第十章 论地质记录的不完全
第十章 论地质记录的不完全
今日中间变种的不存在——绝灭的中间变种的一性一质以及它们的数量——从剥蚀的速率和沉积的速率来推算时间的经过——从年代来估计时间的经过——古生物标本的贫乏——地质层的间断——花岗岩地域的剥蚀——在任何一个地质层中中间变种的缺乏——物种群的突然出现——物种群在已知的最下化石层中的突然出现——生物可居住的地球的远古时代。
我在第六章已经列举了对于本书所持观点的主要异议。对这些异议大多数已经讨论过了。其中之一，即物种类型的区别分明以及物种没有无数的过渡连锁把它们混淆在一起，是一个显而易见的难点。我曾举出理由来说明，为什么这些连锁今日在显然极其有利于它们存在的环境条件下，也就是说在具有渐变的物理条件的广大而连续的地域上，通常并不存在。我曾尽力阐明，每一物种的生活对今日其他既存生物类型的依存，甚于对气候的依存，所以具有真正支配力量的生活条件并不像热度或一温一 度那样地于完全不知不觉中逐渐消失。我也曾尽力阐明，由于中间变种的存在数量比它们所联系的类型为少，所以中间变种在进一步的变异和改进的过程中，一般要被淘汰和消灭。然而无数的中间连锁目前在整个自然界中没有到处发生的主要原因当在于自然选择这一过程，因为通过这一过程新变种不断地代替了和排挤了它们的亲类型。因为这种绝灭过程曾经大规模地发生了作用，按比例来说，既往生存的中间变种一定确实是大规模存在的。那么，为什么在各地质层（geological formation）和各地层（strattum）中没有充满这些中间连锁呢？地质学的确没有揭发任何这种微细级进的连锁；这大概是反对自然选择学说的最明显的和最重要的异议，我相信地质纪录的极度不完全可以解释这一点。
第一，应当永远记住，根据自然选择学说，什么种类的中间类型应该是既往生存过的。当观察任何二个物种时，我发现很难避免不想像到直接介于它们之间的那些类型。但这是一个完全错误的观点；我们应当常常追寻介于各个物种和它们的一个共同的，但是未知的祖先之间的那些类型；而这个祖先一般在某些方面已不同于变异了的后代。兹举一个简单的例证：扇尾鸽和突胸鸽都是从岩鸽传下来的；如果我们掌握了所有曾经生存过的中间变种，我们就会掌握这二个品种和岩鸽之间各有一条极其绵密的系列；但是没有任何变种是直接介于扇尾鸽和突胸鸽之间的；例如，结合这二个品种的特征——稍微扩张的尾部和稍微增大的嗉囊——的变种，是没有的。还有，这二个品种已经变得如此不同，如果我们不知道有关它们起源的任何历史的和间接的证据，而仅仅根据它们和岩鸽在构造上的比较，就不可能去决定它们究竟是从岩鸽传下来的呢，还是从其他某一近似类型皇宫鸽（c. oenas）传下来的。
自然的物种也是如此，如果我们观察到很不相同的类型，如马和貘（tapir），我们就没有任何理由可以假定直接介于它们之间的连锁曾经存在过，但是可以假定马或貘和一个未知的共同祖先之间是有中间连锁存在过的。它们的共同祖先在整个体制上与马和貘具有极其一般的相似；但在某些个别构造上可能和二者有很大的差异；这差异或者甚至比二者之间的彼此差异还要大，因此，在所有这种情形里，除非我们同时掌握了一条近于完全的中间连锁，纵使将祖先的构造和它的变异了的后代加以严密的比较，也不能辨识出任何二个物种或二个物种以上的亲类型。
根据自然选择学说，二个现存类型中的一个来自另一个大概是可能的，例如马来自貘；并且在这种情形下，应有直接的中间连锁曾经存在于它们之间。但是，这种情形意味着一个类型很长期间保持不变，而它的子孙在这期间却发生了大量的变异；然而生物与生物之间的子与亲之间的竞争原理，将会使这种情形极少发生；因为，在所有情形里，新而改进的生物类型都有压倒旧而不改进的类型的倾向。
根据自然选择学说，一切现存物种都曾经和本属的亲种有所联系，它们之间的差异并不比今日我们看到的同一物种的自然变种和家养变种之间的差异为大；这些目前一般已经绝灭了的亲种，同样地和更古老的类型有所联系；如此回溯上去，常常就会融汇到每一个大纲（class）的共同祖先。所以，在所有现存物种和绝灭物种之间的中间的和过渡的连锁数量，必定难以胜数。假如自然选择学说是正确的，那么这些无数的中间连锁必曾在地球上生存过。
从沉积的速率和剥蚀的范围来推算时间的经过
除了我们没有发现这样无限数量的中间连锁的化石遗骸之外，另有一种反对意见：认为一切变化的成果既然都是缓慢达到的，所以没有充分的时间足以完成如此大量的有机变化。如果读者不是一位实际的地质学者，我几乎不可能使他领会一些事实，从而对时间经过有所了解。莱尔爵士的《地质学原理》（principles of geology）将被后世历史家承认在自然科学中掀起了一次革命，凡是读过这部伟大著作的人，如果不承认过去时代曾是何等地久远，最好还是立刻把我的这本书阖起来不要读它吧。只研究《地质学原理》或阅读不同观察者关于各地质层的专门论文，而且注意到各作者怎样试图对于各地质层的、甚至各地层的时间提出来的不确切的观念，还是不够的。如果我们知道了发生作用的各项动力，并且研究了地面被剥蚀了多深，沉积物被沉积了多少，我们才能最好地对过去的时间获得一些概念。正如莱尔明白说过的，沉积层的广度和厚度就是剥蚀作用的结果，同时也是地壳别的场所被剥蚀的尺度。所以，一个人应当亲自考察层层相叠的诸地层的巨大沉积物，仔细观察小河如何带走泥沙，以及波一浪一如何侵蚀去海岸岩崖（sea-cliff），这样才能对过去时代的时间有一点了解，而有关这时间的标志在我们的周围触目皆是。
沿着由不很坚一硬岩石所形成的海岸走走，并且注意看看它的陵削（degradation ）过程是有好处的。在大多数情形里，达到海岸岩崖的海潮每天只有二次，而且时间短暂，同时只有当波一浪一挟带着细沙或小砾石时才能侵蚀海岸岩崖；因为有良好的证据可以证明，清水对侵蚀岩石是没有任何效果的。这样，海岸岩崖的基部终于被掘空，巨大的岩石碎块倾落下来了，这些岩石碎块便固定在倾落的地方，然后一点一点地被侵蚀去，直到它的体积缩小到能够被波一浪一把它旋转的时候，才会很快地磨碎成小砾石、砂或泥，但是我们如此常常看到沿着后退的海岸岩崖基部的圆形巨砾（boulders） ，密被着海产生物，这表明了它们很少被磨损而且很少被转动！还有，如果我们沿着任何正在蒙受陵削作用的海岸岩崖行走几英里路，就会发现目前正在被陵削着的崖岸，不过只是短短的一段，或只是环绕海角（promontory）而星点地存在着。地表和植被的外貌表明，自从它们的基部被水冲涮以来，已经经过许多年代了。
