孩子们看得懂的科学经典（全3册）

张楠，男，汉族，生于1980年12月，山东青岛人，现任生命科学学院党委副书记。先后参加国家自然科学基金、“十一五”国家科技支撑计划重点项目、山东省科技攻关计划项目、四川省教育厅重点项目、四川高等学校成果转化重大培育项目、四川省教育改革项目等近20项。近年来在《Pathogens》(Botanical Studies 《Brazilian Journal of Microbiology) 《World Journal of Microbiology and Biotechnology)《微生物学报》、《核农学报》、《生物工程学报》、《生物学杂志》、《食品工业科技》等各类刊物上发表论文近40篇，获国家专利10余项。指导大学生获创青春全国大学生创业大赛铜奖和四川省“创青春”创新创业大赛金奖。

梁红卫，男，汉族，山东人，自幼热爱并学习绘画。从专业美术学院毕业后的十几年时间里，一直从事自由插画师，期间参与绘制了多套优秀童书作品，已出版的书籍有《给孩子看的手绘全景中国史》《物理太有趣了》系列等。

《物种的诞生》

我们是从哪里来的？ / 002

为什么子女和父母长得很像？ / 010

热情的养鸽人 / 016

宠物是怎么出现的？ / 022

如何区分物种、亚种和变种？ / 028

新物种的诞生 / 034

荒野中的斗士 / 040

植物也疯狂 / 046

同类相争，必有一伤 / 052

生物数量成倍增加 / 058

掌握生物命运的神奇之手 / 064

大自然中妙趣多 / 070

尽职的监督者 / 076

孔雀的美丽尾羽 / 082

自然选择出奇怪的变异 / 088

物竞天择，适者生存 / 095

生物的杂交优势 / 098

性状分异原理 / 104

奇妙的“生命树” / 108

《进化的谜团》

困扰达尔文的难题 002

生物的适应力 008

揭开遗传之谜的“豌豆杂交实验” 014

中间变种消失之缘由 020

蝙蝠是怎样飞起来的？ 026

复杂的生物习性 032

器官的各阶级类型在哪里？ 038

动物有哪些奇妙的本能？ 044

家养动物的本能 048

眼睛是怎样进化的？ 054

被“奴役”的黑蚁 058

“投机取巧”的杜鹃 064

天才“建筑师” 070

地球上存在这种生物吗 ? 076

《达尔文的证据》

漫长的生物进化史 / 002

请达尔文来解答难题 / 008

岩石里的时间 / 014

化石标本真缺乏 / 020

地层中很难发现大量过渡变种 / 026

地层中出现了整群的近似物种 / 032

快来比比谁快谁慢 / 038

物种的灭绝 / 044

相似生物“轮番登场” / 050

物种单一起源论 / 056

物种的地理分布 / 062

地质变迁对物种扩散的影响 / 068

种子奇幻漂流记 / 072

种子也能周游世界 / 078

冰川来了，快逃 / 084

让人疑惑的海岛 / 088

淡水生物的分布 / 092

生物的分类 / 098

胚胎学 / 104

形态学 / 108

祖先的印记 / 114

与上帝“告别” / 118

《物种起源》出版以后 / 124

我们是从哪里来的？

你知道吗？截至目前，地球上已被命名的生物约有 200 种。据科学家们估计，地球上物种的实际数量有500万种到 1 亿种！这说明，生物圈中的物种是非常丰富的。那么，你有没有思考过，地球上这么多的生物，包括人类在内，究竟是从何而来的呢？

上帝的“神创论”

对于万物的起源，中国的古代神话中有盘古开天辟地和女娲造人的故事。其他文明古国也有许多关于神创造天地万物的传说。要说对人类影响最大、流传最广的神创故事，便是古犹太人编写的《圣经》中的“上帝创世纪”。《圣经》中写道：上帝，也就是主宰万物的神，仅花费6 天时间，就将地球上包括人类在内的各种生物逐一创造了出来，而且这些物种基本上是固定不变的。也就是说，上帝在那几天创造了多少种生物，地球上就有多少种生物。“神创论”的理论随着基督教教会统治权的加强而得到巩固，一度成为西方民众心中不容置疑的“真理”。此后的很长一段时间里，人们都相信上帝创造了万物。

