home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ RISC DISC 3 / RISC_DISC_3.iso / resources / etexts / origin < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1996-08-18  |  1.1 MB  |  18,280 lines

Text Truncated. Only the first 1MB is shown below. Download the file for the complete contents.
  1.  
  2.  
  3.                                       1859
  4.                              THE ORIGIN OF SPECIES
  5.                                by Charles Darwin
  6.                                       1859
  7. INTRODUCTION
  8.   INTRODUCTION
  9.  
  10.   WHEN on board H.M.S. Beagle as naturalist, I was much struck with
  11. certain facts in the distribution of the organic beings inhabiting
  12. South America, and in the geological relations of the present to the
  13. past inhabitants of that continent. These facts, as will be seen in
  14. the latter chapters of this volume, seemed to throw some light on
  15. the origin of species- that mystery of mysteries, as it has been
  16. called by one of our greatest philosophers. On my return home, it
  17. occurred to me, in 1837, that something might perhaps be made out on
  18. this question by patiently accumulating and reflecting on all sorts of
  19. facts which could possibly have any bearing on it. After five years'
  20. work I allowed myself to speculate on the subject, and drew up some
  21. short notes; these I enlarged in 1844 into a sketch of the
  22. conclusions, which then seemed to me probable: from that period to the
  23. present day I have steadily pursued the same object. I hope that I may
  24. be excused for entering on these personal details, as I give them to
  25. show that I have not been hasty in coming to a decision.
  26.   My work is now (1859) nearly finished; but as it will take me many
  27. more years to complete it, and as my health is far from strong, I have
  28. been urged to publish this abstract. I have more especially been
  29. induced to do this, as Mr. Wallace, who is now studying the natural
  30. history of the Malay Archipelago, has arrived at almost exactly the
  31. same general conclusions that I have on the origin of species. In 1858
  32. he sent me a memoir on this subject, with a request that I would
  33. forward it to Sir Charles Lyell, who sent it to the Linnean Society,
  34. and it is published in the third volume of the Journal of that
  35. society. Sir C. Lyell and Dr. Hooker, who both knew of my work- the
  36. latter having read my sketch of 1844- honoured me by thinking it
  37. advisable to publish, with Mr. Wallace's excellent memoir, some
  38. brief extracts from my manuscripts.
  39.   This abstract, which I now publish, must necessarily be imperfect.
  40. cannot here give references and authorities for my several statements;
  41. and I must trust to the reader reposing some confidence in my
  42. accuracy. No doubt errors will have crept in, though I hope I have
  43. always been cautious in trusting to good authorities alone. I can here
  44. give only the general conclusions at which I have arrived, with a
  45. few facts in illustration, but which, I hope, in most cases will
  46. suffice. No one can feel more sensible than I do of the necessity of
  47. hereafter publishing in detail all the facts, with references, on
  48. which my conclusions have been grounded; and I hope in a future work
  49. to do this. For I am well aware that scarcely a single point is
  50. discussed in this volume on which facts cannot be adduced, often
  51. apparently leading to conclusions directly opposite to those at
  52. which I have arrived. A fair result can be obtained only by fully
  53. stating and balancing the facts and arguments on both sides of each
  54. question; and this is here impossible.
  55.   I much regret that want of space prevents my having the satisfaction
  56. of acknowledging the generous assistance which I have received from
  57. very many naturalists, some of them personally unknown to me. I
  58. cannot, however, let this opportunity pass without expressing my
  59. deep obligations to Dr. Hooker, who, for the last fifteen years, has
  60. aided me in every possible way by his large stores of knowledge and
  61. his excellent judgment.
  62.   In considering the Origin of Species, it is quite conceivable that a
  63. naturalist, reflecting on the mutual affinities of organic beings,
  64. on their embryological relations, their geographical distribution,
  65. geological succession, and other such facts, might come to the
  66. conclusion that species had not been independently created, but had
  67. descended, like varieties, from other species. Nevertheless, such a
  68. conclusion, even if well founded, would be unsatisfactory, until it
  69. could be shown how the innumerable species inhabiting this world
  70. have been modified, so as to acquire that perfection of structure
  71. and coadaptation which justly excites our admiration. Naturalists
  72. continually refer to external conditions, such as climate, food,
  73. &c., as the only possible cause of variation. In one limited sense, as
  74. we shall hereafter see, this may be true; but it is preposterous to
  75. attribute to mere external conditions, the structure, for instance, of
  76. the woodpecker, with its feet, tail, beak, and tongue, so admirably
  77. adapted to catch insects under the bark of trees. In the case of the
  78. mistletoe, which draws its nourishment from certain trees, which has
  79. seeds that must be transported by certain birds, and which has flowers
  80. with separate sexes absolutely requiring the agency of certain insects
  81. to bring pollen from one flower to the other, it is equally
  82. preposterous to account for the structure of this parasite, with its
  83. relations to several distinct organic beings, by the effects of
  84. external conditions, or of habit, or of the volition of the plant
  85. itself.
  86.   It is, therefore, of the highest importance to gain a clear
  87. insight into the means of modification and coadaptation. At the
  88. commencement of my observations it seemed to me probable that a
  89. careful study of domesticated animals and of cultivated plants would
  90. offer the best chance of making out this obscure problem. Nor have I
  91. been disappointed; in this and in all other perplexing cases I have
  92. invariably found that our knowledge, imperfect though it be, of
  93. variation under domestication, afforded the best and safest clue. I
  94. may venture to express my conviction of the high value of such
  95. studies, although they have been very commonly neglected by
  96. naturalists.
  97.   From these considerations, I shall devote the first chapter of
  98. this Abstract to Variation under Domestication. We shall thus see that
  99. a large amount of hereditary modification is at least possible; and,
  100. what is equally or more important, we shall see how great is the power
  101. of man in accumulating by his Selection successive slight
  102. variations. I will then pass on to the variability of species in a
  103. state of nature; but I shall, unfortunately, be compelled to treat
  104. this subject far too briefly, as it can be treated properly only by
  105. giving long catalogues of facts. We shall, however, be enabled to
  106. discuss what circumstances are most favourable to variation. In the
  107. next chapter the Struggle for Existence amongst all organic beings
  108. throughout the world, which inevitably follows from the high
  109. geometrical ratio of their increase, will be considered. This is the
  110. doctrine of Malthus, applied to the whole animal and vegetable
  111. kingdoms. As many more individuals of each species are born than can
  112. possibly survive; and as, consequently, there is a frequently
  113. recurring struggle for existence, it follows that any being, if it
  114. vary however slightly in any manner profitable to itself, under the
  115. complex and sometimes varying conditions of life, will have a better
  116. chance of surviving, and thus be naturally selected. From the strong
  117. principle of inheritance, any selected variety will tend to
  118. propagate its new and modified form.
  119.   This fundamental subject of Natural Selection will be treated at
  120. some length in the fourth chapter; and we shall then see how Natural
  121. Selection almost inevitably causes much Extinction of the less
  122. improved forms of life, and leads to what I have called Divergence
  123. of Character. In the next chapter I shall discuss the complex and
  124. little known laws of variation. In the five succeeding chapters, the
  125. most apparent and gravest difficulties in accepting the theory will be
  126. given: namely, first, the difficulties of transitions, or how a simple
  127. being or a simple organ can be changed and perfected into a highly
  128. developed being or into an elaborately constructed organ; secondly,
  129. the subject of Instinct, or the mental powers of animals; thirdly,
  130. Hybridism, or the infertility of species and the fertility of
  131. varieties when intercrossed; and fourthly, the imperfection of the
  132. Geological Record. In the next chapter I shall consider the geological
  133. succession of organic beings throughout time; in the twelfth and
  134. thirteenth, their geographical distribution throughout space; in the
  135. fourteenth, their classification or mutual affinities, both when
  136. mature and in an embryonic condition. In the last chapter I shall give
  137. a brief recapitulation of the whole work, and a few concluding
  138. remarks.
  139.   No one ought to feel surprise at much remaining as yet unexplained
  140. in regard to the origin of species and varieties, if he make due
  141. allowance for our profound ignorance in regard to the mutual relations
  142. of the many beings which live around us. Who can explain why one
  143. species ranges widely and is very numerous, and why another allied
  144. species has a narrow range and is rare? Yet these relations are of the
  145. highest importance, for they determine the present welfare and, as I
  146. believe, the future success and modification of every inhabitant of
  147. this world. Still less do we know of the mutual relations of the
  148. innumerable inhabitants of the world during the many past geological
  149. epochs in its history. Although much remains obscure, and will long
  150. remain obscure, I can entertain no doubt, after the most deliberate
  151. study and dispassionate judgment of which I am capable, that the
  152. view which most naturalists until recently entertained, and which I
  153. formerly entertained- namely, that each species has been independently
  154. created- is erroneous. I am fully convinced that species are not
  155. immutable; but that those belonging to what are called the same genera
  156. are lineal descendants of some other and generally extinct species, in
  157. the same manner as the acknowledged varieties of any one species are
  158. the descendants of that species. Furthermore, I am convinced that
  159. Natural Selection has been the most important, but not the
  160. exclusive, means of modification.
  161.   CHAPTER I
  162.   VARIATION UNDER DOMESTICATION
  163.  
  164.   Causes of Variability
  165.  
  166.   WHEN we compare the individuals of the same variety or sub-variety
  167. of our older cultivated plants and animals, one of the first points
  168. which strikes us is, that they generally differ more from each other
  169. than do the individuals of any one species or variety in a state of
  170. nature. And if we reflect on the vast diversity of the plants and
  171. animals which have been cultivated, and which have varied during all
  172. ages under the most different climates and treatment, we are driven to
  173. conclude that this great variability is due to our domestic
  174. productions having been raised under conditions of life not so uniform
  175. as, and somewhat different from, those to which the parent species had
  176. been exposed under nature. There is, also, some probability in the
  177. view propounded by Andrew Knight, that this variability may be
  178. partly connected with excess of food. It seems clear that organic
  179. beings must be exposed during several generations to new conditions to
  180. cause any great amount of variation; and that, when the organisation
  181. has once begun to vary, it generally continues varying for many
  182. generations. No case is on record of a variable organism ceasing to
  183. vary under cultivation. Our oldest cultivated plants, such as wheat,
  184. still yield new varieties: our oldest, domesticated animals are
  185. still capable of rapid improvement or modification.
  186.   As far as I am able to judge, after long attending to the subject,
  187. the conditions of life appear to act in two ways,- directly on the
  188. whole organisation or on certain parts alone, and indirectly by
  189. affecting the reproductive system. With respect to the direct
  190. action, we must bear in mind that in every case, as Professor Weismann
  191. has lately insisted, and as I have incidentally shown in my work on
  192. Variation under Domestication, there are two factors: namely, the
  193. nature of the organism, and the nature of the conditions. The former
  194. seems to be much the more important; for nearly similar variations
  195. sometimes arise under, as far as we can judge, dissimilar
  196. conditions; and, on the other hand, dissimilar variations arise
  197. under conditions which appear to be nearly uniform. The effects on the
  198. offspring are either definite or indefinite. They may be considered as
  199. definite when all or nearly all the offspring of individuals exposed
  200. to certain conditions during several generations are modified in the
  201. same manner. It is extremely difficult to come to any conclusion in
  202. regard to the extent of the changes which have been thus definitely
  203. induced. There can, however, be little doubt about many slight
  204. changes,- such as size from the amount of food, colour from the nature
  205. of the food, thickness of the skin and hair from climate, &c. Each
  206. of the endless variations which we see in the plumage of our fowls
  207. must have had some efficient cause; and if the same cause were to
  208. act uniformly during a long series of generations on. many
  209. individuals, all probably would be modified in the same manner. Such
  210. facts as the complex and extraordinary out-growths which variably
  211. follow from the insertion of a minute drop of poison by a
  212. gall-producing insect, show us what singular modifications might
  213. result in the case of plants from a chemical change in the nature of
  214. the sap.
  215.   Indefinite variability is a much more common result of changed
  216. conditions than definite variability, and has probably played a more
  217. important part in the formation of our domestic races. We see
  218. indefinite variability in the endless slight peculiarities which
  219. distinguish the individuals of the same species, and which cannot be
  220. accounted for by inheritance from either parent or from some more
  221. remote ancestor. Even strongly marked differences occasionally
  222. appear in the young of the same litter, and in seedlings from the same
  223. seed-capsule. At long intervals of time, out of millions of
  224. individuals reared in the same country and fed on nearly the same
  225. food, deviations of structure so strongly pronounced as to deserve
  226. to be called monstrosities arise; but monstrosities cannot be
  227. separated by any distinct line from slighter variations. All such
  228. changes of structure, whether extremely slight or strongly marked,
  229. which appear amongst many individuals living together, may be
  230. considered as the indefinite effects of the conditions of life on each
  231. individual organism, in nearly the same manner as the chill affects
  232. different men in an indefinite manner, according to their state of
  233. body or constitution, causing coughs or colds, rheumatism, or
  234. inflammation of various organs.
  235.   With respect to what I have called the indirect action of changed
  236. conditions, namely, through the reproductive system of being affected,
  237. we may infer that variability is thus induced, partly from the fact of
  238. this system being extremely sensitive to any change in the conditions,
  239. and partly from the similarity, as Kreuter and others have remarked,
  240. between the variability which follows from the crossing of distinct
  241. species, and that which may be observed with plants and animals when
  242. reared under new or unnatural conditions. Many facts clearly show
  243. how eminently susceptible the reproductive system is to very slight
  244. changes in the surrounding conditions. Nothing is more easy than to
  245. tame an animal, and few things more difficult than to get it to
  246. breed freely under confinement, even when the male and female unite.
