》导读：科学发现，源于精细观察
韩毅
（中国科学院自然科学史研究所研究员）
亲爱的朋友，地球是我们美丽的家园，生活着各种各样神奇的物种。15世纪以来，人类开始了“地理大发现”探索活动，许多新的物种被发现。
1831~1836年的五年间，生物学家达尔文（Charles Robert Darwin，1809~1882）乘坐英国“小猎犬号”军舰（又称“贝格尔号”）进行全球科学考察。
“小猎犬号”皇家军舰由英国菲茨·罗伊（R.Fitz Roy,1805~1865）舰长驾驶，从英国普利茅斯港出发，穿越北大西洋到达南美洲，沿着南美洲东海岸及附近岛屿向南航行，随后绕过南美洲的合恩岛进入南太平洋，然后驶向加拉帕戈斯群岛，到达大洋洲的悉尼，随后进入印度洋，绕过非洲的好望角后又回到南美洲的巴西海岸；1836年8月，离开巴西海岸进入北大西洋，于11月返回英国。
这次航行是达尔文一生中最重要的一次科学考察。他广泛地对动植物资源、地质结构、生物化石、河流水域和原住民民俗等进行了详细的考察和标本采集，收集了大西洋、太平洋、印度洋、南美洲、澳大利亚大陆，以及沿海、海洋中岛屿的各类动植物、地质地貌、化石遗存和人文情况的珍贵资料。在1839年出版的《小猎犬号航海记》（又称《贝格尔号航海志》）一书中，达尔文展示了多姿多彩的物种世界，讲述它们的生存、遗传、变异、演替、绝灭及其依存关系，为后来《物种起源》中的“生物进化论”，提供了大量材料和科学证据。这是一本在世界科学考察史上值得精读的好书，书中的每一章、每一页，都呈现给我们自然界的神奇和新发现的惊喜。
本书《一场蝴蝶雪》主要节选自《小猎犬号航海记》，涉及南美洲的考察。本书中，达尔文从南美洲东南海岸出发，一路南行，到达南美洲南端的麦哲伦海峡，由东向西绕过海峡后，抵达太平洋。这一段航行历时三年多，记录了许多达尔文在南美洲的新发现。
下面我按顺序整理了《一场蝴蝶雪》中的主要科学考察发现，方便读者朋友们阅读时梳理线索：
◎发现独特的蝴蝶雪现象
在海上航行过程中，达尔文说他们船队“多次被昆虫包围”，并记载了罕见的“蝴蝶雪”现象。蝴蝶品种和数量极其众多，他观察后发现，蝴蝶大军里夹杂着一些飞蛾、膜翅目昆虫、步甲虫。大多数步甲科昆虫不擅飞行，甚至从来都不飞，但南美洲的却显然是个例外。这说明了某一物种，在自然环境发生变化的情况下，会发生变异。
◎发现海水发光的秘密
在巴西东北大西洋上的费尔南多·迪诺罗尼亚群岛，达尔文看到了“一片发光的海水”，并对其成因进行了分析。达尔文认为，海水发光主要是由海洋里各种动物的活动引起的，浮游生物、鱼群和其他动物聚集在海水中形成的胶状颗粒分解时产生磷光，使海水发光。◎发现羊驼家养变种习性的变异羊驼是南美洲巴塔哥尼亚高原上常见的典型的四足动物。达尔文经过仔细观察，记录了南美野生羊驼的种类、数量、习性，以及当地印第安人驯化的家养变种的性状。
◎发现动物化石和现存生物的地质关系
动物遗骸和化石是研究古生物学的重要资料，也是研究地层化石动物和现存动物是否存在亲缘和变异关系的关键证据之一。达尔文依据英国地质学家莱伊尔的《地质学原理》，认为动物化石的分布与地球纬度、海拔高度等密切相关。◎发现动植物的依存关系达尔文在科考中记载了巨藻与海洋动物的依存关系。巨藻上附着大量的动物，数量惊人。“如果你摇动它蜿蜒盘绕的根部，就会有一堆小鱼、贝类、乌贼、各种目的蟹、海胆、海星、美丽的海参（其中一些生物具有裸鳃类软体动物的外形）、真涡虫属和奇形怪状的蠕动的沙蚕纷纷掉落下来。”
◎收集、制作动植物标本
收集、制作标本是达尔文科考活动中的主要内容之一。在保存下来的标本当中，达尔文制作的标本就有水甲虫、龙虱、毛跗牙甲虫、叶甲虫、圣甲虫等。达尔文采集、制作的这些珍贵动植物标本，至今仍保存在英国皇家植物园中。
对南美洲的考察，是达尔文杰出科考旅行中的重要部分，凝聚着达尔文对新、旧世界的观察、思考与解答。经过大量的物种考察、地层和动物化石分析，以及形态学、解剖学、胚胎学的比较，达尔文提出了生物学发展史上著名的进化论。1859年，达尔文在《物种起源》绪论中，高度肯定了此次南美科学考察中的重要发现与物种起源的关系：
当我以博物学者的身份参加贝格尔号皇家军舰航游世界时，我曾在南美洲看到有关生物的地理分布以及现存生物和古代生物的地质关系的某些事实，这些事实深深地打动了我。正如本书以后各章所要论述的那样,这些事实似乎对于物种起源提出了一些说明——这个问题曾被我们最伟大的哲学家之一称为神秘而又神秘的。
达尔文从生物外形的变化中发现，由于环境不同，一种动物就会变成多种类型，物种中最能适应环境的大多能生存下来，相反则被淘汰，这个过程就是有名的自然选择学说。达尔文指出：“‘自然选择’导致了生物根据有机的和无机的生活条件得到改善。”进化理论的核心是指生物由低级到高级、由简单到复杂逐步演变的过程，推翻了神创论和物种不变的理论，被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现之一。
亲爱的朋友们，今天重读这本享誉全球的科学史名著，我们仍然能够感受到达尔文的智慧、思想及其在生物学史上的重要贡献。
同时，它也告诉我们，任何一项科学的发现和发明，都源自科学家精细的观察和思考，这是科学新理论和新发明诞生的前提和基础。