随着时间的推移，不少“证据”陆续浮出水面，开始反驳这个观点，可当时人们的思想很顽固，宁愿相信书上写的故事，

也不愿意相信亲眼看到的事物！1588 年，人们在爱尔兰的野外意外发现了一些鹿的化石。按照骨骼来看，这些鹿和麋鹿很像，却又不一样，由于身形巨大，且头上长着巨大无比的角，当时的人们叫它们大角鹿。早在古希腊时期，西方人就对化石有所了解，知道那是动植物尸体化成的。但对于这种大角鹿，人们从没见过，也没听说过，就连古书上也没有记载。于是，一些生物学家和考古学家便开始四处搜寻大角鹿的踪迹。他们走访了无数个地方，都没找到大角鹿。换作现在的我们可能会猜想，这种生物会不会已经灭绝了呢？不！那时候人们更相信《圣经》里写的另一个故事：上帝为了惩罚作恶的人类，普降暴雨，诺亚受到上帝的指示，提前造出了一艘大船救了许多生物，而没有上船的猛犸象、大角鹿

等大型动物，都被洪水带来的泥沙掩埋，形成了化石。

一些学者的认知

到了 17 世纪，一些研究化石的西方学者们发现，某些曾经存在的动物确实从地球上消失了，也就是说，地球上曾发生过生物灭绝的现象。1799 年，法国博物学家乔治·布封大胆地提出了自己的看法，他认为地球自形成以来不是一成不变的，地球上的生物也会随着环境、气候、营养而发生变化。在那个年代人们的眼中，布封简直就是一个疯子！ 19 世纪初，伴随着地质学、生物学的兴起，更多博物学家走出了枯燥无味的研究室，亲身到野外探险，并敢于把自己的最新

发现与相关理论公之于众。 1809 年，法国博物学巴蒂斯特·拉马克在《动物学哲学》一书中提出了较为完整的生物进化学说。他认为，物种是由古老生物不断地由低级向高级进化而来的，生物在新环境的影响下会发生变化，并能将这种变化遗传给下一代。拉马克提出的观点大胆又新奇，这个消息传出后，引起了极大的轰动，也让他收获了大批粉丝。毕竟他是第一个提出了“进化论”概念的人。但拉马克可能想不到，仅过了几十年，他的理论就被自己的一个叫达尔文的小粉丝给推翻了。

达尔文的科学考察之旅

达尔文从剑桥完成学业后，经过植物学家约翰·亨斯娄教授的引荐，有幸以博物学家的身份参加英国皇家海军贝格尔号的环球考察。刚登船时，达尔文还是一个总爱把上帝挂在嘴边的神学院学生，常被水手们嘲笑。在近五年的科学考察期间，达尔文登陆了不少海岛，见了象龟、鬣蜥，以及各种动植物化石，采集了数千份动植物标本。当看到分布在加拉帕戈斯群岛上的各种各样的地雀时，达尔文也对“上帝逐一创造了各种物种”的理论产生了疑问。难道上帝会在各个小岛上分别创造各种不同种类的地雀吗？1836 年，达尔文回到英国，找到相关专家帮他鉴定采集回来的标本。鸟类学家约翰·古尔德很快给了达尔文答案，加拉帕戈斯群岛上的十几种地雀都属于不同的物种！达尔文整理着考察笔记，与其他科学家交流了自己的想法，逐渐，一个伟大的理论在他脑子里形成了：物种是变化的，包括人类在内的各种生物都是在漫长的时间内经过自然选择逐渐演化而来的。他的这个想法，把自己都吓了一跳！因为当时大家都认为物种是固定不变的。即使达尔文有证据证明他的观点，也很难让他人相信物种是变化的。所以，他就从大家都熟悉的家养动物和栽培植物的变异开始讲起……。

生物的适应力

夏天的时候，一个住在北方的小朋友将一粒龙眼种子种在了院子里，没过多久，地上就长出了一株茁壮的龙眼树幼苗。小朋友高兴极了，可没过多久，秋天来了，紧接着又迎来了霜冻，这株龙眼树还没长到小朋友那么高，就被冻死了！真可惜。 来年春天，小朋友又种下一棵梨树苗，几年后，他吃到了香甜多汁的梨子。