  247. How many animals there are which will not breed, though kept in an
  248. almost free state in their native country! This is generally, but
  249. erroneously, attributed to vitiated instincts. Many cultivated
  250. plants display the utmost vigour, and yet rarely or never seed! In
  251. some few cases it has been discovered that a very trifling change,
  252. such as a little more or less water at some particular period of
  253. growth, will determine whether or not a plant will produce seeds. I
  254. cannot here give the details which I have collected and elsewhere
  255. published on this curious subject; but to show how singular the laws
  256. are which determine the reproduction of animals under confinement, I
  257. may mention that carnivorous animals, even from the tropics, breed
  258. in this country pretty freely under confinement, with the exception of
  259. the plantigrades or bear family, which seldom produce young; whereas
  260. carnivorous birds, with the rarest exceptions, hardly ever lay fertile
  261. eggs. Many exotic plants have pollen utterly worthless, in the same
  262. condition as in the most sterile hybrids. When, on the one hand, we
  263. see domesticated animals and plants, though often weak and sickly,
  264. breeding freely under confinement; and when, on the other hand, we see
  265. individuals, though taken young from a state of nature perfectly
  266. tamed, long-lived and healthy (of which I could give numerous
  267. instances), yet having their reproductive system so seriously affected
  268. by unperceived causes as to fail to act, we need not be surprised at
  269. this system, when it does act under confinement, acting irregularly,
  270. and producing offspring somewhat unlike their parents. I may add, that
  271. as some organisms breed freely under the most unnatural conditions
  272. (for instance, rabbits and ferrets kept in hutches), showing that
  273. their reproductive organs are not easily affected; so will some
  274. animals and plants withstand domestication or cultivation, and vary
  275. very slightly- perhaps hardly more than in a state of nature.
  276.   Some naturalists have maintained that all variations are connected
  277. with the act of sexual reproduction; but this is certainly an error;
  278. for I have given in another work a long list of "sporting plants,"
  279. as they are called by gardeners;- that is, of plants which have
  280. suddenly produced a single bud with a new and sometimes widely
  281. different character from that of the other buds on the same plant.
  282. These bud variations, as they may be named, can be propagated by
  283. grafts, offsets, &c., and sometimes by seed. They occur rarely under
  284. nature, but are far from rare under culture. As a single bud out of
  285. the many thousands, produced year after year on the same tree under
  286. uniform conditions, has been known suddenly to assume a new character;
  287. and as buds on distinct trees, growing under different conditions,
  288. have sometimes yielded nearly the same variety- for instance, buds
  289. on peach-trees producing nectarines, and buds on common roses
  290. producing moss-roses- we clearly see that the nature of the conditions
  291. is of subordinate importance in comparison with the nature of the
  292. organism in determining each particular form of variation;- perhaps of
  293. not more importance than the nature of the spark, by which a mass of
  294. combustible matter is ignited, has in determining the nature of the
  295. flames.
  296.  
  297.   Effects of Habit and of the Use or Disuse of Parts; Correlated
  298. Variation; Inheritance
  299.  
  300.   Changed habits produce an inherited effect, as in the period of
  301. the flowering of plants when transported from one climate to
  302. another. With animals the increased use or disuse of parts has had a
  303. more marked influence; thus I find in the domestic duck that the bones
  304. of the wing weigh less and the bones of the leg more, in proportion to
  305. the whole skeleton, than do the same bones in the wild-duck; and
  306. this change may be safely attributed to the domestic duck flying
  307. much less, and walking more, than its wild parents. The great and
  308. inherited development of the udders in cows and goats in countries
  309. where they are habitually milked, in comparison with these organs in
  310. other countries, is probably another instance of the effects of use.
  311. Not one of our domestic animals can be named which has not in some
  312. country drooping ears; and the view which has been suggested that
  313. the drooping is due to disuse of the muscles of the ear, from the
  314. animals being seldom much alarmed, seems probable.
  315.   Many laws regulate variation, some few of which can be dimly seen,
  316. and will hereafter be briefly discussed. I will here only allude to
  317. what may be called correlated variation. Important changes in the
  318. embryo or larva will probably entail changes in the mature animal.
  319. In monstrosities, the correlations between quite distinct parts are
  320. very curious; and many instances are given in Isidore Geoffroy
  321. St-Hilaire's great work on this subject. Breeders believe that long
  322. limbs are almost always accompanied by an elongated head. Some
  323. instances of correlation are quite whimsical: thus cats which are
  324. entirely white and have blue eyes are generally deaf; but it has
  325. been lately stated by Mr. Tait that this is confined to the males.
  326. Colour and constitutional peculiarities go together, of which many
  327. remarkable cases could be given amongst animals and plants. From facts
  328. collected by Heusinger, it appears that white sheep and pigs are
  329. injured by certain plants, whilst dark-coloured individuals escape:
  330. Professor Wyman has recently communicated to me a good illustration of
  331. this fact; on asking some farmers in Virginia how it was that all
  332. their pigs were black, they informed him that the pigs ate the
  333. paint-root (Lachnanthes), which coloured their bones pink, and which
  334. caused the hoofs of all but the black varieties to drop off; and one
  335. of the "crackers" (i.e. Virginia squatters) added, "we select the
  336. black members of a litter for raising, as they alone have a good
  337. chance of living." Hairless dogs have imperfect teeth; long-haired and
  338. coarse-haired animals are apt to have, as is asserted, long or many
  339. horns; pigeons with feathered feet have skin between their outer toes;
  340. pigeons with short beaks have small feet, and those with long beaks
  341. large feet. Hence if man goes on selecting, and thus augmenting, any
  342. peculiarity, he will almost certainly modify unintentionally other
  343. parts of the structure, owing to the mysterious laws of correlation.
  344.   The results of the various, unknown, or but dimly understood laws of
  345. variation are infinitely complex and diversified. It is well worth
  346. while carefully to study the several treatises on some of our old
  347. cultivated plants, as on the hyacinth, potato, even the dahlia, &c.;
  348. and it is really surprising to note the endless points of structure
  349. and constitution in which the varieties and sub-varieties differ
  350. slightly from each other. The whole organisation seems to have
  351. become plastic, and departs in a slight degree from that of the
  352. parental type.
  353.   Any variation which is not inherited is unimportant for us. But
  354. the number and diversity of inheritable deviations of structure,
  355. both those of slight and those of considerable physiological
  356. importance, are endless. Dr. Prosper Lucas's treatise, in two large
  357. volumes, is the fullest and the best on this subject. No breeder
  358. doubts how strong is the tendency to inheritance; that like produces
  359. like is his fundamental belief: doubts have been thrown on this
  360. principle only by theoretical writers. When any deviation of structure
  361. often appears, and we see it in the father and child, we cannot tell
  362. whether it may not be due to the same cause having acted on both;
  363. but when amongst individuals, apparently exposed to the same
  364. conditions, any very rare deviation, due to some extraordinary
  365. combination of circumstances, appears in the parent- say, once amongst
  366. several million individuals- and it reappears in the child, the mere
  367. doctrine of chances almost compels us to attribute its reappearance to
  368. inheritance. Every one must have heard of cases of albinism, prickly
  369. skin, hairy bodies, &c., appearing in several members of the same
  370. family. If strange and rare deviations of structure are really
  371. inherited, less strange and commoner deviations may be freely admitted
  372. to be inheritable. Perhaps the correct way of viewing the whole
  373. subject would be, to look at the inheritance of every character
  374. whatever as the rule, and non-inheritance as the anomaly?
  375.   The laws governing inheritance are for the most part unknown. No one
  376. can say why the same peculiarity in different individuals of the
  377. same species, or in different species, is sometimes inherited and
  378. sometimes not so; why the child often reverts in certain characters to
  379. its grandfather or grandmother or more remote ancestor; why a
  380. peculiarity is often transmitted from one sex to both sexes, or to one
  381. sex alone, more commonly but not exclusively to the like sex. It is
  382. a fact of some importance to us, that peculiarities appearing in the
  383. males of our domestic breeds are often transmitted, either exclusively
  384. or in a much greater degree, to the males alone. A much more important
  385. rule, which I think may be trusted, is that, at whatever period of
  386. life a peculiarity first appears, it tends to reappear in the
  387. offspring at a corresponding age, though sometimes earlier. In many
  388. cases this could not be otherwise; thus the inherited peculiarities in
  389. the horns of cattle could appear only in the offspring when nearly
  390. mature; peculiarities in the silkworm are known to appear at the
  391. corresponding caterpillar or cocoon stage. But hereditary diseases and
  392. some other facts make me believe that the rule has a wider
  393. extension, and that, when there is no apparent reason why a
  394. peculiarity should appear at any particular age, yet that it does tend
  395. to appear in the offspring at the same period at which it first
  396. appeared in the parent. I believe this rule to be of the highest
  397. importance in explaining the laws of embryology. These remarks are
  398. of course confined to the first appearance of the peculiarity, and not
  399. to the primary cause which may have acted on the ovules or on the male
  400. element; in nearly the same manner as the increased length of the
  401. horns in the offspring from a short-horned cow by a long-horned
  402. bull, though appearing late in life, is clearly due to the male
  403. element.
  404.   Having alluded to the subject of reversion, I may here refer to a
  405. statement often made by naturalists- namely, that our domestic
  406. varieties, when run wild, gradually but invariably revert in character
  407. to their aboriginal stocks. Hence it has been argued that no
  408. deductions can be drawn from domestic races to species in a state of
  409. nature. I have in vain endeavoured to discover on what decisive
  410. facts the above statement has so often and so boldly been made.
  411. There would be great difficulty in proving its truth: we may safely
  412. conclude that very many of the most strongly marked domestic varieties
  413. could not possibly live in a wild state. In many cases, we do not know
  414. what the aboriginal stock was, and so could not tell whether or not
  415. nearly perfect reversion had ensued. It would be necessary, in order
  416. to prevent the effects of intercrossing, that only a single variety
  417. should have been turned loose in its new home. Nevertheless, as our
  418. varieties certainly do occasionally revert in some of their characters
  419. to ancestral forms, it seems to me not improbable that if we could
  420. succeed in naturalising, or were to cultivate, during many
  421. generations, the several races, for instance, of the cabbage, in
  422. very poor soil (in which case, however, some effect would have to be
  423. attributed to the definite action of the poor soil), that they
  424. would, to a large extent, or even wholly, revert to the wild
  425. aboriginal stock. Whether or not the experiment would succeed, is
  426. not of great importance for our line of argument; for by the
  427. experiment itself the conditions of life are changed. If it could be
  428. shown that our domestic varieties manifested a strong tendency to
  429. reversion,- that is, to lose their acquired characters, whilst kept
  430. under the same conditions, and whilst kept in a considerable body,
  431. so that free intercrossing might check, by blending together, any
  432. slight deviations in their structure, in such case, I grant that we
  433. could deduce nothing from domestic varieties in regard to species. But
  434. there is not a shadow of evidence in favour of this view: to assert
  435. that we could not breed our cart- and race-horses, long and
  436. short-horned cattle, and poultry of various breeds, and esculent
  437. vegetables, for an unlimited number of generations, would be opposed
  438. to all experience.
  439.  
  440.   Character of Domestic Varieties; Difficulty of distinguishing
  441. between Varieties and Species; Origin of Domestic Varieties from one
  442. or more Species
  443.  
  444.   When we look to the hereditary varieties or races of our domestic
  445. animals and plants, and compare them with closely allied species, we
  446. generally perceive in each domestic race, as already remarked, less
  447. uniformity of character than in true species. Domestic races often
  448. have a somewhat monstrous character; by which I mean, that, although
  449. differing from each other, and from other species of the same genus,
  450. in several trifling respects, they often differ in an extreme degree
  451. in some one part, both when compared one with another, and more
  452. especially when compared with the species under nature to which they
  453. are nearest allied. With these exceptions (and with that of the
  454. perfect fertility of varieties when crossed,- a subject hereafter to
  455. be discussed), domestic races of the same species differ from each
  456. other in the same manner as do the closely-allied species of the
  457. same genus in a state of nature, but the differences in most cases are
  458. less in degree. This must be admitted as true, for the domestic
  459. races of many animals and plants have been ranked by some competent
  460. judges as the descendants of aboriginally distinct species, and by
  461. other competent judges as mere varieties. If any well marked
  462. distinction existed between a domestic race and a species, this source
  463. of doubt would not so perpetually recur. It has often been stated that
  464. domestic races do not differ from each other in character of generic
  465. value. It can be shown that this statement is not correct; but
  466. naturalists differ much in determining what characters are of
  467. generic value; all such valuations being at present empirical. When it
  468. is explained how genera originate under nature, it will be seen that
  469. we have no right to expect often to find a generic amount of
  470. difference in our domesticated races.
  471.   In attempting to estimate the amount of structural difference
  472. between allied domestic races, we are soon involved in doubt, from not
  473. knowing whether they are descended from one or several parent species.
  474. This point, if it could be cleared up, would be interesting; if, for
  475. instance, it could be shown that the greyhound, bloodhound, terrier,
  476. spaniel, and bull-dog, which we all know propagate their kind truly,
  477. were the offspring of any single species, then such facts would have
  478. great weight in making us doubt about the immutability of the many
  479. closely allied natural species- for instance, of the many foxes-
  480. inhabiting different quarters of the world. I do not believe, as we
  481. shall presently see, that the whole amount of difference between the
  482. several breeds of the dog has been produced under domestication; I
  483. believe that a small part of the difference is due to their being
  484. descended from distinct species. In the case of strongly marked
  485. races of some other domesticated species, there is presumptive or even
  486. strong evidence, that all are descended from a single wild stock.
  487.   It has often been assumed that man has chosen for domestication
  488. animals and plants having an extraordinary inherent tendency to
  489. vary, and likewise to withstand diverse climates. I do not dispute
  490. that these capacities have added largely to the value of most of our
  491. domesticated productions: but how could a savage possibly know, when
  492. he first tamed an animal, whether it would vary in succeeding
  493. generations, and whether it would endure other climates? Has the
  494. little variability of the ass and goose, or the small power of
  495. endurance of warmth by the reindeer, or of cold by the common camel,
  496. prevented their domestication? I cannot doubt that if other animals
  497. and plants, equal in number to our domesticated productions, and
  498. belonging to equally diverse classes and countries, were taken from
  499. a state of nature, and could be made to breed for an equal number of
  500. generations under domestication, they would on an average vary as
  501. largely as the parent species of our existing domesticated productions
  502. have varied.