然而我们近来从许多优秀观察者——朱克斯（jukes）、盖基（geikie）、克罗尔（croll）以及他们的先驱者拉姆齐的观察里，得知大气的陵削作用比海岸作用（coast-action），即波一浪一的力量，更是一种远为重要的动力。整个的陆地表面都暴露在空气和溶有炭酸的雨水的化学作用之下，同时在寒冷地方，则暴露在霜的作用之下；逐渐分解的物质，甚至在缓度的斜面上也会被豪雨冲走，特别是在干燥的地方，则会超出想像程度以上地被风刮走；于是这些物质便被河川运去，急流使河道加深，并把碎块磨得更碎。下雨的时候，甚至在缓度倾斜的地方，我们也能从各个斜面流下来的泥水里看到大气陵削作用的效果。拉姆齐和惠特克（whitaker）曾经阐明，并且这是一个极其动人的观察，维尔顿区（wealden district ）的巨大崖坡（escarpment）线，以及从前曾被看作是古代海岸的横穿英格兰的崖坡线，都不能是这样形成的，因为各崖坡线都是由一种相同的地质层构成的，而浅海的海岸岩崖到处都是由各种不同的地质层一交一 织而成的，假如这种情形是真实的话，我们便不得不承认，这些崖坡的起源，主要是由于构成它的岩石比起周围的表面能够更好地抵抗大气的剥蚀作用；结果，这表面便逐渐陷下，遂留下较硬岩石的突起线路。从表面上看来、大气动力的力量是如此微小，而且工作得似乎如此缓慢，但曾经产生出如此伟大的结果，按照我们的时间观点来讲，没有任何事情比上述这种信念更能使我们强烈地感到时间的久远无边了。
如果这样体会了陆地是通过大气作用和海岸作用而缓慢被侵蚀了的，那末要了解过去时间的久远，最好一方面去考察许多广大地域上被移去的岩石，他方面去考察沉积层的厚度。记得当我看到火山岛被波一浪一冲蚀，四面削去成为高达一千或二千英尺的直立悬崖时，曾大受感动；因为，溶岩流（lava-streams）凝成缓度斜面，由于它以前的液体状态，明显阐明了坚一硬的岩层曾经一度在大洋里伸展得何等辽远。断层（faults）把这同类故事说得更明白，沿着断层——即那些巨大的裂隙，地层在这一边隆一起，或者在那一边陷下，这等断层的高度或深度竟达数千英尺；因为，自从地壳裂破以来，无论地面隆一起是突然发生的，或是如多数地质学者所信，是缓慢地由许多隆一起运动而成的，并没有什么大差别。而今地表已经变得如此完全平坦，以致在外观上已经看不出这等巨大转位（dislocation）的任何痕迹，例如克拉文断层（craven fault）上升达30英里，沿着这一线路，地层的垂直总变位自600到3000英尺不等。关于在盎格尔西（anglesea）陷落达2300英尺的情形，拉姆齐教授曾发表过一篇报告；他告诉我说，他充分相信在梅里奥尼斯郡（merionethshire）有一个陷落竟达12000英尺，然而在这些情形里，地表上已没有任何东西可以表示这等巨大的运动了；裂隙两边的石堆已经夷为平地了。另一方面，世界各处，沉积层的叠积都是异常厚的。我在科迪勒拉山（cordillera）曾测量过一片砾岩，有一万英尺厚。砾岩的堆积虽然比致密的沉积岩快些，然而从构成砾岩的小砾石磨成圆形须费许多时间看来，—块砾岩的积成是何等缓慢的。拉姆齐教授根据他在大多数场合里的实际测量，曾把英国不同部分的连续地质层的最大厚度告诉过我，其结果如下：
古生代层（火成岩不在内）57154英尺
第二纪层13190英尺
第三纪层 2240英尺
总加起来是 72584 英尺，这就是说，折合英里差不多有十三英里又四分之三。有些地质层在英格兰只是一薄层，而在欧洲大一陆 上却厚达数千英尺。还有，在每一个连续的地质层之间，按照大多数地质学者的意见，空白时期也极久长。所以英国的沉积岩的高一耸叠积层，只能对于它们所经过的堆积时间，给予我们一个不确切的观念。对于这种种事实的考察，会使我们得到一种印象，差不多就像在白费力气去掌握“永恒”这个概念所得到的印象一样。
然而，这种印象还是有部分错误的。克罗尔先生在一篇有趣的论文里说道：“我们对于地质时期的长度形成一种过大的概念，是不会犯错误的，如用年数来计算却要犯错误。”当地质学者们看到这巨大而复杂的现象，然后看到表示着几百万年的这个数字时，这二者在思想上会产生完全不同的印象，而顿时要感到这个数字是过小了。关于大气的剥蚀作用，克罗尔先生根据某些河流每年冲下来的沉积物的既知量与其流域相比较，得出如下计算，即1000英尺的坚一硬岩石，渐次粉碎，须在六百万年的期间，才能从整个面积的平均水平线上移去。这似乎是一个可惊的结果，某些考察使人怀疑这个数字太大了，甚至把这个数字减到二分之一或四分之一，依然还是很可惊的。然而，很少有人知道一百万的真实意义是什么：克罗尔先生举出以下的比喻，用一狭条纸83英尺４英寸长，使它沿着一间大厅的墙壁伸延出去；于是在十分之一英寸处作一记号。让十分之一英寸代表一百年，全纸条就代表一百万年。但是必须记住，在上述的大厅里，被毫无意义的尺度所代表的一百年，对于本书的问题却具有何等重要的意义。若干卓越的饲养者，仅在他们的一生期间内，就大大地改变了某些高等动物，而高等动物在繁殖它们的种类上远比大多数的下等动物为慢，他们就这样育成了值得称为新的亚品种的。很少有人相当仔细地去注意过任何一个品系到半世纪以上的，所以一百年可以代表两个饲养者的连续工作。不能假定在自然状态下的物种，可以像在有计划选择指导之下的家养动物那样迅速地进行变化。与无意识的选择——即只在于保存最有用的或最美丽的动物，而无意于改变那个品种——的效果相比较，也许比较公平些；但是通过这种无意识选择的过程，各个品种在两个世纪或三个世纪的时间就会被显著地改变了。
然而物种的变化大概更为缓慢得多，在同一地方内只有少数的物种同时发生变化。这种缓慢一性一是由于同一地方内的所有生物已经彼此适应得很好了，除非经过长久时间之后，由于某种物理变化的发生，或者由于新类型的移入，在这自然机构中是没有新位置的。还有，具有正当一性一质的变异或个体差异，即某些生物所赖以在改变了的环境条件下适应新地位的变异，也经常不会即刻发生。不幸的是我们没有方法根据时间的标准来决定，一个物种的改变须要经过多长时间；但是关于时间的问题，以后一定还要讨论。
古生物标本的贫乏