各种植物的生长习性不同，适应环境的能力也有强有弱。植物对气候的适应力同一属内的不同物种数量很多，有些物种生长在极寒地带，适应了寒冷和潮湿；有些物种生长在沙漠地带，习惯了炎热和缺水。如果把这两个物种调换位置，那可就把它们害惨了！耐寒的植物不一定能耐热，耐热的植物不一定能抗寒，如将生长在炎热地带的仙人掌等耐旱的肉质植物移植到雨量充沛的地区后，很难存活；而生长在高海拔、气候严寒和缺氧环境中的珍贵植物雪莲极其脆弱，挪动之后就会枯萎。达尔文曾说地球上所有物种可能是由最初几个祖先繁衍而来的，假如同一个属中的所有物种都由一个亲种繁衍而来，也就意味着物种在漫长的进化过程中不断发生着能够适应不同环境的变异。否则，同一个属内的不同种植物，又怎能在气候环境完全不同的地方生存下来，繁衍后代呢？地球上某一地区上的植物必然已经适应了所在地区的气候，可人类最初将其他地区的植物移植到本地栽种时，怎么能确定哪些外来物种可以在本地存活呢？唯有奋力挣扎，适应当地气候，外来植物才可能“落地生根”。尽管对气候的适应能力有限，但还是有许多植物能发生应对新气候的变异，或是“降服”于新气候。一位博士在英国种植了一些高山杜鹃，结果这些花竟然能够适应英国的气候，还有人将北大西洋火山岛上生长的植物带回英国种植，结果也一样能存活。在历史上的某些特殊时期，生活在低纬度地区的动物不断向高纬度地区扩大它们的活动范围，高纬度地区的动物也有向低纬度地区扩张的趋势。一切都说明了，生物在迁移或被迁移之后，能够发生一定的适应性变异，从而更加适应栖息地的气候。

动物对气候的适应力人类最初为什么要驯养动物呢？一是这些动物对人类有用，二是在封闭环境中饲养的动物的繁殖能力更强。家养动物拥有很强的适应能力，它们随着人类四处流动和迁徙，与人类一起适应各种气候环境，还能在陌生的环境中繁殖后代。人类早先驯养的猎犬可能具有野生沙漠狼或者北极狼的血统，它们能够追随自己的主人到世界各地生活。老鼠不是家养动物，但是它们偷偷钻进了人类的粮食堆里，被携带到各种气候区，并在各地繁衍生息。看看它们现在的活动范围多么广大，数量又有多么庞大！这种能够适应特殊气候的能力，或许是许多动物与生俱来的，也或许是在漫长时间里，人类和一些家养动物具有了一定的承受不同气候的能力。生活在冰川时期的大象和犀牛已经灭绝了，现存的大象和 犀牛只能在热带或亚热带的气候区生存。这种现象说明生物在体质、构造和形态等方面容易受环境因素的影响而发生变异。

影响适应力的关键

物种对气候的适应能力，究竟是由于生物自身的习性而产生的，还是因为自然选择呢？还是说二者共同对物种发挥了作用？达尔文认为，生物的习性对气候的适应性有一定影响，比如，人刚换到新地区居住时，尚且会“水土不服”，需要适应一段时间，更何况比人类脆弱的动植物。所以，古人将某种生物从某地迁移到另一地时，对其照顾得十分仔细，生怕它们不能适应新环境。另外，自然选择也一定在偷偷发挥着作用，保存下了那些本身就适应能力极强的个体，以及能够帮助生物适应新环境的有利变异。

快来比比谁快谁慢

过去，达尔文的进化论总是遭到质疑和抨击，是因为他的学说打破了当时在人们心中地位稳固的“特创论”。特创论的观点是所有生物一旦被创造出来就固定不变，而进化论则认为，所有生物都是会缓慢进化的。伴随着地质考察和化石生物学的不断发展，有利的“证据”不断浮出水面，物种起源的真相逐渐向达尔文提出的观点一方靠近进化速度不一致无论是陆地生物还是水中生物其进化速度都十分缓慢。达尔文表示，从全球的勘探结果来看，古生物学家在某些比较新的地层中（距今仍然十分久远）仅发现少量已经灭绝的物种和为数不多的新物种化石。对各地层埋藏的化石的考察结果表明，各个物种的消失和出现并不是一起发生的，因为各个物种的演化速度不一样。古生物学家在第三纪时期的较老地层中发现了大量古生物化石，其中大