  503.   In the case of most of our anciently domesticated animals and
  504. plants, it is not possible to come to any definite conclusion, whether
  505. they are descended from one or several wild species. The argument
  506. mainly relied on by those who believe in the multiple origin of our
  507. domestic animals is, that we find in the most ancient times, on the
  508. monuments of Egypt, and in the lake-habitations of Switzerland, much
  509. diversity in the breeds; and that some of these ancient breeds closely
  510. resemble, or are even identical with, those still existing. But this
  511. only throws far backwards the history of civilisation, and shows
  512. that animals were domesticated at a much earlier period than has
  513. hitherto been supposed. The lake-inhabitants of Switzerland cultivated
  514. several kinds of wheat and barley, the pea, the poppy for oil, and
  515. flax; and they possessed several domesticated animals. They also
  516. carried on commerce with other nations. All this clearly shows, as
  517. Reer has remarked, that they had at this early age progressed
  518. considerably in civilisation; and this again implies a long
  519. continued previous period of less advanced civilisation, during
  520. which the domesticated animals, kept by different tribes in
  521. different districts, might have varied and given rise to distinct
  522. races. Since the discovery of flint tools in the superficial
  523. formations of many parts of the world, all geologists believe that
  524. barbarian man existed at an enormously remote period; and we know that
  525. at the present day there is hardly a tribe so barbarous, as not to
  526. have domesticated at least the dog.
  527.   The origin of most of our domestic animals will probably for ever
  528. remain vague. But I may here state, that, looking to the domestic dogs
  529. of the whole world, I have, after a laborious collection of all
  530. known facts, come to the conclusion that several wild species of
  531. Canidae have been tamed, and that their blood, in some cases mingled
  532. together, flows in the veins of our domestic breeds. In regard to
  533. sheep and goats I can form no decided opinion. From facts communicated
  534. to me by Mr. Blyth, on the habits, voice, constitution, and
  535. structure of the humped Indian cattle, it is almost certain that
  536. they are descended from a different aboriginal stock from our European
  537. cattle; and some competent judges believe that these latter have had
  538. two or three wild progenitors,- whether or not these deserve to be
  539. called species. This conclusion, as well as that of the specific
  540. distinction between the humped and common cattle, may, indeed, be
  541. looked upon as established by the admirable researches of Professor
  542. Rutimeyer. With respect to horses, from reasons which I cannot here
  543. give, I am doubtfully inclined to believe, in opposition to several
  544. authors, that all the races belong to the same species. Having kept
  545. nearly all the English breeds of the fowl alive, having bred and
  546. crossed them, and examined their skeletons, it appears to me almost
  547. certain that all are the descendants of the wild Indian fowl, Gallus
  548. bankiva; and this is the conclusion of Mr. Blyth, and of others who
  549. have studied this bird in India. In regard to ducks and rabbits,
  550. some breeds of which differ much from each other, the evidence is
  551. clear that they are all descended from the common wild duck and
  552. rabbit.
  553.   The doctrine of the origin of our several domestic races from
  554. several aboriginal stocks, has been carried to an absurd extreme by
  555. some authors. They believe that every race which breeds true, let
  556. the distinctive characters be ever so slight, has had its wild
  557. prototype. At this rate there must have existed at least a score of
  558. species of wild cattle, as many sheep, and several goats, in Europe
  559. alone, and several even within Great Britain. One author believes that
  560. there formerly existed eleven wild species of sheep peculiar to
  561. Great Britain! When we bear in mind that Britain has now not one
  562. peculiar mammal, and France but few distinct from those of Germany,
  563. and so with Hungary, Spain, &c., but that each of these kingdoms
  564. possesses several peculiar breeds of cattle, sheep, &c., we must admit
  565. that many domestic breeds must have originated in Europe; for whence
  566. otherwise could they have been derived? So it is in India. Even in the
  567. case of the breeds of the domestic dog throughout the world, which I
  568. admit are descended from several wild species, it cannot be doubted
  569. that there has been an immense amount of inherited variation; for
  570. who will believe that animals closely resembling the Italian
  571. greyhound, the bloodhound, the bull-dog, pug-dog, or Blenheim spaniel,
  572. &c.- so unlike all wild Canidae- ever existed in a state of nature? It
  573. has often been loosely said that all our races of dogs have been
  574. produced by the crossing of a few aboriginal species; but by
  575. crossing we can only get forms in some degree intermediate between
  576. their parents; and if we account for our several domestic races by
  577. this process, we must admit the former existence of the most extreme
  578. forms, as the Italian greyhound, bloodhound, bulldog, &c., in the wild
  579. state. Moreover, the possibility of making distinct races by
  580. crossing has been greatly exaggerated. Many cases are on record,
  581. showing that a race may be modified by occasional crosses, if aided by
  582. the careful selection of the individuals which present the desired
  583. character; but to obtain a race intermediate between two quite
  584. distinct races, would be very difficult. Sir J. Sebright expressly
  585. experimented with this object and failed. The offspring from the first
  586. cross between two pure breeds is tolerably and sometimes (as I have
  587. found with pigeons) quite uniform in character, and everything seems
  588. simple enough; but when these mongrels are crossed one with another
  589. for several generations, hardly two of them are alike and then the
  590. difficulty of the task becomes manifest.
  591.  
  592.   Breeds of the Domestic Pigeon, their Differences and Origin
  593.  
  594.   Believing that it is always best to study some special group, I
  595. have, after deliberation, taken up domestic pigeons. I have kept every
  596. breed which I could purchase or obtain, and have been most kindly
  597. favoured with skins from several quarters of the world, more
  598. especially by the Hon. W. Elliot from India, and by the Hon. C. Murray
  599. from Persia. Many treatises in different languages have been published
  600. on pigeons, and some of them are very important, as being of
  601. considerable antiquity. I have associated with several eminent
  602. fanciers, and have been permitted to join two of the London Pigeon
  603. Clubs. The diversity of the breeds is something astonishing. Compare
  604. the English carrier and the short-faced tumbler, and see the wonderful
  605. difference in their beaks, entailing corresponding differences in
  606. their skulls. The carrier, more especially the male bird, is also
  607. remarkable from the wonderful development of the carunculated skin
  608. about the head; and this is accompanied by greatly elongated
  609. eyelids, very large external orifices to the nostrils, and a wide gape
  610. of mouth. The short-faced tumbler has a beak in outline almost like
  611. that of a finch; and the common tumbler has the singular inherited
  612. habit of flying at a great height in a compact flock, and tumbling
  613. in the air head over heels. The runt is a bird of great size, with
  614. long massive beak and large feet; some of the sub-breeds of runts have
  615. very long necks, others very long wings and tails, others singularly
  616. short tails. The barb is allied to the carrier, but, instead of a long
  617. beak has a very short and broad one. The pouter has a much elongated
  618. body, wings, and legs; and its enormously developed crop, which it
  619. glories in inflating, may well excite astonishment and even
  620. laughter. The turbit has a short and conical beak, with a line of
  621. reversed feathers down the breast; and it has the habit of continually
  622. expanding slightly, the upper part of the oesophagus. The Jacobin
  623. has the feathers so much reversed along the back of the neck that they
  624. form a hood; and it has, proportionally to its size, elongated wing
  625. and tail feathers. The trumpeter and laugher, as their names
  626. express, utter a very different coo from the other breeds. The fantail
  627. has thirty or even forty tailfeathers, instead of twelve or
  628. fourteen- the normal number in all the members of the great pigeon
  629. family: these feathers are kept expanded, and are carried so erect,
  630. that in good birds the head and tail touch: the oil-gland is quite
  631. aborted. Several other less distinct breeds might be specified.
  632.   In the skeletons of the several breeds, the development of the bones
  633. of the face in length and breadth and curvature differs enormously.
  634. The shape, as well as the breadth and length of the ramus of the lower
  635. jaw, varies in a highly remarkable manner. The caudal and sacral
  636. vertebrae vary in number; as does the number of the ribs, together
  637. with their relative breadth and the presence of processes. The size
  638. and shape of the apertures in the sternum are highly variable; so is
  639. the degree of divergence and relative size of the two arms of the
  640. furcula. The proportional width of the gape of mouth, the proportional
  641. length of the eyelids, of the orifice of the nostrils, of the tongue
  642. (not always in strict correlation with the length of beak), the size
  643. of the crop and of the upper part of the oesophagus; the development
  644. and abortion of the oil-gland; the number of the primary wing and
  645. caudal feathers; the relative length of the wing and tail to each
  646. other and to the body; the relative length of the leg and foot; the
  647. number of scutellae on the toes, the development of skin between the
  648. toes, are all points of structure which are variable. The period at
  649. which the perfect plumage is acquired varies, as does the state of the
  650. down with which the nestling birds are clothed when hatched. The shape
  651. and size of the eggs vary. The manner of flight, and in some breeds
  652. the voice and disposition, differ remarkably. Lastly, in certain
  653. breeds, the males and females have come to differ in a slight degree
  654. from each other.
  655.   Altogether at least a score of pigeons might be chosen, which, if
  656. shown to an ornithologist, and he were told that they were wild birds,
  657. would certainly be ranked by him as well-defined species. Moreover,
  658. I do not believe that any ornithologist would in this case place the
  659. English carrier, the short-faced tumbler, the runt, the barb,
  660. pouter, and fantail in the same genus; more especially as in each of
  661. these breeds several truly-inherited sub-breeds, or species, as he
  662. would call them, could be shown him.
  663.   Great as are the differences between the breeds of the pigeon, I
  664. am fully convinced that the common opinion of naturalists is
  665. correct, namely, that all are descended from the rock-pigeon
  666. (Columba livia), including under this term several geographical
  667. races or sub-species, which differ from each other in the most
  668. trifling respects. As several of the reasons which have led me to this
  669. belief are in some degree applicable in other cases, I will here
  670. briefly give them. If the several breeds are not varieties, and have
  671. not proceeded from the rock-pigeon, they must have descended from at
  672. least seven or eight aboriginal stocks; for it is impossible to make
  673. the present domestic breeds by the crossing of any lesser number: how,
  674. for instance, could a pouter be produced by crossing two breeds unless
  675. one of the parent-stocks possessed the characteristic enormous crop?
  676. The supposed aboriginal stocks must all have been rock-pigeons, that
  677. is, they did not breed or willingly perch on trees. But besides C.
  678. livia, with its geographical sub-species, only two or three other
  679. species of rock-pigeons are known; and these have not any of the
  680. characters of the domestic breeds. Hence the supposed aboriginal
  681. stocks must either still exist in the countries where they were
  682. originally domesticated, and yet be unknown to ornithologists; and
  683. this, considering their size, habits, and remarkable characters, seems
  684. improbable; or they must have become extinct in the wild state. But
  685. birds breeding on precipices, and good fliers, are unlikely to be
  686. exterminated; and the common rock-pigeon, which has the same habits
  687. with the domestic breeds, has not been exterminated even on several of
  688. the smaller British islets, or on the shores of the Mediterranean.
  689. Hence the supposed extermination of so many species having similar
  690. habits with the rock-pigeon seems a very rash assumption. Moreover,
  691. the several above-named domesticated breeds have been transported to
  692. all parts of the world, and, therefore, some of them must have been
  693. carried back again into their native country; but not one has become
  694. wild or feral, though the dovecot-pigeon, which is the rock-pigeon
  695. in very slightly altered state, has become feral in several places.
  696. Again, all recent experience shows that it is difficult to get wild
  697. animals to breed freely under domestication, yet on the hypothesis
  698. of the multiple origin of our pigeons, it must be assumed that at
  699. least seven or eight species were so thoroughly domesticated in
  700. ancient times by half-civilised man, as to be quite prolific under
  701. confinement.
  702.   An argument of great weight, and applicable in several other
  703. cases, is, that the above-specified breeds, though agreeing
  704. generally with the wild rock-pigeon in constitution, habits, voice,
  705. colouring, and in most parts of their structure, yet are certainly
  706. highly abnormal in other parts; we may look in vain through the
  707. whole great family of Columbidae for a beak like that of the English
  708. carrier, or that of the short-faced tumbler, or barb; for reversed
  709. feathers like those of the Jacobin; for a crop like that of the
  710. pouter; for tail-feathers like those of the fantail. Hence it must
  711. be assumed not only that half-civilised man succeeded in thoroughly
  712. domesticating several species, but that he intentionally or by
  713. chance picked out extraordinarily abnormal species; and further,
  714. that these very species have since all become extinct or unknown. So
  715. many strange contingencies are improbable in the highest degree.