现在让我们看一看我们最丰富的地质博物馆，那里的陈列品是何等地贫乏啊！每一个人都会承认我们的搜集是不完全的。永远不应忘记那位可称赞的古生物学者一爱一德华·福布斯的话，他说，大多数的化石物种都是根据单个的而且常常是破碎的标本，或者是根据某一个地点的少数标本被发现和被命名的。地球表面只有一小部分曾作过地质学上的发掘，从每年欧洲的重要发现看来，可以说没有一处地方曾被十分注意地发掘过。完全柔软的生物没有一种能够被保存下来。落在海底的贝壳和骨骼，如果那里没有沉积物的掩盖，便会腐朽而消失。我们可能采取一种十分错误的观点，认为差不多整个海底都有沉积物正在进行堆积，并且其堆积速度足够埋藏和保存化石的遗骸。海洋的极大部分都呈亮蓝色，这说明了水的纯净。许多被记载的情形指出，一个地质层经过长久间隔的时期以后，被另一后生的地质层整个地遮盖起来，而下面的一层在这间隔的时期中并未遭受任何磨损，这种情形，只有根据海底常常多年不起变化的观点才可以得到解释。埋藏在沙子或砾层里的遗骸，遇到岩一床一 上升的时候，一般会由于溶有炭酸的雨水的渗入而被分解。生长在海边高一潮与低潮之间的许多种类动物，有的似乎难得被保存下来。例如，有几种藤壶亚科（chthamalinlae，无一柄一蔓足类的亚科）的若干物种，遍布全世界的海岸岩石上，数量非常之多。它们都是严格的海岸动物，除了在西西里（sicily）发现过一个在深海中生存的地中海物种的化石以外，至今还没有在任何第三纪地质层里发现过任何其他的物种：然而已经知道，藤壶属曾经生存于白垩纪（chalk period）。最后，须要极久时间才堆积起来的许多巨大沉积物，却完全没有生物的遗骸，我们对此还不能举出任何的理由：其中最显著的例子之一是弗里希（flysch）地质层，由页岩和沙岩构成，厚达数千英尺，有的竟达六千英尺，从维也纳到瑞士至少绵延 300 英里；虽然这等巨大岩层被极其仔细地考察过，但在那里除了少数的植物遗骸之外，并没有发现任何其他化石。
关于生活在中生代和古生代的陆栖生物，我们所搜集的证据是极其片断的，这就不必多谈了。例如，直到最近，除了莱尔爵士和道森博士（dr. dawson）在北美洲的石炭纪地层中所发现的一种陆地贝壳外，在这两个广阔时代中还没有发现过其他陆地贝壳；不过目前在黑侏罗纪地层中已经发现了陆地贝壳。关于哺一乳一动物的遗骸，只要一看莱尔的《手册》里所登载的历史表，就会把真理带到家中，这比细读文字还能更好地去理解它们的保存是何等地偶然和稀少。只要记住第三纪哺一乳一动物的骨骼大部分是在洞一穴一里或湖沼的沉积物里被发现的，并且记住没有一个洞一穴一或真正的湖成层是属于第二纪或古生代的地质层的，那末它们的稀少就不足为奇了。
但是，地质纪录的不完全主要还是由于另外一个比上述任何原因更为重要的原因；这就是若干地质层间彼此被广阔的间隔时期所隔开。许多地质学者以及像福布斯那样完全不相信物种变化的古生物学者，都曾力持此说。当我们看到一些著作中的地质层的表格时，或者当我们从事实地考察时，就很难不相信它们是密切连续的。但是，例如根据默奇森爵士（sir r. murchison）关于俄罗斯的巨著，我们知道在那个国家的重叠的地质层之间有着何等广阔的间隙；在北美洲以及在世界的许多其他地方也是如此。如果最熟练的地质学者只把他的注意力局限在这等广大地域，那么他决不会想像到，在他的本国还是空白不一毛一的时代里，巨大沉积物已在世界的其他地方堆积起来了，而且其中含有新而特别的生物类型。同时，如果在各个分离的地域内，对于连续地质层之间所经过的时间长度不能形成任何观念，那么我们可以推论在任何地方都不能确立这种观念。连续地质层的矿物构成屡屡发生巨大变化，一般意味着周围地域有地理上的巨大变化，因此便产生了沉积物，这与在各个地质层之间曾有过极久的间隔时期的信念是相符合的。
我想，我们能够理解为什么各区域的地质层几乎必然是间断的；就是说为什么不是彼此密切相连接的。当我调查在最近期间升高几百英尺的南美洲数千英里海岸时，最打动我的是，竟没有任何近代的沉积物，有足够的广度可以持续在即便是一个短的地质时代而不被磨灭。全部西海岸都有特别海产动物栖息着，可是那里的第三纪层非常不发达，以致若干连续而特别的海产动物的纪录，大概不能在那里保存到久远的年代。只要稍微想一下，我们便能根据海岸岩石的大量陵削和注入到海洋里去的泥流来解释：为什么沿着南美洲西边升起的海岸，不能到处发现含有近代的、即第三纪的遗骸的巨大地质层，虽然在悠久的年代里沉积物的供给一定是丰富的。无疑应当这样解释，即当海岸沉积物和近海岸沉积物一旦被缓慢而逐渐升高的陆地带到海岸波一浪一的磨损作用的范围之内时，便会不断地被侵蚀掉。
我想，我们可以断言，沉积物必须堆积成极厚的、极坚实的、或者极大的巨块，才能在它最初升高时和水平面连续变动的期间，去抵抗波一浪一的不断作用以及其后的大气陵削作用。这样厚而巨大的沉积物的堆积可由二种方法来完成：一种方法是在深海底进行堆积，在这种情形下，深海底不像浅海那样地有许多变异了的生物类型栖息着；所以当这样的大块沉积物上升之后，对于在它的堆积时期内生存于邻近的生物所提供的纪录是不完全的。另一种方法是在浅海底进行堆积，如果浅海底不断徐徐沉陷，沉积物就可以在那里堆积到任何的厚度和广度。在后一种情形里，只要海底沉陷的速度与沉积物的供给差不多平衡，海就会一直是浅的，而且有利于多数的和变异了的生物类型的保存，这样，一个富含化石的地质层便被形成，而且在上升变为陆地时，它的厚度也足以抵抗大量的剥蚀作用。
我相信，差不多所有的古代地质层，凡是层内厚度的大部分富含化石的，都是这样在海底沉陷期间形成的。自从1845年我发表了关于这个问题的观点之后，就注意着地质学的进展，使我感到惊奇的是，当作者们讨论到这种或那种巨大地质层时，一个跟着一个地得出同样的结论，都说它是在海底沉陷期间堆积起来的。我可以补充地说，南美洲西岸的唯一古代第三纪地质层就是在水平面向下沉陷期间堆积起来的，并且由此得到了相当的厚度；这一地质层虽然具有巨大的厚度足以抵抗它曾经蒙受过的那种陵削作用，但今后它很难持续到一个久远的地质时代而不被磨灭。
所有地质方面的事实都明白地告诉我们，每个地域都曾经过无数缓慢的水平面振动，而且这等振动的影响范围显然是很大的；结果，富含化石的、而且广度和厚度足以抵抗其后陵削作用的地质层，在沉陷期间，是在广大的范围内形成的，但它的形成只限于在以下的地方，即那里沉积物的供给足以保持海水的浅度并且足以在遗骸未腐化以前把它们埋藏和保存起来。相反地，在海底保持静止的期间，厚的沉积物就不能在最适于生物生存的浅海部分堆积起来。在上升的一交一 替期间，这种情形就更少发生；或者更确切些说，那时堆积起来的海一床一 ，由于升起和进入海岸作用的界限之内，一般都被毁坏了。