部分是已经灭绝了的物种，但有少量贝类物种至今还生活在地球上；在喜马拉雅沉积岩层中，古生物学家还发现了一种现在依旧存在的鳄鱼的化石，还在其周围发现了不少已经灭绝的古老爬行类、哺乳类动物的化石。大家听说过海豆芽吗？它的样子还真像我们平时吃的豆芽菜，但其实它是一种生活在海洋中的舌形贝，属于腕足类生物。这种贝最早出现在寒武纪，距今已有５亿年了。古生物学家们将已发现的较早的海豆芽化石与现存的海豆芽进行对比后惊奇地发现，现存的海豆芽看起来与古老的海豆芽没有太大区别，海豆芽的进化速度实在是太缓慢了，而同样出现在寒武纪的甲壳类和其他贝类的面貌已经变得与原来的很不一样了。

古生物学家还根据在不同地层中发掘的生物化石总结出一条生物进化的规律：与海洋生物相比，陆地生物的进化速度更快；与低等生物相比，高等生物的进化速度更快。

与上帝“唱反调”

特创论里有许多一成不变的规律，比如所有生物都是在某一特定时期被一种神力集体创造出来的，物种一旦降生样子就固定不变。达尔文的想法恰恰与其唱了“反调”，他认为，物种是不断进化的，只不过进化过程十分缓慢，在一定时期内可能仅有少许物种发生变化，因为每个物种都是独立存在的，不太可能出现部分物种变异就一下子带动全部物种集体变化的情况。而物种是否会发生变异，以及会不会被自然选择连续累积起来形成变种或者新物种，跟许多复杂和临时发生的事件有关，比如： 该地区地理、气候环境发生了缓慢变化。出现外来物种侵入。存在该正在变异物种是竞争关系的其他物种的性质。

所以，各个物种变异程度有大有小，变异速度也有快有慢的情况是合理的。另外，从生物间存在的生存斗争关系来看也能理解，如果一个物种不发生些变异来改良自己，很容易被已经变异的优势物种干掉！不变异的下场就是灭亡，所以无论什么生物，迟早都会发生变异。

灭绝的物种不会重现

达尔文说，一个物种在地球上灭绝后，就算得到了和它存在时期一样的生活条件，也不会重现了。这是为什么呢？假如一个地区物种Ａ的后代发生了变异，成为当地的优势物种，并且逐渐排挤掉了物种Ｂ，还能够在物种Ｂ的生存区域继续生存繁衍。由于物种Ａ的后代和物种Ｂ是完全不同的两种生物，各自遗传了自己祖先的特征，所以它们的变异情况不可能相同。解释得再明白一点儿，我们知道现今的扇尾鸽是从原种岩鸽种演变而来的一个鸽种，假如扇尾鸽灭绝了，养鸽专家或许通过不懈努力，可以利用原种岩鸽培育出与灭绝的扇尾鸽极其相似的鸽种来。可如果原种岩鸽也灭绝了呢？养鸽专家就无法利用其他鸽种培育出与现今已经灭绝的扇尾鸽一样或者相似的鸽种了，因为其他鸽种几乎必定继承了它们祖先的某些性状。两种鸽子的祖先就不同，它们的后代又怎么可能长得一样呢？

英国博物学家达尔文所著的《物种起源》，被称为是“有史以来最重要的思想著作”。原著中，达尔文首次提出了进化论的观点，并用大量论据证明物种是通过自然选择和人工选择进行演化的。可是，原著中涵盖了生物学、生态学、形态学、胚胎学、生物地理学等很多领域，对于成年人来说读起来也较为不易，又该如何向儿童讲述？为此我们专门打造了一套能让孩子能看得懂的《物种起源》，并将内容分为三卷进行阐述：“物种的诞生”“进化的谜团”“达尔文的证据”。