  716.   Some facts in regard to the colouring of pigeons well deserve
  717. consideration. The rock-pigeon is of a slaty-blue, with white loins;
  718. but the Indian sub-species, C. intermedia of Strickland, has this part
  719. bluish. The tail has a terminal dark bar, with the outer feathers
  720. externally edged at the base with white. The wings have two black
  721. bars. Some semi-domestic breeds, and some truly wild breeds, have,
  722. besides the two black bars, the wings chequered with black. These
  723. several marks do not occur together in any other species of the
  724. whole family. Now, in every one of the domestic breeds, taking
  725. thoroughly well-bred birds, all the above marks, even to the white
  726. edging of the outer tail-feathers, sometimes concur perfectly
  727. developed. Moreover, when birds belonging to two or more distinct
  728. breeds are crossed, none of which are blue or have any of the
  729. above-specified marks, the mongrel offspring are very apt suddenly
  730. to acquire these characters. To give one instance out of several which
  731. I have observed:- I crossed some white fantails, which breed very
  732. true, with some black barbs- and it so happens that blue varieties
  733. of barbs are so rare that I never heard of an instance in England; and
  734. the mongrels were black, brown, and mottled. I also crossed a barb
  735. with a spot, which is a white bird with a red tail and red spot on the
  736. forehead, and which notoriously breeds very true; the mongrels were
  737. dusky and mottled. I then crossed one of the mongrel barb-fantails
  738. with a mongrel barb-spot, and they produced a bird of as beautiful a
  739. blue colour, with the white loins, double black wing-bar, and barred
  740. and white-edged tail-feathers, as any wild-rock pigeon! We can
  741. understand these facts, on the well-known principle of reversion to
  742. ancestral characters, if all the domestic breeds are descended from
  743. the rock-pigeon. But if we deny this, we must make one of the two
  744. following highly improbable suppositions. Either, first, that all
  745. the several imagined aboriginal stocks were coloured and marked like
  746. the rock-pigeon, although no other existing species is thus coloured
  747. and marked, so that in each separate breed there might be a tendency
  748. to revert to the very same colours and markings. Or, secondly, that
  749. each breed, even the purest, has within a dozen, or at most within a
  750. score, of generations, been crossed by the rock-pigeon: I say within
  751. dozen or twenty generations, for no instance is known of crossed
  752. descendants reverting to an ancestor of foreign blood, removed by a
  753. greater number of generations. In a breed which has been crossed
  754. only once, the tendency to revert to any character derived from such a
  755. cross will naturally become less and less, as in each succeeding
  756. generation there will be less of the foreign blood; but when there has
  757. been no cross, and there is a tendency in the breed to revert to a
  758. character which was lost during some former generation, this tendency,
  759. for all that we can see to the contrary, may be transmitted
  760. undiminished for an indefinite number of generations. These two
  761. distinct cases of reversion are often confounded together by those who
  762. have written on inheritance.
  763.   Lastly, the hybrids or mongrels from between all the breeds of the
  764. pigeon are perfectly fertile, as I can state from my own observations,
  765. purposely made, on the most distinct breeds. Now, hardly any cases
  766. have been ascertained with certainty of hybrids from two quite
  767. distinct species of animals being perfectly fertile. Some authors
  768. believe that long-continued domestication eliminates this strong
  769. tendency to sterility in species. From the history of the dog, and
  770. of some other domestic animals, this conclusion is probably quite
  771. correct, if applied to species closely related to each other. But to
  772. extend it so far as to suppose that species, aboriginally as
  773. distinct as carriers, tumblers, pouters, and fantails now are,
  774. should yield offspring perfectly fertile inter se, would be rash in
  775. the extreme.
  776.   From these several reasons, namely,- the improbability of man having
  777. formerly made seven or eight supposed species of pigeons to breed
  778. freely under domestication;- these supposed species being quite
  779. unknown in a wild state, and their not having become anywhere
  780. feral;- these species presenting certain very abnormal characters,
  781. as compared with all other Columbidae, though so like the
  782. rock-pigeon in most respects;- the occasional reappearance of the blue
  783. colour and various black marks in all the breeds, both when kept
  784. pure and when crossed;- and lastly, the mongrel offspring being
  785. perfectly fertile;- from these several reasons taken together, we
  786. may safely conclude that all our domestic breeds are descended from
  787. the rock-pigeon or Columba livia with its geographical sub-species.
  788.   In favour of this view, I may add, firstly, that the wild C. livia
  789. has been found capable of domestication in Europe and in India; and
  790. that it agrees in habits and in a great number of points of
  791. structure with all the domestic breeds. Secondly, that, although an
  792. English carrier or a short-faced tumbler differs immensely in
  793. certain characters from the rock-pigeon, yet that, by comparing the
  794. several sub-breeds of these two races, more especially those brought
  795. from distant countries, we can make, between them and the rock-pigeon,
  796. an almost perfect series; so we can in some other cases, but not
  797. with all the breeds. Thirdly, those characters which are mainly
  798. distinctive of each breed are in each eminently variable, for instance
  799. the wattle and length of beak of the carrier, the shortness of that of
  800. the tumbler, and the number of tailfeathers in the fantail; and the
  801. explanation of this fact will be obvious when we treat of Selection.
  802. Fourthly, pigeons have been watched and tended with the utmost care,
  803. and loved by many people. They have been domesticated for thousands of
  804. years in several quarters of the world; the earliest known record of
  805. pigeons is in the fifth AEgyptian dynasty, about 3000 B.C., as was
  806. pointed out to me by Professor Lepsius; but Mr. Birch informs me
  807. that pigeons are given in a bill of fare in the previous dynasty. In
  808. the time of the Romans, as we hear from Pliny, immense prices were
  809. given for pigeons; "nay, they are come to this pass, that they can
  810. reckon up their pedigree and race." Pigeons were much valued by
  811. Akber Khan in India, about the year 1600; never less than 90,000
  812. pigeons were taken with the court. "The monarchs of Iran and Turan
  813. sent him some very rare birds"; and continues the courtly historian,
  814. "His Majesty by crossing the breeds, which method was never
  815. practised before, has improved them astonishingly." About this same
  816. period the Dutch were as eager about pigeons as were the old Romans.
  817. The paramount importance of these considerations in explaining the
  818. immense amount of variation which pigeons have undergone, will
  819. likewise be obvious when we treat of Selection. We shall then, also,
  820. see how it is that the several breeds so often have a somewhat
  821. monstrous character. It is also a most favourable circumstance for the
  822. production of distinct breeds, that male and female pigeons can be
  823. easily mated for life; and thus different breeds can be kept
  824. together in the same aviary.
  825.   I have discussed the probable origin of domestic pigeons at some,
  826. yet quite insufficient, length; because when I first kept pigeons
  827. and watched the several kinds, well knowing how truly they breed, I
  828. felt fully as much difficulty in believing that since they had been
  829. domesticated they had all proceeded from a common parent, as any
  830. naturalist could in coming to a similar conclusion in regard to the
  831. many species of finches, or other groups of birds, in nature. One
  832. circumstance has struck me much; namely, that nearly all the
  833. breeders of the various domestic animals and the cultivators of
  834. plants, with whom I have conversed, or whose treatises I have read,
  835. are firmly convinced that the several breeds to which each has
  836. attended, are descended from so many aboriginally distinct species.
  837. Ask, as I have asked, a celebrated raiser of Hereford cattle,
  838. whether his cattle might not have descended from long-horns, or both
  839. from a common parent-stock, and he will laugh you to scorn. I have
  840. never met a pigeon, or poultry, or duck, or rabbit fancier, who was
  841. not fully convinced that each main breed was descended from a distinct
  842. species. Van Mons, in his treatise on pears and apples, shows how
  843. utterly he disbelieves that the several sorts, for instance a
  844. Ribston-pippin or Codlin-apple, could ever have proceeded from the
  845. seeds of the same tree. Innumerable other examples could be given. The
  846. explanation, I think, is simple: from long-continued study they are
  847. strongly impressed with the differences between the several races; and
  848. though they well know that each race varies slightly, for they win
  849. their prizes by selecting such slight differences, yet they ignore all
  850. general arguments, and refuse to sum up in their minds slight
  851. differences accumulated during many successive generations. May not
  852. those naturalists who, knowing far less of the laws of inheritance
  853. than does the breeder, and knowing no more than he does of the
  854. intermediate links in the long lines of descent, yet admit that many
  855. of our domestic races are descended from the same parents- may they
  856. not learn a lesson of caution, when they deride the idea of species in
  857. a state of nature being lineal descendants of other species?
  858.  
  859.   Principles of Selection anciently followed, and their Effects
  860.  
  861.   Let us now briefly consider the steps by which domestic races have
  862. been produced, either from one or from several allied species. Some
  863. effect may be attributed to the direct and definite action of the
  864. external conditions of life, and some to habit; but he would be a bold
  865. man who would account by such agencies for the differences between a
  866. dray- and race-horse, a greyhound and bloodhound, a carrier and
  867. tumbler pigeon. One of the most remarkable features in our
  868. domesticated races is that we see in them adaptation, not indeed to
  869. the animal's or plant's own good, but to man's use or fancy. Some
  870. variations useful to him have probably arisen suddenly, or by one
  871. step; many botanists, for instance, believe that the fuller's
  872. teasel, with its hooks, which cannot be rivalled by any mechanical
  873. contrivance, is only a variety of the wild Dipsacus; and this amount
  874. of change may have suddenly arisen in a seedling. So it has probably
  875. been with the turnspit dog; and this is known to have been the case
  876. with the ancon sheep. But when we compare the dray-horse and
  877. race-horse, the dromedary and camel, the various breeds of sheep
  878. fitted either for cultivated land or mountain pasture, with the wool
  879. of one breed good for one purpose, and that of another breed for
  880. another purpose; when we compare the many breeds of dogs, each good
  881. for man in different ways; when we compare the game-cock, so
  882. pertinacious in battle, with other breeds so little quarrelsome,
  883. with "everlasting layers" which never desire to sit, and with the
  884. bantam so small and elegant; when we compare the host of agricultural,
  885. culinary, orchard, and flower-garden races of plants, most useful to
  886. man at different seasons and for different purposes, or so beautiful
  887. in his eyes, we must, I think, look further than to mere
  888. variability. We cannot suppose that all the breeds were suddenly
  889. produced as perfect and as useful as we now see them; indeed, in
  890. many cases, we know that this has not been their history. The key is
  891. man's power of accumulative selection: nature gives successive
  892. variations; man adds them up in certain directions useful to him. In
  893. this sense he may be said to have made for himself useful breeds.
  894.   The great power of this principle of selection is not
  895. hypothetical. It is certain that several of our eminent breeders have,
  896. even within a single lifetime, modified to a large extent their breeds
  897. of cattle and sheep. In order fully to realise what they have done, it
  898. is almost necessary to read several of the many treatises devoted to
  899. this subject, and to inspect the animals. Breeders habitually speak of
  900. an animal's organisation as something plastic, which they can model as
  901. they please. If I had space I could quote numerous passages to this
  902. effect from highly competent authorities. Youatt, who was probably
  903. better acquainted with the works of agriculturists than almost any
  904. other individual, and who was himself a very good judge of animals,
  905. speaks of the principle of selection as "that which enables the
  906. agriculturist, not only to modify the character of his flock, but to
  907. change it altogether. It is the magician's wand, by means of which
  908. he may summon into life whatever form and mould he pleases." Lord
  909. Somerville, speaking of what breeders have done for sheep, says:-
  910. "It would seem as if they had chalked out upon a wall a form perfect
  911. in itself, and then had given it existence." In Saxony the
  912. importance of the principle of selection in regard to merino sheep
  913. is so fully recognised, that men follow it as a trade: the sheep are
  914. placed on a table and are studied, like a picture by a connoisseur;
  915. this is done three times at intervals of months, and the sheep are
  916. each time marked and classed, so that the very best may ultimately
  917. be selected for breeding.
  918.   What English breeders have actually effected is proved by the
  919. enormous prices given for animals with a good pedigree; and these have
  920. been exported to almost every quarter of the world. The improvement is
  921. by no generally due to crossing different breeds; all the best
  922. breeders are strongly opposed to this practice, except sometimes
  923. amongst closely allied sub-breeds. And when a cross has been made, the
  924. closest selection is far more indispensable even than in ordinary
  925. cases. If selection consisted merely in separating some very
  926. distinct variety, and breeding from it, the principle would be so
  927. obvious as hardly to be worth notice; but its importance consists in
  928. the great effect produced by the accumulation in one direction, during
  929. successive generations, of differences absolutely inappreciable by
  930. an uneducated eye- differences which I for one have vainly attempted
  931. to appreciate. Not one man in a thousand has accuracy of eye and
  932. judgment sufficient to become an eminent breeder. If, gifted with
  933. these qualities, he studies his subject for years, and devotes his
  934. lifetime to it with indomitable perseverance, he will succeed, and may
  935. make great improvements; if he wants any of these qualities, he will
  936. assuredly fail. Few would readily believe in the natural capacity
  937. and years of practice requisite to become even a skilful pigeon
  938. fancier.
  939.   The same principles are followed by horticulturists; but the
  940. variations are here often more abrupt. No one supposes that our
  941. choicest productions have been produced by a single variation from the
  942. aboriginal stock. We have proofs that this has not been so in
  943. several cases in which exact records have been kept; thus, to give a
  944. very trifling instance, the steadily-increasing size of the common
  945. gooseberry may be quoted. We see an astonishing improvement in many
  946. florists' flowers, when the flowers of the present day are compared
  947. with drawings made only twenty or thirty years ago. When a race of
  948. plants is once pretty well established, the seed-raisers do not pick
  949. out the best plants, but merely go over their seed-beds, and pull up
  950. the "rogues," as they call the plants that deviate from the proper
  951. standard. With animals this kind of selection is, in fact, likewise
  952. followed; for hardly any one is so careless as to breed from his worst
  953. animals.
  954.   In regard to plants, there is another means of observing the
  955. accumulated effects of selection- namely, by comparing the diversity
  956. of flowers in the different varieties of the same species in the
  957. flower-garden; the diversity of leaves, pods, or tubers, or whatever
  958. part is valued, in the kitchen garden, in comparison with the
  959. flowers of the same varieties; and the diversity of fruit of the
  960. same species in the orchard, in comparison with the leaves and flowers
  961. of the same set of varieties. See how different the leaves of the
  962. cabbage are, and how extremely alike the flowers; how unlike the
  963. flowers of the heartsease are, and how alike the leaves; how much
  964. the fruit of the different kinds of gooseberries differ in size,
  965. colour, shape, and hairiness, and yet the flowers present very
  966. slight differences. It is not that the varieties which differ
  967. largely in some one point do not differ at all in other points; this
  968. is hardly ever,- I speak after careful observation, perhaps never, the
  969. case. The law of correlated variation, the importance of which
  970. should never be overlooked, will ensure some differences; but, as a
  971. general rule, it cannot be doubted that the continued selection of
  972. slight variations, either in the leaves, the flowers, or the fruit,
  973. will produce races differing from each other chiefly in these
  974. characters.