这些话主要是对海岸沉积物和近海岸沉积物而言的。在广阔的浅海里，例如从30或40到60英寻深的马来群岛的大部分海里，广大地质层大概是在上升期间形成的，然而在它徐徐上升的时候并没有蒙受过分的侵蚀；但是，由于上升运动，地质层的厚度比海的深度为小，所以地质层的厚度大概不会很大；同时这堆积物也不会凝固得很坚一硬，而且也不会有各种地质层覆盖在它的上面；因此，这种地质层在此后水平面振动期间便极易被大气陵削作用和海水作用所侵蚀。然而，根据霍普金斯先生（mr. hopkins）的意见，如果地面的一部分在升起以后和未被剥蚀之前便行沉陷，那么，在上升运动中所形成的沉积物虽然不厚，却可能在以后受到新堆积物的保护，因而可以保存到一个长久的时期。
霍普金斯先生还表示他相信，水平面相当广阔的沉积层很少会完全毁坏。但是一切地质学者，除了少数相信现在的变质片岩和深成岩曾经一度形成地球的原核（primordial nucleus）的人们以外，都承认深成岩外层的很大范围已被剥蚀。因为这等岩石在没有表被的时候，很少可能凝固和结晶；但是，变质作用如果在海洋的深底发生，则岩石以前的保护一性一表被大概不会很厚。这样，如果承认片麻岩、云母片岩、花岗岩、闪长岩等等必定一度曾被覆盖起来，那么对于世界许多地方的这等岩石的广大面积都已一裸一露在外，除了根据它们的被覆层已被完全剥蚀了的信念，我们怎能得到解释呢？广大面积上都有这等岩石的存在，是无可怀疑的：巴赖姆（parime）的花岗岩地区，据洪堡（humboldt）的描述，至少比瑞士大十九倍。在亚马逊河之南，布埃（boue）曾划出一块由花岗岩构成的地区，它的面积等于西班牙、法国、意大利、德国的一部以及英国诸岛的面积的总合。这一地区还没有仔细被调查过，但是根据旅行家们所提出的一致证据，花岗岩的面积是很大的，例如，冯·埃虚维格（von eschwege）曾经详细地绘制了这种岩石的区域图，它从里约热内卢延伸到内地，成一直线，长达 260 地理的英里；我朝另一方向旅行过 150 英里，所看到的全是花岗岩。有无数标本是沿着从里约热内卢到普拉他河口的全部海岸（全程1100地理的英里）搜集来的，我检查过它们，它们都属于这一类岩石。沿着普拉他河全部北岸的内地，我看到除去近代的第三纪层外，只有一小部分是属于轻度变质岩的，这大概是形成花岗岩系的一部分原始被覆物的唯一岩石。现在谈谈大家所熟知的地区，美国和加拿大，我曾根据罗杰斯教授（prof. h. d. rogers）的一精一美地图所指出的，把它剪下来，并用剪下图纸的重量来计算，我发现变质岩（半变质岩不包含在内）和花岗岩的比例是19:12.5，二者的面积超过了全部较新的古生代地质层。在许多地方，如果把一切不整合地被覆在变质岩和花岗岩上面的沉积层除去，则变质岩和花岗岩比表面上所见到的还要伸延得广远，而沉积层本来不能形成结晶花岗岩的原始被覆物。因此，在世界某些地方的整个地质层可能已经完全被磨灭了，以致没有留下一点遗迹。
这里还有一事值得稍加注意。在上升期间，陆地面积以及连接的海的浅滩面积将会增大，而且常常形成新的生物生活场所：前面已经说过，那里的一切环境条件对于新变种和新种的形成是有利的；但是这等期间在地质纪录上一般是空白的。另一方面，在沉陷期间，生物分布的面积和生物的数目将会减少（最初分裂为群岛的大一陆 海岸除外），结果，在沉陷期间，虽然会发生生物的大量绝灭，但少数新变种或新物种却会形成；而且也是在这一沉陷期间，富含化石的沉积物将被堆积起来。
根据上述的这些考察，可知地质记载，从整体来看，无疑是极不完全的。但是，如果把我们的注意力只局限在任何一种地质层上，我们就更难理解为什么始终生活在这个地质层中的近似物种之间，没有发现密切级进的诸变种。同一个物种在同一地质层的上部和下部呈现着一些变种，这些情形曾见于记载；特劳希勒得（trautschold）所举出的有关菊石（ammonites）的许多事例便是这样的；又如喜干道夫（hi1gendorf）曾描述过一种极奇异的情形——在瑞士淡水沉积物的连续诸层中有复形扁卷螺（planorbismultiformis）的十个级进的类型，虽然各地质层的沉积无可争论地需要极久的年代，还可以举出若干理由来说明为什么在各个地质层中普通不包含一条级进的连锁系列，介于始终在那里生活的物种之间；但我对于下述理由还不能给予适当相称的评价。
虽然各地质层可以表示一个极久时间的过程，但比起一个物种变为另一个物种所需要的时间，可能还显得短些。二位古生物学者勃龙和伍德沃德（woodward ）曾经断言各地质层的平均存续期间比物种的类型的平均存续期间长二倍或三倍。我知道他们的意见虽然很值得尊重，但是，在我看来，似乎有不可克服的许多困难，阻碍着我们对于这种意见作出任何恰当的结论。当我们看到一个物种最初在任何地质层的中央部分出现时，就会极其轻率地去推论它以前不曾在他处存在过。还有，当我们看到一个物种在一个沉积层最后部分形成以前就消灭了的时候，将会同等轻率地去假定这个物种在那时已经绝灭了。我们忘记了欧洲的面积和世界的其他部分比较起来是何等的小；而全欧洲的同一地质层的几个阶段也不是完全确切相关的。
我们可以稳妥地推论，一切种类的海产动物由于气候的和其他的变化，都曾作过大规模的迁徙；当我们看到一个物种最初在任何地质层中出现时，可能是这个物种在那个时候初次迁移到这个区域中去的。例如，众所周知，若干物种在北美洲古生代层中出现的时间比在欧洲同样地层中出现的时间为早；这显然由于它们从美洲的海迁移到欧洲的海中是需要时间的。在考察世界各地的最近沉积物的时候，到处都可看见少数至今依然生存的某些物种在沉积物中虽很普通，但在周围密接的海中则已绝灭，或者，相反的，某些物种在周围邻接的海中现在虽很繁盛，但在这一特殊的沉积物中却是绝无仅有。考察一下欧洲冰期内（这只是全地质学时期的一部分）的生物的确实迁徙量；并且考察一下在这冰期内的海陆沧桑的变化，气候的极端变化，以及时间的悠久经过，将是最好的一课。然而，含有化石遗骸的沉积层，在世界的任何部分，是否曾经在这一冰期的整个期间于同一区域内连续进行堆积，是可以怀疑的。例如，密西西比（mississippi）河口的附近，在海产动物最繁生的深度范围以内，沉积物大概不是在冰期的整个期间内连续堆积起来的：因为我们知道，在这个期间内，美洲的其他地方曾经发生过巨大的地理变化。像在密西西比河口附近浅水中，于冰期的某一部分期间内沉积起来的这等地层，在上升的时候，生物的遗骸由于物种的迁徙和地理的变化，大概会最初出现和消失在不同的水平面中。在遥远的将来，如果有一位地质学者调查这等地层，大概要试作这样的结论，认为在那里埋藏的化石生物的平均持续过程比冰期的期间为短，而实际上却远比冰期为长，这就是说，它们从冰期以前一直延续到今日。
如果沉积物能在长久期间内连续进行堆积，并且这期间足够进行缓慢的变异过程，那么在这样的时候，才能在同一个地质层的上部和下部得到介于两个类型之间的完全级进的系列；因此，这堆积物一定是极厚的；并且进行着变异的物种一定是在整个期间内部生活在同一区域中。但是我们已经知道，一个厚的而全部含有化石的地质层，只有在沉陷期间才能堆积起来；并且沉积物的供给必须与沉陷量接近平衡，使海水深度保持接近一致，这样才可以使同种海产物种在同一地方内生活；但是，这种沉陷运动有使沉积物所来自的地面沉没在水中的倾向，这样，在沉陷运动连续进行的期间，沉积物的供给便会减少。事实上，沉积物的供给和沉陷量之间的完全接近平衡，大概是一种罕见的偶然事情；因为不止一个古生物学者都观察到在极厚的沉积物中，除了它们的上部和下部的范围附近，通常是没有生物遗骸的。
各个单独的地质层，也和任何地方的整个地质层相似，它的堆积，一般是间断的。当看到，而且确能常常看到，一个地质层由极其不同的矿物层构成时，我们可以合理地去设想沉积过程或多或少是曾经间断过的。虽然极其一精一密地对一个地质层进行考察，但关于这个地质层的沉积所耗费的时间长度，我们并不能得到任何概念。许多事例阐明，厚仅数英尺的岩层，却代表着其他地方厚达数千英尺的、因而在堆积上需要莫大时间的地层。忽视这一事实的人们，甚至会怀疑这样薄的地质层会代表长久时间的过程。还有，一个地质层的下层在升高后，被剥蚀、再沉没，继而被同一地质层的上层所覆盖，在这方面其例也很多。这等事实阐明，在它的堆积期间内有何等广阔而容易被人忽视的间隔时期。在另外一些情形里，巨大的化石树依然像当时生长时那样地直立着，这明显地证明了，在沉积过程中，有许多长的间隔期间以及水平面的变化，如果没有这等树木被保存下来，大概不会想像出时间的间隔和水平面的变化的。例如，莱尔爵士和道森博士曾在新斯科舍（nova scotia）发现了1400英尺厚的石炭纪层，它含有古代树根的层次，彼此相叠，不少于68个不同的水平面。因此，如果在一个地质层的下部、中部和上部出现了同一个物种时，可能是这个物种没有在沉积的全部期间生活在同一地点，而是在同一个地质时代内它曾经经过几度的绝迹和重现。所以，如果这个物种在任何一个地质层的沉积期间内发生了显著的变异，则这一地质层的某一部分不会含有在我们理论上一定存在的一切微细的中间级进，而只是含有突然的、虽然也许是轻微的、变化的类型。
最重要的是要记住，博物学者们没有金科玉律用来区别物种和变种；他们承认各个物种都有细小的变异一性一，但当他们遇到任何两个类型之间有稍微大一些的差异量，而没有最密切的中间级进把它们连接起来，就要把这两个类型列为物种；按照刚才所讲的理由，我们不可能希望在任何一个地质的断面中都看到这种连接。假定Ｂ和Ｃ是二个物种，并且假定在下面较古的地层中发现了第三个物种Ａ；在这种情形下，纵使Ａ严格地介于Ｂ和Ｃ之间，除非它能同时地被一些极密切的中间变种与上述任何一个类型或两个类型连接起来，Ａ就会简单地被排列为第三个不同的物种。不要忘记，如同前面所解释的，Ａ也许是Ｂ和Ｃ的真正原始祖先，而且在各方面并不一定严格地都介于它们二者之间。所以，我们可能从同一个地质层的下层和上层中得到亲种和它的若干变异了的后代，不过如果我们没有同时得到无数的过渡级进，我们将辨识不出它们的血统关系，因而就会把它们排列为不同的物种。
众所周知，许多古生物学者们是根据何等微小的差异来区别他们的物种的。如果这些标本得自同一个地质层的不同层次，他们就会更不犹豫地把它们排列为不同的物种。某些有经验的贝类学者，现在已把多比内（dorbigny）和其他学者所定的许多极完全的物种降为变种了；并且根据这种观点，我们确能看到按照这一学说所应当看到的那类变化的证据。再看一看第三纪末期的沉积物，大多数博物学者都相信那里所含有的许多贝壳和现今生存的物种是相同的；但是某些卓越的博物学者，如阿加西斯和匹克推特（pictet），却主张所有这等第三纪的物种和现今生存的物种都是明确不同的，虽然它们的差别甚微；所以，除非我们相信这些著名的博物学者被他们的空想所误，而承认第三纪后期的物种确与它们的现今生存的代表并没有任何不同，或者除非我们与大多数博物学者的判断相反，承认这等第三纪的物种确与近代的物种完全不同，我们就能在这里获得所需要的那类微细变异屡屡发生的证据。如果我们观察一下稍微广阔一些的间隔时期，就是说观察一下同一个巨大地质层中的不同而连续的层次，我们就会看到其中埋藏的化石，虽然普通被列为不同的物种，但彼此之间的关系比起相隔更远的地质层中的物种，要密切得多；所以，关于朝着这个学说所需要的方向的那种变化，我们在这里又得了无疑的证据；但是关于这个问题，我将留待下章再加讨论。
关于繁殖快而移动不大的动物和植物，像前面已经看到的那样，我们有理由来推测，它们的变种最初一般是地方一性一的；这等地方一性一的变种，非到它们相当程度地被改变了和完成了，不会广为分布和排除它们的亲类型的。按照这种观点，在任何地方的一个地质层中要想发现任何两个类型之间的一切早期过渡阶段的机会是很小的，因为连续的变化被假定是地方一性一的，即局限于某一地点的。大多数海产动物的分布范围都是广大的；并且我们看到，在植物里，分布范围最广的，最常呈现变种；所以，关于贝类以及其他海产动物，那些具有最广大分布范围的，远远超过已知的欧洲地质层界限以外的，最常先产生地方变种，终于产生新物种；因此，我们在任何一个地质层中查出过渡诸阶段的机会又大大地被减少了。
近来福尔克纳博士（dr. falconer）所主张的一种更重要的议论，引致了同样的结果，即各个物种进行变化的时期，虽然用年代计算是长久的，但比起它们没有进行任何变化的时期，大概还是短的。
不应忘记，在今日能用中间变种把两个类型连接起来的完全标本是很稀少的，这样，除非从许多地方采集到许多标本以后，很少能证明它们是同一个物种。而在化石物种方面很少能够做到这样。我们只要问问，例如，地质学者在某一未来时代能否证明我们的牛、绵羊、马和狗的各品种是从一个或几个原始祖先传下来的，又如，栖息在北美洲海岸的某些海贝实际上是变种呢，还是所谓的不同物种呢？——它们被某些贝类学者列为物种，不同于它们的欧洲代表种，而被其他一些贝类学者仅仅列为变种，这样问了之后，我们恐怕就能最好地了解用无数的、微细的、中间的化石连锁来连接物种是不可能的。未来的地质学者只有发现了化石状态的无数中间级进之后，才能证明这一点，而这种成功是极其不可能的。