  975.   It may be objected that the principle of selection has been
  976. reduced to methodical practice for scarcely more than three-quarters
  977. of a century; it has certainly been more attended to of late years,
  978. and many treatises have been published on the subject; and the
  979. result has been, in a corresponding degree, rapid and important. But
  980. it is very far from true that the principle is a modern discovery. I
  981. could give several references to works of high antiquity, in which the
  982. full importance of the principle is acknowledged. In rude and
  983. barbarous periods of English history choice animals were often
  984. imported, and laws were passed to prevent their exportation: the
  985. destruction of horses under a certain size was ordered, and this may
  986. be compared to the "roguing" of plants by nurserymen. The principle of
  987. selection I find distinctly given in an ancient Chinese encyclopaedia.
  988. Explicit rules are laid down by some of the Roman classical writers.
  989. From passages in Genesis, it is clear that the colour of domestic
  990. animals was at that early period attended to. Savages now sometimes
  991. cross their dogs with wild canine animals, to improve the breed, and
  992. they formerly did so, as is attested by passages in Pliny. The savages
  993. in South Africa match their draught cattle by colour, as do some of
  994. the Esquimaux their teams of dogs. Livingstone states that good
  995. domestic breeds are highly valued by the negroes in the interior of
  996. Africa who have not associated with Europeans. Some of these facts
  997. do not show actual selection, but they show that the breeding of
  998. domestic animals was carefully attended to in ancient times, and is
  999. now attended to by the lowest savages. It would, indeed, have been a
  1000. strange fact, had attention not been paid to breeding, for the
  1001. inheritance of good and bad qualities is so obvious.
  1002.  
  1003.   Unconscious Selection
  1004.  
  1005.   At the present time, eminent breeders try by methodical selection,
  1006. with a distinct object in view, to make a new strain or sub-breed,
  1007. superior to anything of the kind in the country. But, for our purpose,
  1008. a form of Selection, which may be called Unconscious, and which
  1009. results from every one trying to possess and breed from the best
  1010. individual animals, is more important. Thus, a man who intends keeping
  1011. pointers naturally tries to get as good dogs as he can, and afterwards
  1012. breeds from his own best dogs, but he has no wish or expectation of
  1013. permanently altering the breed. Nevertheless we may infer that this
  1014. process, continued during centuries, would improve and modify any
  1015. breed, in the same way as Bakewell, Collins, &c., by this very same
  1016. process, only carried on more methodically, did greatly modify, even
  1017. during their lifetimes, the forms and qualities of their cattle.
  1018. Slow and insensible changes of this kind can never be recognised
  1019. unless actual measurements or careful drawings of the breeds in
  1020. question have been made long ago, which may serve for comparison. In
  1021. some cases, however, unchanged, or but little changed individuals of
  1022. the same breed exist in less civilised districts, where the breed
  1023. has been less improved. There is reason to believe that King Charles's
  1024. spaniel has been unconsciously modified to a large extent since the
  1025. time of that monarch. Some highly competent authorities are
  1026. convinced that the setter is directly derived from the spaniel, and
  1027. has probably been slowly altered from it. It is known that the English
  1028. pointer has been greatly changed within the last century, and in
  1029. this case the change has, it is believed, been chiefly effected by
  1030. crosses with the foxhound; but what concerns us is, that the change
  1031. has been effected unconsciously and gradually, and yet so effectually,
  1032. that, though the old Spanish pointer certainly came from Spain, Mr.
  1033. Borrow has not seen, as I am informed by him, any native dog in
  1034. Spain like our pointer.
  1035.   By a similar process of selection, and by careful training,
  1036. English race-horses have come to surpass in fleetness and size the
  1037. parent Arabs, so that the latter, by the regulations for the
  1038. Goodwood Races, are favoured in the weights which they carry. Lord
  1039. Spencer and others have shown how the cattle of England have increased
  1040. in weight and in early maturity, compared with the stock formerly kept
  1041. in this country. By comparing the accounts given in various old
  1042. treatises of the former and present state of carrier and tumbler
  1043. pigeons in Britain, India, and Persia, we can trace the stages through
  1044. which they have insensibly passed, and come to differ so greatly
  1045. from the rock-pigeon.
  1046.   Youatt gives an excellent illustration of the effects of a course of
  1047. selection, which may be considered as unconscious, in so far that
  1048. the breeders could never have expected, or even wished, to produce the
  1049. result which ensued- namely, the production of two distinct strains.
  1050. The two flocks of Leicester sheep kept by Mr. Buckley and Mr. Burgess,
  1051. as Mr. Youatt remarks, "have been purely bred from the original
  1052. stock of Mr. Bakewell for upwards of fifty years. There is not a
  1053. suspicion existing in the mind of any one at all acquainted with the
  1054. subject, that the owner of either of them has deviated in any one
  1055. instance from the pure blood of Mr. Bakewell's flock, and yet the
  1056. difference between the sheep possessed by these two gentlemen is so
  1057. great that they have the appearance of being quite different
  1058. varieties."
  1059.   If there exist savages so barbarous as never to think of the
  1060. inherited character of the offspring of their domestic animals, yet
  1061. any one animal particularly useful to them, for any special purpose,
  1062. would be carefully preserved during famines and other accidents, to
  1063. which savages are so liable, and such choice animals would thus
  1064. generally leave more offspring than the inferior ones; so that in this
  1065. case there would be a kind of unconscious selection going on. We see
  1066. the value set on animals even by the barbarians of Tierra del Fuego,
  1067. by their killing and devouring their old women, in times of dearth, as
  1068. of less value than their dogs.
  1069.   In plants the same gradual process of improvement, through the
  1070. occasional preservation of the best individuals, whether or not
  1071. sufficiently distinct to be ranked at their first appearance, as
  1072. distinct varieties, and whether or not two or more species or races
  1073. have become blended together by crossing, may plainly be recognised in
  1074. the increased size and beauty which we now see in the varieties of the
  1075. heartsease, rose, pelargonium, dahlia, and other plants, when compared
  1076. with the older varieties or with their parent-stocks. No one would
  1077. ever expect to get a first-rate heartsease or dahlia from the seed
  1078. of a wild plant. No one would expect to raise a first-rate melting
  1079. pear from the seed of the wild pear, though he might succeed from a
  1080. poor seedling growing wild, if it had come from a garden-stock. The
  1081. pear, though cultivated in classical times, appears, from Pliny's
  1082. description, to have been a fruit of very inferior quality. I have
  1083. seen great surprise expressed in horticultural works at the
  1084. wonderful skill of gardeners, in having produced such splendid results
  1085. from such poor materials; but the art has been simple, and, as far
  1086. as the final result is concerned, has been followed almost
  1087. unconsciously. It has consisted in always cultivating the best-known
  1088. variety, sowing its seeds, and, when a slightly better variety chanced
  1089. to appear, selecting it, and so onwards. But the gardeners of the
  1090. classical period who cultivated the best pears which they could
  1091. procure, never thought what splendid fruit we should eat; though we
  1092. owe our excellent fruit in some small degree, to their having
  1093. naturally chosen and preserved the best varieties they could
  1094. anywhere find.
  1095.   A large amount of change, thus slowly and unconsciously accumulated,
  1096. explains, as I believe, the well-known fact, that in a number of cases
  1097. we cannot recognise, and therefore do not know, the wild parent-stocks
  1098. of the plants which have been longest cultivated in our flower and
  1099. kitchen gardens. If it has taken centuries or thousands of years to
  1100. improve or modify most of our plants up to their present standard of
  1101. usefulness to man, we can understand how it is that neither Australia,
  1102. the Cape of Good Hope, nor any other region inhabited by quite
  1103. uncivilised man, has afforded us a single plant worth culture. It is
  1104. not that these countries, so rich in species, do not by a strange
  1105. chance possess the aboriginal stocks of any useful plants, but that
  1106. the native plants have not been improved by continued selection up
  1107. to a standard of perfection comparable with that acquired by the
  1108. plants in countries anciently civilised.
  1109.   In regard to the domestic animals kept by uncivilised man, it should
  1110. not be overlooked that they almost always have to struggle for their
  1111. own food, at least during certain seasons. And in two countries very
  1112. differently circumstanced, individuals of the same species, having
  1113. slightly different constitutions or structure would often succeed
  1114. better in the one country than in the other; and thus by a process
  1115. of "natural selection," as will hereafter be more fully explained, two
  1116. sub-breeds might be formed. This, perhaps, partly explains why the
  1117. varieties kept by savages, as has been remarked by some authors,
  1118. have more of the character of true species than the varieties kept
  1119. in civilised countries.
  1120.   On the view here given of the important part which selection by
  1121. man has played, it becomes at once obvious, how it is that our
  1122. domestic races show adaptation in their structure or in their habits
  1123. to man's wants or fancies. We can, I think, further understand the
  1124. frequently abnormal characters of our domestic races, and likewise
  1125. their differences being so great in external characters, and
  1126. relatively so slight in internal parts or organs. Man can hardly
  1127. select, or only with much difficulty, any deviation of structure
  1128. excepting such as is externally visible; and indeed he rarely cares
  1129. for what is internal. He can never act by selection, excepting on
  1130. variations which are first given to him in some slight degree by
  1131. nature. No man would ever try to make a fantail till he saw a pigeon
  1132. with a tail developed in some slight degree in an unusual manner, or a
  1133. pouter till he saw a pigeon with a crop of somewhat unusual size;
  1134. and the more abnormal or unusual any character was when it first
  1135. appeared, the more likely it would be to catch his attention. But to
  1136. use such an expression as trying to make a fantail, is, I have no
  1137. doubt, in most cases, utterly incorrect. The man who first selected
  1138. a pigeon with a slightly larger tail, never dreamed what the
  1139. descendants of that pigeon would become through long-continued, partly
  1140. unconscious and partly methodical, selection. Perhaps the
  1141. parent-bird of all fantails had only fourteen tail-feathers somewhat
  1142. expanded, like the present Java fantail, or like individuals of
  1143. other and distinct breeds, in which as many as seventeen tail-feathers
  1144. have been counted. Perhaps the first pouter-pigeon did not inflate its
  1145. crop much more than the turbit now does the upper part of its
  1146. oesophagus,- a habit which is disregarded by all fanciers, as it is
  1147. not one of the points of the breed.
  1148.   Nor let it be thought that some great deviation of structure would
  1149. be necessary to catch the fancier's eye: he perceives extremely
  1150. small differences, and it is in human nature to value any novelty,
  1151. however slight, in one's own possession. Nor must the value which
  1152. would formerly have been set on any slight differences in the
  1153. individuals of the same species, be judged of by the value which is
  1154. now set on them, after several breeds have fairly been established.
  1155. I is known that with pigeons many slight variations now occasionally
  1156. appear, but these are rejected as faults or deviations from the
  1157. standard of perfection in each breed. The common goose has not given
  1158. rise to any marked varieties; hence the Toulouse and the common breed,
  1159. which differ only in colour, that most fleeting of characters, have
  1160. lately been exhibited as distinct at our poultry shows.
  1161.   These views appear to explain what has sometimes been noticed-
  1162. namely, that we know hardly anything about the origin or history of
  1163. any of our domestic breeds. But, in fact, a breed, like a dialect of a
  1164. language, can hardly be said to have a distinct origin. man
  1165. preserves and breeds from an individual with some slight deviation
  1166. of structure, or takes more care than usual in matching his best
  1167. animals, and thus improves them, and the improved animals slowly
  1168. spread in the immediate neighbourhood. But they will as yet hardly
  1169. have a distinct name, and from being only slightly valued, their
  1170. history will have been disregarded. When further improved by the
  1171. same slow and gradual process, they will spread more widely, and
  1172. will be recognised as something distinct and valuable, and will then
  1173. probably first receive a provincial name. In semi-civilised countries,
  1174. with little free communication, the spreading of a new sub-breed would
  1175. be a slow process. As soon as the points of value are once
  1176. acknowledged, the principle, as I have called it, of unconscious
  1177. selection will always tend,- perhaps more at one period than at
  1178. another, as the breed rises or falls in fashion,- perhaps more in
  1179. one district than in another, according to the state of civilisation
  1180. of the inhabitants,- slowly to add to the characteristic features of
  1181. the breed, whatever they may be. But the chance will be infinitely
  1182. small of any record having been preserved of such slow, varying, and
  1183. insensible changes.
  1184.  
  1185.   Circumstances favourable to Man's Power of Selection
  1186.  
  1187.   I will now say a few words on the circumstances, favourable, or
  1188. the reverse, to man's power of selection. A high degree of variability
  1189. is obviously favourable, as freely giving the materials for
  1190. selection to work on; not that mere individual differences are not
  1191. amply sufficient, with extreme care, to allow of the accumulation of a
  1192. large amount of modification in almost any desired direction. But as
  1193. variations manifestly useful or pleasing to man appear only
  1194. occasionally, the chance of their appearance will be much increased by
  1195. a large number of individuals being kept. Hence, number is of the
  1196. highest importance for success. On this principle Marshall formerly
  1197. remarked, with respect to the sheep of parts of Yorkshire, "as they
  1198. generally belong to poor people, and are mostly in small lots, they
  1199. never can be improved." On the other hand, nurserymen, from keeping
  1200. large stocks of the same plant, are generally far more successful than
  1201. amateurs in raising new and valuable varieties. A large number of
  1202. individuals of an animal or plant can be reared only where the
  1203. conditions for its propagation are favourable. When the individuals
  1204. are scanty, all will be allowed to breed, whatever their quality may
  1205. be, and this will effectually prevent selection. But probably the most
  1206. important element is that the animal or plant should be so highly
  1207. valued by man, that the closest attention is paid to even the
  1208. slightest deviations in its qualities or structure. Unless such
  1209. attention be paid nothing can be effected. I have seen it gravely
  1210. remarked, that it was most fortunate that the strawberry began to vary
  1211. just when gardeners began to attend to this plant. No doubt the
  1212. strawberry had always varied since it was cultivated, but the
  1213. slightest varieties had been neglected. As soon, however, as gardeners
  1214. picked out individual plants with slightly larger, earlier, or
  1215. better fruit, and raised seedlings from them, and again picked out the
  1216. best seedlings and bred from them, then (with some aid by crossing
  1217. distinct species) those many admirable varieties of the strawberry
  1218. were raised which have appeared during the last half-century.
  1219.   With animals, facility in preventing crosses is an important element
  1220. in the formation of new races,- at least, in a country which is
  1221. already stocked with other races. In this respect enclosure of the
  1222. land plays a part. Wandering savages or the inhabitants of open plains
  1223. rarely possess more than one breed of the same species. Pigeons can be
  1224. mated for life, and this is a great convenience to the fancier, for
  1225. thus many races may be improved and kept true, though mingled in the
  1226. same aviary; and this circumstance must have largely favoured the
  1227. formation of new breeds. Pigeons, I may add, can be propagated in
  1228. great numbers and at a very quick rate, and inferior birds may be
  1229. freely rejected, as when killed they serve for food. On the other
  1230. hand, cats from their nocturnal rambling habits cannot be easily
  1231. matched, and, although so much valued by women and children, we rarely
  1232. see a distinct breed long kept up; such breeds as we do sometimes
  1233. see are almost always imported from some other country. Although I
  1234. do not doubt that some domestic animals vary less than others, yet the
  1235. rarity or absence of distinct breeds of the cat, the donkey,
  1236. peacock, goose, &c., may be attributed in main part to selection not
  1237. having been brought into play: in cats, from the difficulty in pairing
  1238. them; in donkeys, from only a few being kept by poor people, and
  1239. little attention paid to their breeding; for recently in certain parts
  1240. of Spain and of the United States this animal has been surprisingly
  1241. modified and improved by careful selection: in peacocks, from not
  1242. being very easily reared and a large stock not kept: in geese, from
  1243. being valuable only for two purposes, food and feathers, and more
  1244. especially from no pleasure having been felt in the display of
  1245. distinct breeds; but the goose, under the conditions to which it is
  1246. exposed when domesticated seems to have a singularly inflexible
  1247. organisation, though it has varied to a slight extent, as I have
  1248. elsewhere described.
  1249.   Some authors have maintained that the amount of variation in our
  1250. domestic productions is soon reached, and can never afterwards be
  1251. exceeded. It would be somewhat rash to assert that the limit has
  1252. been attained in any one case; for almost all our animals and plants
  1253. have been greatly improved in many ways within a recent period; and
  1254. this implies variation. It would be equally rash to assert that
  1255. characters now increased to their utmost limit, could not, after
  1256. remaining fixed for many centuries, again vary under new conditions of
  1257. life. No doubt, as Mr. Wallace has remarked with much truth, a limit
  1258. will be at last reached. For instance, there must be a limit to the
  1259. fleetness of any terrestrial animal, as this will be determined by the
  1260. friction to be overcome, the weight of body to be carried, and the
  1261. power of contraction in the muscular fibres. But what concerns us is
  1262. that the domestic varieties of the same species differ from each other
  1263. in almost every character, which man has attended to and selected,
  1264. more than do the distinct species of the same genera. Isidore Geoffroy
  1265. St-Hilaire has proved this in regard to size, and so it is with colour
  1266. and probably with the length of hair. With respect to fleetness, which
  1267. depends on many bodily characters, Eclipse was far fleeter, and a
  1268. dray-horse is incomparably stronger than any two natural species
  1269. belonging to the same genus. So with plants, the seeds of the
  1270. different varieties of the bean or maize probably differ more in size,
  1271. than do the seeds of the distinct species in any one genus in the same
  1272. two families. The same remark holds good in regard to the fruit of the
  1273. several varieties of the plum, and still more strongly with the melon,
  1274. as well as in many other analogous cases.
  1275.   To sum up on the origin of our domestic races of animals and plants.
  1276. Changed conditions of life are of the highest importance in causing
  1277. variability, both by acting directly on the organisation, and
  1278. indirectly by affecting the reproductive system. It is not probable
  1279. that variability is an inherent and necessary contingent, under all
  1280. circumstances. The greater or less force of inheritance and reversion,
  1281. determine whether variations shall endure. Variability is governed
  1282. by many unknown laws, of which correlated growth is probably the
  1283. most important. Something, but how much we do not know, may be
  1284. attributed to the definite action of the conditions of life. Some,
  1285. perhaps a great, effect may be attributed to the increased use or
  1286. disuse of parts. The final result is thus rendered infinitely complex.
  1287. In some cases the intercrossing of aboriginally distinct species
  1288. appears to have played an important part in the origin of our
  1289. breeds. When several breeds have once been formed in any country,
  1290. their occasional intercrossing, with the aid of selection, has, no
  1291. doubt, largely aided in the formation of new sub-breeds; but the
  1292. importance of crossing has been much exaggerated, both in regard to
  1293. animals and to those plants which are propagated by seed. With
  1294. plants which are temporarily propagated by cuttings, buds, &c., the
  1295. importance of crossing is immense; for the cultivator may here
  1296. disregard the extreme variability both of hybrids and of mongrels, and
  1297. the sterility of hybrids; but plants not propagated by seed are of
  1298. little importance to us, for their endurance is only temporary. Over
  1299. all these causes of Change, the accumulative action of Selection,
  1300. whether applied methodically and quickly, or unconsciously and
  1301. slowly but more efficiently, seems to have been the predominant Power.
  1302.   CHAPTER II
  1303.   VARIATION UNDER NATURE
  1304.  
  1305.   BEFORE applying the principles arrived at in the last chapter to
  1306. organic beings in a state of nature, we must briefly discuss whether
  1307. these latter are subject to any variation. To treat this subject
  1308. properly, a long catalogue of dry facts ought to be given; but these
  1309. shall reserve for a future work. Nor shall I here discuss the
  1310. various definitions which have been given of the term species. No
  1311. one definition has satisfied all naturalists; yet every naturalist
  1312. knows vaguely what he means when he speaks of a species. Generally the
  1313. term includes the unknown element of a distant act of creation. The
  1314. term "variety" is almost equally difficult to define; but here
  1315. community of descent is almost universally implied, though it can
  1316. rarely be proved. We have also what are called monstrosities; but they
  1317. graduate into varieties. By a monstrosity I presume is meant some
  1318. considerable deviation of structure, generally injurious, or not
  1319. useful to the species. Some authors use the term "variation" in a
  1320. technical sense, as implying a modification directly due to the
  1321. physical conditions of life; and "variations" in this sense are
  1322. supposed not to be inherited; but who can say that the dwarfed
  1323. condition of shells in the brackish waters of the Baltic, or dwarfed
  1324. plants on Alpine summits, or the thicker fur of an animal from far
  1325. northwards, would not in some cases be inherited for at least a few
  1326. generations? And in this case I presume that the form would be
  1327. called a variety.
  1328.   It may be doubted whether sudden and considerable deviations of
  1329. structure such as we occasionally see in our domestic productions,
  1330. more especially with plants, are ever permanently propagated in a
  1331. state of nature. Almost every part of every organic being is so
  1332. beautifully related to its complex conditions of life that it seems as
  1333. improbable that any part should have been suddenly produced perfect,
  1334. as that a complex machine should have been invented by man in a
  1335. perfect state. Under domestication monstrosities sometimes occur which
  1336. resemble normal structures in widely different animals. Thus pigs have
  1337. occasionally been born with a sort of proboscis, and if any wild
  1338. species of the same genus had naturally possessed a proboscis, it
  1339. might have been argued that this had appeared as a monstrosity; but
  1340. I have as yet failed to find, after diligent search, cases of
  1341. monstrosities resembling normal structures in nearly allied forms, and
  1342. these alone bear on the question. If monstrous forms of this kind ever
  1343. do appear in a state of nature and are capable of reproduction
  1344. (which is not always the case), as they occur rarely and singularly,
  1345. their preservation would depend on unusually favourable circumstances.
  1346. They would, also, during the first and succeeding generations cross
  1347. with the ordinary form, and thus their abnormal character would almost
  1348. inevitably be lost. But I shall have to return in a future chapter
  1349. to the preservation and perpetuation of single or occasional
  1350. variations.
  1351.  
  1352.   Individual Differences
  1353.  
  1354.   The many slight differences which appear in the offspring from the
  1355. same parents, or which it may be presumed have thus arisen, from being
  1356. observed in the individuals of the same species inhabiting the same
  1357. confined locality, may be called individual differences. No one
  1358. supposes that all the individuals of the same species are cast in
  1359. the same actual mould. These individual differences are of the highest
  1360. importance for us, for they are often inherited, as must be familiar
  1361. to every one; and they thus afford materials for natural selection
  1362. to act on and accumulate, in the same manner as man accumulates in any
  1363. given direction individual differences in his domesticated
  1364. productions. These individual differences generally affect what
  1365. naturalists consider unimportant parts; but I could show by a long
  1366. catalogue of facts, that parts which must be called important, whether
  1367. viewed under a physiological or classificatory point of view,
  1368. sometimes vary in the individuals of the same species. I am
  1369. convinced that the most experienced naturalist would be surprised at
  1370. the number of the cases of variability, even in important parts of
  1371. structure, which he could collect on good authority, as I have
  1372. collected, during a course of years. It should be remembered that
  1373. systematists are far from being pleased at finding variability in
  1374. important characters, and that there are not many men who will
  1375. laboriously examine internal and important organs, and compare them in
  1376. many specimens of the same species. It would never have been
  1377. expected that the branching of the main nerves close to the great
  1378. central ganglion of an insect would have been variable in the same
  1379. species; it might have been thought that changes of this nature
  1380. could have been effected only by slow degrees; yet Sir J. Lubbock
  1381. has shown a degree of variability in these main nerves in Coccus,
  1382. which may almost be compared to the irregular branching of a stem of a
  1383. tree. This philosophical naturalist, I may add, has also shown that
  1384. the muscles in the larvae of certain insects are far from uniform.
  1385. Authors sometimes argue in a circle when they state that important
  1386. organs never vary; for these same authors practically rank those parts
  1387. as important (as some few naturalists have honestly confessed) which
  1388. do not vary; and, under this point of view, no instance will ever be
  1389. found of an important part varying; but under any other point of
  1390. view many instances assuredly can be given.
  1391.   There is one point connected with individual differences, which is
  1392. extremely perplexing: I refer to those genera which have been called
  1393. "protean" or "Polymorphic," in which the species present an inordinate
  1394. amount of variation. With respect to many of these forms, hardly two
  1395. naturalists agree whether to rank them as species or as varieties.
  1396. We may instance Rubus, Rosa, and Hieracium amongst plants, several
  1397. genera of and of brachiopod shells. In most polymorphic genera some of
  1398. the species have fixed and definite characters. Genera which are
  1399. polymorphic in one country seem to be, with a few exceptions,
  1400. polymorphic in other countries, and likewise, judging from
  1401. brachiopod shells, at former periods of time. These facts are very
  1402. perplexing, for they seem to show that this kind of variability is
  1403. independent of the conditions of life. I am inclined to suspect that
  1404. we see, at least in some of these polymorphic genera, variations which
  1405. are of no service or disservice to the species, and which consequently
  1406. have not been seized on and rendered definite by natural selection, as
  1407. hereafter to be explained.
  1408.   Individuals of the same species often present, as is known to
  1409. every one, great differences of structure, independently of variation,
  1410. as in the two sexes of various animals, in the two or three castes
  1411. of sterile females or workers amongst insects, and in the immature and
  1412. larval states of many of the lower animals. There are, also, cases
  1413. of dimorphism and trimorphism, both with animals and plants. Thus, Mr.
  1414. Wallace, who has lately called attention to the subject, has shown
  1415. that the females of certain species of butterflies, in the Malayan
  1416. archipelago, regularly appear under two or even three conspicuously
  1417. distinct forms, not connected by intermediate varieties. Fritz
  1418. Muller has described analogous but more extraordinary cases with the
  1419. males of certain Brazilian crustaceans: thus, the male of the Tanais
  1420. regularly occurs under two distinct forms; one of these has strong and
  1421. differently shaped pincers, and the other has antennae much more
  1422. abundantly furnished with smelling-hairs. Although in most of these
  1423. cases, the two or three forms, both with animals and plants are not
  1424. now connected by intermediate gradations, it is probable that they
  1425. were once thus connected. Mr. Wallace, for instance, describes a
  1426. certain butterfly which presents in the same island a great range of
  1427. varieties connected by intermediate links, and the extreme links of
  1428. the chain closely resemble the two forms of an allied dimorphic
  1429. species inhabiting another part of the Malay Archipelago. Thus also
  1430. with ants, the several worker castes are generally quite distinct; but
  1431. in some cases, as we shall hereafter see, the castes are connected
  1432. together by finely graduated varieties. So it is, as I myself
  1433. observed, with some dimorphic plants. It certainly at first appears
  1434. a highly remarkable fact that the same female butterfly should have
  1435. the power of producing at the same time three distinct female forms
  1436. and a male; and that an hermaphrodite plant should produce from the
  1437. same seed-capsule three distinct hermaphrodite forms, bearing three
  1438. different kinds of females and three or even six different kinds of
  1439. males. Nevertheless these cases are only exaggerations of the common
  1440. fact that the female produces offspring of two sexes which sometimes
  1441. differ from each other in a wonderful manner.
  1442.  
  1443.   Doubtful Species
  1444.  