相信物种的不变一性一的作者们反复地主张地质学没有提供任何连锁的类型。我们在下章将会看到这种主张肯定是错误的。正如卢伯克爵士说过的，“各个物种都是其他近似类型之间的连锁”。如果我们以一个具有二十个现存的和绝灭的物种的属为例，假定五分之四被毁灭了，那么没有人会怀疑残余的物种彼此之间将会显得格外不同。如果这个属的两极端类型偶然这样被毁灭了，那么这个属将和其他的近似属更不相同。地质学研究所没有揭发的是，以前曾经有无限数目的中间级进存在过，它们就像现存变种那样地微细，并且把几乎所有现存的和绝灭的物种连结在一起，但不应期望可以做到这样；然而这却被反复地提出，作为反对我的观点的一个最重大的异议。
用一个想像的例证把上述地质记录不完全的诸原因总结一下，还是值得的。马来群岛的面积大约相当于从北角（north cape）到地中海以及从英国到俄罗斯的欧洲面积；所以，除去美国的地质层之外，它的面积与和一切多少一精一确调查过的地质层的全部面积不相上下。我完全同意戈德一温一 －奥斯汀先生（mr. godwin- austen）的意见，他认为马来群岛的现状（它的无数大岛屿已被广阔的浅海所隔开），大概可以代表以前欧洲的大多数地质层正在进行堆积的当时状况。马来群岛在生物方面是最丰富的区域之一；然而，如果把一切曾经生活在那里的物种都搜集起来，就会看出它们在代表世界自然史上将是何等地不完全！
但是我们有各种理由可以相信，马来群岛的陆栖生物在我们假定堆积在那里的地质层中，一定被保存得极不完全。严格的海岸动物，或生活在海底一裸一露岩石上的动物，被埋藏在那里的，不会很多；而且那些被埋藏在砾石和沙中的生物也不会保存到久远的时代。在海底没有沉积物堆积的地方，或者在堆积的速率不足以保护生物体腐败的地方，生物的遗骸便不能被保存下来。
富含各类化石的、而且其厚度在未来时代中足以延续到如过去第二纪层那样悠久时间的地质层，在群岛中一般只能于沉陷期间被形成。这等沉陷期间彼此要被巨大的间隔时期所分开，在这间隔时期内，地面或者保持静止或者继续上升；当继续上升的时候，在峻峭海岸上的含化石的地质层，会被不断的海岸作用所毁坏，其速度差不多和堆积速度相等，就如我们现今在南美洲海岸上所见到的情形那样，在上升期间，甚至在群岛间的广阔浅海中，沉积层也很难堆积得很厚，或者说也很难被其后的沉积物所覆盖或保护，因而没有机会可以存续到久远的未来。在沉陷期间，生物绝灭的大概极多；在上升期间，大概会出现极多的生物变异，可是这个时候的地质纪录更不完全。
群岛全部或一部分沉陷以及与此同时发生的沉积物堆积的任何漫长时间，是否会超过同一物种类型的平均持续期间，是可以怀疑的；这等偶然的事情对于任何二个或二个以上物种之间的一切过渡级进的保存是不可缺少的。如果这等级进，没有全部被保存下来，过渡的变种看去就好像是许多新的虽然是密切近似的物种。各个沉陷的漫长期间还可能被水平面的振动所间断，同时在这样长久的期间内，轻微的气候变化也可能发生；在这等情形下，群岛的生物就要迁移，因而在任何一个地质层里就不能保存有关它们变异的密切连接的纪录。
群岛的多数海产生物，现在已超越了它的界限而分布到数千英里以外；以此类推，可以明确地使我们相信，主要是这些广为分布的物种，纵使它们之中只有一些能够广为分布，最常产生新变种；这等变种最初是地方一性一的即局限于一个地方的，但当它们得到了任何决定一性一的优势，即当它们进一步变异和改进时，他们就会慢慢地散布开去，并且把亲缘类型排斥掉。当这等变种重返故乡时，因为它们已不同于先前的状态，虽然其程度也许是极其轻微的，并且因为它们被发现都是埋藏在同一地质层的稍稍不同的亚层中，所以按照许多古生物学者所遵循的原理，这些变种大概会被列为新而不同的物种。
如果这等说法有某种程度的真实一性一，我们就没有权利去期望在地质层中找到这等无限数目的、差别微小的过渡类型，而这些类型，按照我们的学说，曾经把一切同群的过去物种和现在物种连接在一条长而分枝的生物连锁中。我们只应寻找少数的连锁，并且我们确实找到了它们——它们的彼此关系有的远些，有的近些；而这等连锁，纵使曾经是极密切的，如果见于同一地质层的不同层次，也会被许多生物学者列为不同的物种。我不讳言，如果不是在每一地质层的初期及末期生存的物种之间缺少无数过渡的连锁，而对我的学说构成如此严重威胁的话，我将不会想到在保存得最好的地质断面中，纪录还是如此贫乏。
全群近似物种的突然出现
物种全群在某些地质层中突然出现的事情，曾被某些古生物学者——如阿加西斯、匹克推特和塞奇威克（sedgwick）——看作是反对物种能够变迁这一信念的致命异议。如果属于同属或同科的无数物种真的会一齐产生出来，那么这种事实对于以自然选择为依据的进化学说，的确是致命的。因为依据自然选择，所有从某一个祖先传下来的一群类型的发展，一定是一个极其缓慢的过程；并且这些祖先一定在它们的变异了的后代出现很久以前就已经生存了。但是，我们常常把地质纪录的完全一性一估价得过高，并且由于某属或某科未曾见于某一阶段，就错误地推论它们以前没有在那个阶段存在过。在所有的情形下，只有积极一性一的古生物证据，才可以完全信赖；而消极一性一的证据，如经验所屡屡指出的，是没有价值的，我们常常忘记，整个世界与被调查过的地质层的面积比较起来，是何等地巨大；我们还会忘记物种群在侵入欧洲的古代群岛和美国以前，也许在他处已经存在了很久，而且已经慢慢地繁衍起来了。我们也没有适当地考虑到在我们的连续地质层之间所经过的间隔时间，——在许多情形下，这一时间大概要比各个地质层堆积起来所需要的时间更长久。这些间隔会给予充分的时间以使物种从某一个亲类型繁生起来：而这等群或物种在以后生成的地质层中好像突然被创造出来似地出现了。
这里我要把以前已经说过的话再说一遍，即，一种生物对于某种新而特别的生活方式的适应，例如空中飞翔，大概是需要长久连续的年代的；结果，它们的过渡类型常常会在某一区域内留存很久；但是，如果这种适应一旦成功，并且少数物种由于这种适应比别的物种获得了巨大的优势，那么只要较短的时间就能产生出许多分歧的类型来，这些类型便迅速地、广泛地散布于全世界。匹克推特教授在对本书的优秀书评里，评论了早期的过渡类型，并以鸟类作为例证，他不能看出假想的原始型的前肢的连续变异可能有什么利益。但是看一看“南方海洋”（southern ocean）上的企鹅；这等鸟的前肢，不是处于“既非真的臂、也非真的翼”这种真正的中间状态之下吗？然而这等鸟在生活斗争中胜利地占据了它们的地位；因为它们的个体数目是无限多的，而且它们的种类也是很多的。我并不是假定这里所见到的就是鸟翅所曾经经过的真实过渡级进。但是翅膀大概可以有利于企鹅的变异了的后代，使它首先变为像大头鸭那样地能够在海面上拍拍，终于可以从海面飞起而滑翔于空中，相信这一点又有什么特别的困难呢？