  1445.   The forms which possess in some considerable degree the character of
  1446. species, but which are go closely similar to other forms, or are so
  1447. closely linked to them by intermediate gradations, that naturalists do
  1448. not like to rank them as distinct species, are in several respects the
  1449. most important for us. We have every reason to believe that many of
  1450. these doubtful and closely allied forms have permanently retained
  1451. their characters for a long time; for as long, as far as we know, as
  1452. have good and true species. Practically, when a naturalist can unite
  1453. by means of intermediate links any two forms, he treats the one as a
  1454. variety of the other; ranking the most common, but sometimes the one
  1455. first described, as the species, and the other as the variety. But
  1456. cases of great difficulty, which I will not here enumerate,
  1457. sometimes arise in deciding whether or not to rank one form as a
  1458. variety of another, even when they are closely connected by
  1459. intermediate links; nor will the commonly-assumed hybrid nature of the
  1460. intermediate forms always remove the difficulty. In very many cases,
  1461. however, one form is ranked as a variety of another, not because the
  1462. intermediate links have actually been found, but because analogy leads
  1463. the observer to suppose either that they do now somewhere exist, or
  1464. may formerly have existed; and here a wide door for the entry of doubt
  1465. and conjecture is opened.
  1466.   Hence, in determining whether a form should be ranked as a species
  1467. or a variety, the opinion of naturalists having sound judgment and
  1468. wide experience seems the only guide to follow. We must, however, in
  1469. many cases, decide by a majority of naturalists, for few well-marked
  1470. and well-known varieties can be named which have not been ranked as
  1471. species by at least some competent judges.
  1472.   That varieties of this doubtful nature are far from uncommon
  1473. cannot be disputed. Compare the several floras of Great Britain, of
  1474. France, or of the United States, drawn up by different botanists,
  1475. and see what a surprising number of forms have been ranked by one
  1476. botanist as good species, and by another as mere varieties. Mr. H.
  1477. C. Watson, to whom I lie under deep obligation for assistance of all
  1478. kinds, has marked for me 182 British plants, which are generally
  1479. considered as varieties, but which have all been ranked by botanists
  1480. as species; and, in making this list, he has omitted many trifling
  1481. varieties, which nevertheless have been ranked by some botanists as
  1482. species, and he has entirely omitted several highly polymorphic
  1483. genera. Under genera, including the most polymorphic forms, Mr.
  1484. Babington gives 251 species, whereas Mr. Bentham gives only 112,- a
  1485. difference of 139 doubtful forms! Amongst animals which unite for each
  1486. birth, and which are highly locomotive, doubtful forms, ranked by
  1487. one zoologist as a species and by another as a variety, can rarely
  1488. be found within the same country, but are common in separated areas.
  1489. How many of the birds and insects in North America and Europe, which
  1490. differ very slightly from each other, have been ranked by one
  1491. eminent naturalist as undoubted species, and by another as
  1492. varieties, or, as they are often called, geographical races! Mr.
  1493. Wallace, in several valuable papers on the various animals, especially
  1494. on the Lepidoptera, inhabiting the islands of the great Malayan
  1495. archipelago, shows that they may be classed under four heads,
  1496. namely, as variable forms, as local forms, as geographical races or
  1497. sub-species, and as true representative species. The first or variable
  1498. forms vary much within the limits of the same island. The local
  1499. forms are moderately constant and distinct in each separate island;
  1500. but when all from the several islands are compared together, the
  1501. differences are seen to be so slight and graduated, that it is
  1502. impossible to define or describe them, though at the same time the
  1503. extreme forms are sufficiently distinct. The geographical races or
  1504. sub-species are local forms completely fixed and isolated; but as they
  1505. do not differ from each other by strongly marked and important
  1506. characters, "there is no possible test but individual opinion to
  1507. determine which of them shall be considered as species and which as
  1508. varieties." Lastly, representative species fill the same place in
  1509. the natural economy of each island as do the local forms and
  1510. sub-species; but as they are distinguished from each other by a
  1511. greater amount of difference than that between the local forms and
  1512. sub-species, they are almost universally ranked by naturalists as true
  1513. species. Nevertheless, no certain criterion can possibly be given by
  1514. which variable forms, local forms, sub-species, and representative
  1515. species can be recognised.
  1516.   Many years ago, when comparing, and seeing others compare, the birds
  1517. from the closely neighbouring islands of the Galapagos Archipelago,
  1518. one with another, and with those from the American mainland, I was
  1519. much struck how entirely vague and arbitrary is the distinction
  1520. between species and varieties. On the islets of the little Madeira
  1521. group there are many insects which are characterised as varieties in
  1522. Mr. Wollaston's admirable work, but which would certainly be ranked as
  1523. distinct species by many entomologists. Even Ireland has a few
  1524. animals, now generally regarded as varieties, but which have been
  1525. ranked as species by some zoologists. Several experienced
  1526. ornithologists consider our British red grouse as only a
  1527. strongly-marked race of a Norwegian species, whereas the greater
  1528. number rank it as an undoubted species peculiar to Great Britain. A
  1529. wide distance between the homes of two doubtful forms leads many
  1530. naturalists to rank them as distinct species; but what distance, it
  1531. has been well asked, will suffice; if that between America and
  1532. Europe is ample, will that between Europe and the Azores, or
  1533. Madeira, or the Canaries, or between the several islets of these small
  1534. archipelagos, be sufficient?
  1535.   Mr. B. D. Walsh, a distinguished entomologist of the United
  1536. States, has described what he calls phytophagic varieties and
  1537. phytophagic species. Most vegetable-feeding insects live on one kind
  1538. of plant or on one group of plants; some feed indiscriminately on many
  1539. kinds, but do not in consequence vary. In several cases, however,
  1540. insects found living on different plants, have been observed by Mr.
  1541. Walsh to present in their larval or mature state, or in both states,
  1542. slight, though constant differences in colour, size, or in the
  1543. nature of their secretions. In some instances the males alone, in
  1544. other instances both males and females, have been observed thus to
  1545. differ in a slight degree. When the differences are rather more
  1546. strongly marked, and when both sexes and all ages are affected, the
  1547. forms are ranked by all entomologists as good species. But no observer
  1548. can determine for another, even if he can do so for himself, which
  1549. of these phytophagic forms ought to be called species and which
  1550. varieties. Mr. Walsh ranks the forms which it may be supposed would
  1551. freely intercross, as varieties; and those which appear to have lost
  1552. this power, as species. As the differences depend on the insects
  1553. having long fed on distinct plants, it cannot be expected that
  1554. intermediate links connecting the several forms should now be found.
  1555. The naturalist thus loses his best guide in determining whether to
  1556. rank doubtful forms as varieties or species. This likewise necessarily
  1557. occurs with closely allied organisms, which inhabit distinct
  1558. continents or islands. When, on the other hand, an animal or plant
  1559. ranges over the same continent, or inhabits many islands in the same
  1560. archipelago, and presents different forms in the different areas,
  1561. there is always a good chance that intermediate forms will be
  1562. discovered which will link together the extreme states, and these
  1563. are then degraded to the rank of varieties.
  1564.   Some few naturalists maintain that animals never present
  1565. varieties; but then these same naturalists rank the slightest
  1566. difference as of specific value; and when the same identical form is
  1567. met with in two distant countries, or in two geological formations,
  1568. they believe that two distinct species are hidden under the same
  1569. dress. The term species thus comes to be a mere useless abstraction,
  1570. implying and assuming a separate act of creation. It is certain that
  1571. many forms, considered by highly-competent judges to be varieties,
  1572. resemble species so completely in character, that they have been
  1573. thus ranked by other highly-competent judges. But to discuss whether
  1574. they ought to be called species or varieties, before any definition of
  1575. these terms has been generally accepted, is vainly to beat the air.
  1576.   Many of the cases of strongly-marked varieties or doubtful species
  1577. well deserve consideration; for several interesting lines of argument,
  1578. from geographical distribution, analogical variation, hybridism,
  1579. &c., have been brought to bear in the attempt to determine their rank;
  1580. but space does not here permit me to discuss them. Close
  1581. investigation, in many cases, will no doubt bring naturalists to agree
  1582. how to rank doubtful forms. Yet it must be confessed that it is in the
  1583. best-known countries that we find the greatest number of them. I
  1584. have been struck with the fact, that if any animal or plant in a state
  1585. of nature be highly useful to man, or from any cause closely
  1586. attracts his attention, varieties of it will almost universally be
  1587. found recorded. These varieties, moreover, will often be ranked by
  1588. some authors as species. Look at the common oak, how closely it has
  1589. been studied; yet a German author makes more than a dozen species
  1590. out of forms, which are almost universally considered by other
  1591. botanists to be varieties; and in this country the highest botanical
  1592. authorities and practical men can be quoted to show that the sessile
  1593. and pedunculated oaks are either good and distinct species or mere
  1594. varieties.
  1595.   I may here allude to a remarkable memoir lately published by A. de
  1596. Candolle, on the oaks of the whole world. No one ever had more ample
  1597. materials for the discrimination of the species, or could have
  1598. worked on them with more zeal and sagacity. He first gives in detail
  1599. all the many points of structure which vary in the several species,
  1600. and estimates numerically the relative frequency of the variations. He
  1601. specifies above a dozen characters which may be found varying even
  1602. on the same branch, sometimes according to age or development,
  1603. sometimes without any assignable reason. Such characters are not of
  1604. course of specific value, but they are, as Asa Gray has remarked in
  1605. commenting on this memoir, such as generally enter into specific
  1606. definitions. De Candolle then goes on to say that he gives the rank of
  1607. species to the forms that differ by characters never varying on the
  1608. same tree, and never found connected by intermediate states. After
  1609. this discussion, the result of so much labour, he emphatically
  1610. remarks: "They are mistaken, who repeat that the greater part of our
  1611. species are clearly limited, and that the doubtful species are in a
  1612. feeble minority. This seemed to be true, so long as a genus was
  1613. imperfectly known, and its species were founded upon a few
  1614. specimens, that is to say, were provisional. Just as we come to know
  1615. them better, intermediate forms flow in, and doubts as to specific
  1616. limits augment." He also adds that it is the best known species
  1617. which present the greater number of spontaneous varieties and
  1618. sub-varieties. Thus Quercus robur has twenty-eight varieties, all of
  1619. which, excepting six, are clustered round three sub-species, namely,
  1620. Q. pedunculata, sessiliflora, and pubescens. The forms which connect
  1621. these three sub-species are comparatively rare; and, as Asa Gray again
  1622. remarks, if these connecting forms which are now rare, were to
  1623. become wholly extinct, the three sub-species would hold exactly the
  1624. same relation to each other, as do the four or five provisionally
  1625. admitted species which closely surround the typical Quercus robur.
  1626. Finally, De Candolle admits that out of the 300 species, which will be
  1627. enumerated in his Prodromus as belonging to the oak family, at least
  1628. two-thirds are provisional species, that is, are not known strictly to
  1629. fulfil the definition above given of a true species. It should be
  1630. added that De Candolle no longer believes that species are immutable
  1631. creations, but concludes that the derivative theory is the most
  1632. natural one, "and the most accordant with the known facts in
  1633. palaeontology, geographical botany and zoology, of anatomical
  1634. structure and classification."
  1635.   When a young naturalist commences the study of a group of
  1636. organisms quite unknown to him, he is at first much perplexed in
  1637. determining what differences to consider as specific, and what as
  1638. varietal; for he knows nothing of the amount and kind of variation
  1639. to which the group is subject; and this shows, at least, how very
  1640. generally there is some variation. But if he confine his attention
  1641. to one class within one country, he will soon make up his mind how
  1642. to rank most of the doubtful forms. His general tendency will be to
  1643. make many species, for he will become impressed, just like the
  1644. pigeon or poultry fancier before alluded to, with the amount of
  1645. difference in the forms which he is continually studying; and he has
  1646. little general knowledge of analogical variation in other groups and
  1647. in other countries, by which to correct his first impressions. As he
  1648. extends the range of his observations, he will meet with more cases of
  1649. difficulty; for he will encounter a greater number of closely-allied
  1650. forms. But if his observations be widely extended, he will in the
  1651. end generally be able to make up his own mind: but he will succeed
  1652. in this at the expense of admitting much variation,- and the truth
  1653. of this admission will often be disputed by other naturalists. When he
  1654. comes to study allied forms brought from countries not now continuous,
  1655. in which case he cannot hope to find intermediate links, he will be
  1656. compelled to trust almost entirely to analogy, and his difficulties
  1657. will rise to a climax.
  1658.   Certainly no clear line of demarcation has as yet been drawn between
  1659. species and sub-species- that is, the forms which in the opinion of
  1660. some naturalists come very near to, but do not quite arrive at, the
  1661. rank of species: or, again, between sub-species and well-marked
  1662. varieties, or between lesser varieties and individual differences.
  1663. These differences blend into each other by an insensible series; and a
  1664. series impresses the mind with the idea of an actual passage.
  1665.   Hence I look at individual differences, though of small interest
  1666. to the systematist, as of the highest importance for us, as being
  1667. the first steps towards such slight varieties as are barely thought
  1668. worth recording in works on natural history. And I look at varieties
  1669. which are in any degree more distinct and permanent, as steps
  1670. towards more strongly-marked and permanent varieties; and at the
  1671. latter, as leading to sub-species, and then to species. The passage
  1672. from one stage of difference to another may, in many cases, be the
  1673. simple result of the nature of the organism and of the different
  1674. physical conditions to which it has long been exposed; but with
  1675. respect to the more important and adaptive characters, the passage
  1676. from one stage of difference to another may be safely attributed to
  1677. the cumulative action of natural selection, hereafter to be explained,
  1678. and to the effects of the increased use or disuse of parts. A
  1679. well-marked variety may therefore be called an incipient species;
  1680. but whether this belief is justifiable must be judged by the weight of
  1681. the various facts and considerations to be given throughout this work.