我现在举几个少数例子，来证明前面的话，并且示明在假定全群物种曾经突然产生的事情上我们何等容易犯错误。甚至在匹克推特关于古生物学的伟大著作第一版（出版于1844－46年）和第二版（1853－57年）之间的那样一个短暂期间内，对于几个动物群的开始出现和消灭的结论，就有很大的变更；而第三版大概还需要有更大的改变。我可以再提起一件熟知的事实，在不久之前发表的一些地质学论文中，都说哺一乳一动物是在第三纪开头才突然出现的。而现在已知的富含化石哺一乳一动物的堆积物之一，是属于第二纪层的中央部分的；并且在接近这一个大纪开头的新红沙岩中发现了真的哺一乳一动物。居维叶一贯主张，在任何第三纪层中没有猴子出现过；但是，目前在印度、南美洲和欧洲已于更古的第三纪中新世层中发现了它的绝灭种。若不是在美国的新红沙岩中有足迹被偶然保存下来，谁敢设想在那时代至少有不下三十种不同的鸟形动物——有些是巨大的——曾经存在呢？而在这等岩层中没有发现这等动物遗骨的一块碎片。不久以前，一些古生物学者主张整个鸟纲是在始新世突然产生的；但是现在我们知道，根据欧文教授的权威意见，在上部绿沙岩的沉积期间的确己有一种鸟生存了；更近，在索伦何芬（solenhofen）的鲕状板岩（oolitic slates）中发现了一种奇怪的鸟，即始祖鸟，它们具有蜥蜴状的长尾，尾上每节生有一对羽一毛一，并且翅膀上生有二个发达的爪。任何近代的发现没有比这个发现更有力地阐明了，我们对于世界上以前的生物，所知道的是何等之少。
我再举一例，这是我亲眼看到的，它曾使我大受感动。我在一篇论化石无一柄一蔓足类的报告里曾说道，根据现存的和绝灭的第三纪物种的大量数目，根据全世界——从北极到赤道——栖息于从高一潮线到50英寻各种不同深度中的许多物种的个体数目的异常繁多，根据最古的第三纪层中被保存下来的标本的完整状态，根据甚至一个壳瓣（valve）的碎片也能容易地被辨识：根据这一切条件，我曾推论如果无一柄一蔓足类曾经生存于第二纪，它们肯定地会被保存下来而且被发现；但因为在这一时代的一些岩层中并没有发现过它们的一个物种，所以我曾断言这一大群是在第三纪的开头突然发展起来的。这使我很痛苦，因为当时我想，这会给物种的一个大群的突然出现增加一个事例。但是当我的著作就要出版的时候，一位练达的古生物学者波斯开先生（m. bosquet）寄给我一张完整的标本图，它无疑是一种无一柄一蔓足类，这化石是他亲手从比利时的白垩层中采到的。就好像是为了使这种情形愈加动人似的，这种蔓足类是属于一个很普通的、巨大的、遍地存在的一属，即藤壶属，而在这一属中还没有一个物种曾在任何第二纪层中被发现过。更近的时候，伍德沃德在白垩层上部发现了无一柄一蔓足类的另外一个亚科的成员，四甲藤壶（pyrgoma ）；所以我们现在已有丰富的证据来证明这群动物曾在第二纪存在过。
有关全群物种分明突然出现的情形，被古生物学者常常提到的，就是硬骨鱼类。阿加西斯说，它们的出现是在白垩纪下部。这一鱼类包含现存物种的大部分。但是，侏罗纪的和三叠纪的某些类型现在普通都被认为是硬骨鱼类；甚至某些古生代的类型也这样被一位高等权威学者分在这一类里。如果硬骨鱼类真是在北半球的白垩层开头时突然出现的，这当然是值得高度注意的事实；但是，除非能阐明这一物种在世界其他地方也在同一时期内突然地和同时地发展了，它并没有造成不可克服的困难。在赤道以南并没有发现过任何化石鱼类，对此就不必多说了；而且读了匹克推特的古生物学，当可知道在欧洲的几个地质层也只发现过很少物种。某些少数鱼科现今的分布范围是有限制的；硬骨鱼类先前大概也有过相似的被限制的分布范围，它们只是在某一个海里大事发展之后，才广泛地分布开去。同时我们也没有任何权利来假定世界上的海从南到北永远是自一由 开放的，就像今天的情形那样。甚至在今天，如果马来群岛变为陆地，则印度洋的热带部分大概会形成一个完全被封锁的巨大盆地，在那里海产动物的任何大群都可能繁衍起来；直到它们的某些物种变得适应了较冷的气候，并且能够绕过非洲或澳洲的南方的角，而因此到达其他远处海洋时，这等动物大概要局限在那一地区的。
根据这等考察，根据我们对于欧洲和美国以外地方的地质学的无知，并且根据近十余年来的发现所掀起的古生物学知识中的革命，我认为对于全世界生物类型的演替问题进行独断，犹如一个博物学者在澳洲的一个不一毛一之地呆了五分钟之后就来讨论那里生物的数量和分布范围一样，似乎是太轻率了。
近似物种群在已知的最下化石层中的突然出现
还有一个相似的难点更加严重。我所指的是动物界的几个主要部门的物种在已知的最下化石岩层中突然出现的情形。大多数的讨论使我相信，同群的一切现存物种都是从一个单一的祖先传下来的，这也同样有力地适用于最早的既知物种。例如，一切寒武纪的和志留纪的三叶虫类（trilobites）都是从某一种甲壳动物传下来的，这种甲壳类一定远在寒武纪以前就已生存了，并且和任何既知的动物可能都大大有所不同。某些最古的动物，如鹦鹉螺（nautilus）、海豆芽（lingula ）等等，与现存物种并没有多大差异；按照我们的学说，这些古老的物种不能被假定是其后出现的同群的一切物种的原始祖先，因为它们不具有任何的中间一性一状。
所以，如果我的学说是真实的，远在寒武纪最下层沉积以前，必然要经过一个长久的时期，这时期与从寒武纪到今日的整个时期相比，大概一样地长久，或者还要更长久的多；而且在这样广大的时期内，世界上必然已经充满了生物。这里我们遇到了一个强有力的异议；因为地球在适于生物居住的状态下是否已经经历了那么长久，似可怀疑。汤普森爵士（sir. w. thompson）断言，地壳的凝固不会在二千万年以下或四万万年以上，大概是在九千八百万年以下或二万万年以上。如此广泛的差限，表明了这些数据是很可怀疑的；而且其他要素今后还可能被引入到这个问题里来。克罗尔先生计算自从寒武纪以来大约已经经过六千万年，但是根据从冰期开始以来生物的微小变化量来判断，这与寒武纪层以来生物确曾发生过大而多的变化相比较，六千万年似乎太短；而且以前的一亿四千万年对于在寒武纪中已经存在的各种生物的发展，也不能被看作是足够的。然而，如汤普森爵士所主张的，在极早的时代，世界所处的物理条件，其变化可能比今日更加急促而激烈；而这等变化则有助于诱使当时生存的生物以相应速率发生变化。
至于在寒武纪以前的这等假定最早时期内，为什么没有发现富含化石的沉积物呢？关于这一问题我还不能给予圆满的解答。以默奇森爵士为首的几位卓越的地质学者们最近还相信，我们在志留纪最下层所看到的生物遗骸，是生命的最初曙光。其他一些高度有能力的鉴定者们，如莱尔和福布斯，则反对这一结论。我们不要忘记，一精一确知道的，不过是这个世界的一小部分。不久以前，巴兰得（m. barrande）在当时已知的志留纪之下，发现了另外一个更下的地层，这一层富有特别的新物种；而现在希克斯先生（mr. hicks）在南威尔士（south wales）的更下面的下寒武纪层中，发现了富有三叶虫的、而且含有各种软体动物和环虫类的岩层。甚至在某些最低等的无生岩（azoicrock）中，也有磷质小块初沥青物质存在, 这大概暗示了在这等时期中的生命。加拿大的劳伦纪层中有始生虫（eozoon）存在，已为一般所承认。在加拿大的志留纪之下有三大系列的地层，在最下面的地层中曾发现过始生虫。洛根爵士（sir. w. logan）说道：“这三大系列地层总和起来的厚度可能远远超过以后从古生代基部到现在的所有岩石的厚度。如此，我们就被带回到一个如此辽远的时代，以致某些人可能把巴兰得所谓的原始动物的出现，看作是比较近代的事情。”始生虫的体制在一切动物纲中是最低级的，但是在它所属的这一纲中它的体制却是高级的；它曾以无限的数目存在过，正如道森博士所说的，它肯定以其他的微小生物为食饵，而这些微小生物也一定是大量生存的。因此，我在1859年所写的有关生物远在寒武纪以前就已存在的一些话——这和以后洛根爵士所说的几乎相同——被证明是正确的了。尽管如此，要对寒武纪以下为什么没有富含化石的巨大地层的叠积，举出任何好的理由，还是有很大困难的。要说那些最古的岩层已经由于剥蚀作用而完全消失，或者说它们的化石由于变质作用而整个消灭，似乎是不可能的，因为，果真如此，我们就会在继它们之后的地质层中只发现一些微小的残余物，并且这等残余物常常是以部分的变质状态存在的。但是，我们所拥有的关于俄罗斯和北美洲的巨大地面上的志留纪沉积物的描述，并不支持这样的观点：一个地质层愈古愈是不可避免地要蒙受极度的剥蚀作用和变质作用。
目前对于这种情形还无法加以解释；因而这会被当作一种有力的论据来反对本书所持的观点。为了指出今后可能得到某种解释，我愿提出以下的假说。根据在欧洲和美国的若干地质层中的生物遗骸——它们似乎没有在深海中栖息过——的一性一质；并且根据构成地质层的厚达数英里的沉积物的量，我们可以推论产生沉积物的大岛屿或大一陆 地，始终是处在欧洲和北美洲的现存大一陆 附近。后来阿加西斯和其他一些人也采取了同样的观点。但是我们还不知道在若干连续地质层之间的间隔期间内，事物的状态曾经是怎样的；欧洲和美国在这等间隔期间内，究竟是干燥的陆地，还是没有沉积物沉积的近陆海底，或者是一片广阔的、深不可测的海底，我们还不知道。
看看现今的海洋，它是陆地的三倍，那里还散布着许多岛屿；但是我们知道，除新西兰以外，几乎没有一个真正的海洋岛（如果新西兰可以被称为真正的海洋岛）提供过一件古生代或第二纪地质层的残余物。因此，我们大概可以推论，在古生代和第二纪的时期内，大一陆 和大一陆 岛屿没有在今日海洋的范围内存在过；因为，如果它们曾经存在过，那么古生代层和第二纪层就有由它们的磨灭了的和崩溃了的沉积物堆积起来的一切可能；并且这等地层，由于在非常长久时期内一定会发生水平面的振动，至少有一部分隆一起了。于是，如果我们从这等事实可以推论任何事情，那么我们就可以推论，在现今海洋展开的范围内，自从我们有任何纪录的最古远时代以来，就曾有过海洋的存在；另一方面我们也可以推论，在现今大一陆 存在的处所，也曾有过大片陆地存在，它们自从寒武纪以来无疑地蒙受了水平面的巨大振动。在我的论珊瑚礁一书中所附的彩色地图，使我作出如下的结论，即各大海洋至今依然是沉陷的主要区域。大的群岛依然是水平面振动的区域，大一陆 依然是上升的区域。但是我们没有任何理由设想，自从世界开始以来，事情就是这样依然如故的。我们大一陆 的形成，似乎由于在多次水平面振动的时候，上升力量占优势所致；但是这等优势运动的地域，难道在时代的推移中没有变化吗？远在寒武纪以前的一个时期中，现今海洋展开的处所，也许有大一陆 曾经存在过，而现今大一陆 存在的处所，也许有清澄广阔的海洋曾经存在过，例如，如果太平洋海底现在变为一片大一陆 ，纵使那里有比寒武纪层还古的沉积层曾经沉积下来，我们也不应假定它们的状态是可辨识的。因为这些地层，由于沉陷到更接近地球中心数英里的地方，并且由于上面有水的非常巨大的压力，可能比接近地球表面的地层，要蒙受远为严重的变质作用。世界上某些地方的一裸一露变质岩的广大区域，如南美洲的这等区域，一定曾在巨大压力下蒙受过灼一热的作用，我总觉得对于这等区域，似乎需要给予特别的解释；我们大概可以相信，在这等广大区域里，我们可以看到许多远在寒武纪以前的地质层是处在完全变质了的和被剥蚀了的状态之下的。
这里所讨论的几个难点是，——虽然在我们的地质层中看到了许多介于现今生存为物种和既往曾经生存的物种之间的连锁，但并没有看见把它们密切连接在一起的无数微细的过渡类型；——在欧洲的地质层中，有若干群的物种突然出现；——照现在所知，在寒武纪层以下几乎完全没有富含化石的地质层；——所有这一切难点的一性一质无疑都是极其严重的。最卓越的古生物学者们，即居维叶、阿加西斯、巴兰得、匹克推特、福尔克纳、福布斯等，以及所有最伟大的地质学者们，如莱尔、默奇森、塞奇威克等，都曾经一致地而且常常猛烈地坚持物种的不变一性一。因此我们就可以看到上述那些难点的严重情形了。但是，莱尔爵士现在对于相反的一面给予了他的最高权威的支持；并且大多数的地质学者和古生物学者对于他们的以前信念也大大地动摇了。那些相信地质纪录多少是完全的人们，无疑还会毫不犹豫地反对这个学说的。至于我自己，则遵循莱尔的比喻，把地质的纪录看作是一部已经散失不全的、并且常用变化不一致的方言写成的世界历史；在这部历史中，我们只有最后的一卷，而且只与两三个国家有关系。在这一卷中，又只是在这里或那里保存了一个短章；每页只有寥寥几行。慢慢变化着的语言的每个字，在连续的各章中又多少有些不同，这些字可能代表埋藏在连续地质层中的、而且被错认为突然发生的诸生物类型。按照这种观点，上面所讨论的难点就可以大大地缩小，或者甚至消失。
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