  1682.   It need not be supposed that all varieties or incipient species
  1683. attain the rank of species. They may become extinct, or they may
  1684. endure as varieties for very long periods, as has been shown to be the
  1685. case by Mr. Wollaston with the varieties of certain fossil
  1686. land-shell in Madeira, and with plants by Gaston de Saporta. If a
  1687. variety were to flourish so as to exceed in numbers the parent
  1688. species, it would then rank as the species, and the species as the
  1689. variety; or it might come to supplant and exterminate the parent
  1690. species; or both might co-exist, and both rank as independent species.
  1691. But we shall hereafter return to this subject.
  1692.   From these remarks it will be seen that I look at the term species
  1693. as one arbitrarily given, for the sake of convenience, to a set of
  1694. individuals closely resembling each other, and that it does not
  1695. essentially differ from the term variety, which is given to less
  1696. distinct and more fluctuating forms. The term variety, again, in
  1697. comparison with mere individual differences, is also applied
  1698. arbitrarily, for convenience' sake.
  1699.  
  1700.   Wide-ranging, much diffused, and common Species vary most
  1701.  
  1702.   Guided by theoretical consideration, I thought that some interesting
  1703. results might be obtained in regard to the nature and relations of the
  1704. species which vary most, by tabulating all the varieties in several
  1705. well-worked floras. At first this seemed a simple task; but Mr. H.
  1706. C. Watson, to whom I am much indebted for valuable advice and
  1707. assistance on this subject, soon convinced me that there were many
  1708. difficulties, as did subsequently Dr. Hooker, even in stronger
  1709. terms. I shall reserve for a future work the discussion of these
  1710. difficulties, and the tables of the proportional numbers of the
  1711. varying species. Dr. Hooker permits me to add that after having
  1712. carefully read my manuscript, and examined the tables, he thinks
  1713. that the following statements are fairly well established. The whole
  1714. subject, however, treated as it necessarily here is with much brevity,
  1715. is rather perplexing, and allusions cannot be avoided to the "struggle
  1716. for existence," "divergence of character," and other questions,
  1717. hereafter to be discussed.
  1718.   Alphonse de Candolle and others have shown that plants which have
  1719. very wide ranges generally present varieties; and this might have been
  1720. expected, as they are exposed to diverse physical conditions, and as
  1721. they come into competition (which, as we shall hereafter see, is an
  1722. equally or more important circumstance) with different sets of organic
  1723. beings. But my tables further show that, in any limited country, the
  1724. species which are the most common, that is abound most in individuals,
  1725. and the species which are most widely diffused within their own
  1726. country (and this is a different consideration from wide range, and to
  1727. a certain extent from commonness), oftenest give rise to varieties
  1728. sufficiently well marked to have been recorded in botanical works.
  1729. Hence it is the most flourishing, or, as they may be called, the
  1730. dominant species,- those which range widely, are the most diffused
  1731. in their own country, and are the most numerous in individuals,- which
  1732. oftenest produce well-marked varieties, or, as I consider them,
  1733. incipient species. And this, perhaps, might have been anticipated; for
  1734. as varieties, in order to become in any degree permanent,
  1735. necessarily have to struggle with the other inhabitants of the
  1736. country, the species which are already dominant will be the most
  1737. likely to yield offspring, which, though in some slight degree
  1738. modified, still inherit those advantages that enabled their parents to
  1739. become dominant over their compatriots. In these remarks on
  1740. predominance, it should be understood that reference is made only to
  1741. the forms which come into competition with each other, and more
  1742. especially to the members of the same genus or class having nearly
  1743. similar habits of life. With respect to the number of individuals or
  1744. commonness of species, the comparison of course relates only to the
  1745. members of the same group. One of the higher plants may be said to
  1746. be dominant if it be more numerous in individuals and more widely
  1747. diffused than the other plants of the same country, which live under
  1748. nearly the same conditions. A plant of this kind is not the less
  1749. dominant because some conferva inhabiting the water or some
  1750. parasitic fungus is infinitely more numerous in individuals and more
  1751. widely diffused. But if the conferva or parasitic fungus exceeds its
  1752. allies in the above respects, it will then be dominant within its
  1753. own class.
  1754.  
  1755.   Species of the Larger Genera in each Country vary more frequently
  1756. than the Species of the Smaller Genera
  1757.  
  1758.   If the plants inhabiting a country, as described in any Flora, be
  1759. divided into two equal masses, all those in the larger genera (i.e.,
  1760. those including many species) being placed on one side, and all
  1761. those in the smaller genera on the other side, the former will be
  1762. found to include a somewhat larger number of the very common and
  1763. much diffused or dominant species. This might have been anticipated;
  1764. for the mere fact of many species of the same genus inhabiting any
  1765. country, shows that there is something in the organic or inorganic
  1766. conditions of that country favourable to the genus; and, consequently,
  1767. we might have expected to have found in the larger genera or those
  1768. including many species, a larger proportional number of dominant
  1769. species. But so many causes tend to obscure this result, that I am
  1770. surprised that my tables show even a small majority on the side of the
  1771. larger genera. I will here allude to only two causes of obscurity.
  1772. Fresh-water and salt-loving plants generally have very wide ranges and
  1773. are much diffused, but this seems to be connected with the nature of
  1774. the stations inhabited by them, and has little or no relation to the
  1775. size of the genera to which the species belong. Again, plants low in
  1776. the scale of organisation are generally much more widely diffused than
  1777. plants higher in the scale; and here again there is no close
  1778. relation to the size of the genera. The cause of lowly-organised
  1779. plants ranging widely will be discussed in our chapter on Geographical
  1780. Distribution.
  1781.   From looking at species as only strongly marked and well-defined
  1782. varieties, I was led to anticipate that the species of the larger
  1783. genera in each country would oftener present varieties, than the
  1784. species of the smaller genera; for wherever many closely related
  1785. species (i.e., species of the same genus) have been formed, many
  1786. varieties or incipient species ought, as a general rule, to be now
  1787. forming. Where many large trees grow, we expect to find saplings.
  1788. Where many species of a genus have been formed through variation,
  1789. circumstances have been favourable for variation; and hence we might
  1790. expect that the circumstances would generally be still favourable to
  1791. variation. On the other hand, if we look at each species as a
  1792. special act of creation, there is no apparent reason why more
  1793. varieties should occur in a group having many species, than in one
  1794. having few.
  1795.   To test the truth of this anticipation I have arranged the plants of
  1796. twelve countries, and the coleopterous insects of two districts,
  1797. into two nearly equal masses, the species of the larger genera on
  1798. one side, and those of the smaller genera on the other side, and it
  1799. has invariably proved to be the case that a larger proportion of the
  1800. species on the side of the larger genera presented varieties, than
  1801. on the side of the smaller genera. Moreover, the species of the
  1802. large genera which present any varieties, invariably present a
  1803. larger average number of varieties than do the species of the small
  1804. genera. Both these results follow when another division is made, and
  1805. when all the least genera, with from only one to four species, are
  1806. altogether excluded from the tables. These facts are of plain
  1807. signification on the view that species are only strongly-marked and
  1808. permanent varieties; for wherever many species of the same genus
  1809. have been formed, or where, if we may use the expression, the
  1810. manufactory of species has been active, we ought generally to find the
  1811. manufactory still in action, more especially as we have every reason
  1812. to believe the process of manufacturing new species to be a slow
  1813. one. And this certainly holds true, if varieties be looked at as
  1814. incipient species; for my tables clearly show as a general rule
  1815. that, wherever many species of a genus have been formed, the species
  1816. of that genus present a number of varieties, that is of incipient
  1817. species, beyond the average. It is not that all large genera are now
  1818. varying much, and are thus increasing in the number of their
  1819. species, or that no small genera are now varying and increasing; for
  1820. if this had been so, it would have been fatal to my theory; inasmuch
  1821. as geology plainly tells us that small genera have in the lapse of
  1822. time often increased greatly in size; and that large genera have often
  1823. come to their maxima, declined, and disappeared. All that we want to
  1824. show is, that when many species of a genus have been formed, on an
  1825. average many are still forming; and this certainly holds good.
  1826.  
  1827.   Many of the Species included within the Larger Genera resemble
  1828. Varieties in being very closely, but unequally, related to each other,
  1829. and in having restricted ranges
  1830.  
  1831.   There are other relations between the species of large genera and
  1832. their recorded varieties which deserve notice. We have seen that there
  1833. is no infallible criterion by which to distinguish species and
  1834. well-marked varieties; and when intermediate links have not been found
  1835. between doubtful forms, naturalists are compelled to come to a
  1836. determination by the amount of difference between them, judging by
  1837. analogy whether or not the amount suffices to raise one or both to the
  1838. rank of species. Hence the amount of difference is one very
  1839. important criterion in settling whether two forms should be ranked
  1840. as species or varieties. Now Fries has remarked in regard to plants,
  1841. and Westwood in regard to insects, that in large genera the amount
  1842. of difference between the species is often exceedingly small. I have
  1843. endeavoured to test this numerically by averages, and, as far as my
  1844. imperfect results go, they confirm the view. I have also consulted
  1845. some sagacious and experienced observers, and, after deliberation,
  1846. they concur in this view. In this respect, therefore, the species of
  1847. the larger genera resemble varieties, more than do the species of
  1848. the smaller genera. Or the case may be put in another way, and it
  1849. may be said, that in the larger genera, in which a number of varieties
  1850. or incipient species greater than the average are now manufacturing,
  1851. many of the species already manufactured still to a certain extent
  1852. resemble varieties, for they differ from each other by less than the
  1853. usual amount of difference.
  1854.   Moreover, the species of the larger genera are related to each
  1855. other, in the same manner as the varieties of any one species are
  1856. related to each other. No naturalist pretends that all the species
  1857. of a genus are equally distinct from each other; they may generally be
  1858. divided into sub-genera, or sections, or lesser groups. As Fries has
  1859. well remarked, little groups of species are generally clustered like
  1860. satellites around other species. And what are varieties but groups
  1861. of forms, unequally related to each other, and clustered round certain
  1862. forms- that is, round their parent-species. Undoubtedly there is one
  1863. most important point of difference between varieties and species;
  1864. namely, that the amount of difference between varieties, when compared
  1865. with each other or with their parent-species, is much less than that
  1866. between the species of the same genus. But when we come to discuss the
  1867. principle, as I call it, of Divergence of Character, we shall see
  1868. how this may be explained, and how the lesser differences between
  1869. varieties tend to increase into the greater differences between
  1870. species.
  1871.   There is one other point which is worth notice. Varieties
  1872. generally have much restricted ranges: this statement is indeed
  1873. scarcely more than a truism, for, if a variety were found to have a
  1874. wider range than that of its supposed parent-species, their
  1875. denominations would be reversed. But there is reason to believe that
  1876. the species which are very closely allied to other species, and in
  1877. so far resemble varieties, often have much restricted ranges. For
  1878. instance, Mr. H. C. Watson has marked for me in the well-sifted London
  1879. Catalogue of Plants (4th edition) 63 plants which are therein ranked
  1880. as species, but which he considers as so closely allied to other
  1881. species as to be of doubtful value: these 63 reputed species range
  1882. on an average over 6.9 of the provinces into which Mr. Watson has
  1883. divided Great Britain. Now, in this same Catalogue, 53 acknowledged
  1884. varieties are recorded, and these range over 7.7 provinces; whereas,
  1885. the species to which these varieties belong range over 14.3 provinces.
  1886. So that the acknowledged varieties have nearly the same, restricted
  1887. average range, as have the closely allied forms, marked for me by
  1888. Mr. Watson as doubtful species, but which are almost universally
  1889. ranked by British botanists as good and true species.
  1890.  
  1891.   Summary
  1892.  
  1893.   Finally, varieties cannot be distinguished from species,- except,
  1894. first, by the discovery of intermediate linking forms; and,
  1895. secondly, by a certain indefinite amount of difference between them;
  1896. for two forms, if differing very little, are generally ranked as
  1897. varieties, notwithstanding that they cannot be closely connected;
  1898. but the amount of difference considered necessary to give to any two
  1899. forms the rank of species cannot be defined. In genera having more
  1900. than the average number of species in any country, the species of
  1901. these genera have more than the average number of varieties. In
  1902. large genera the species are apt to be closely, but unequally,
  1903. allied together, forming little clusters round other species.
  1904. Species very closely allied to other species apparently have
  1905. restricted ranges. In all these respects the species of large genera
  1906. present a strong analogy with varieties. And we can clearly understand
  1907. these analogies, if species once existed as varieties, and thus
  1908. originated; whereas, these analogies are utterly inexplicable if
  1909. species are independent creations.
  1910.   We have, also, seen that it is the most flourishing or dominant
  1911. species of the larger genera within each class which on an average
  1912. yield the greatest number of varieties; and varieties, as we shall
  1913. hereafter see, tend to become converted into new and distinct species.
  1914. Thus the larger genera tend to become larger; and throughout nature
  1915. the forms of life which are now dominant tend to become still more
  1916. dominant by leaving many modified and dominant descendants. But by
  1917. steps hereafter to be explained, the larger genera also tend to
  1918. break u into smaller genera. And thus, the forms of life throughout
  1919. the universe become divided into groups subordinate to groups.
  1920.   CHAPTER III
  1921.   STRUGGLE FOR EXISTENCE
  1922.  
  1923.   BEFORE entering on the subject of this chapter, I must make a few
  1924. preliminary remarks, to show how the struggle for existence bears on
  1925. Natural Selection. It has been seen in the last chapter that amongst
  1926. organic beings in a state of nature there is some individual
  1927. variability: indeed I am not aware that this has ever been disputed.
  1928. It is immaterial for us whether a multitude of doubtful forms be
  1929. called species or sub-species or varieties; what rank, for instance,
  1930. the two or three hundred doubtful forms of British plants are entitled
  1931. to hold, if the existence of any well-marked varieties be admitted.
  1932. But the mere existence of individual variability and of some few
  1933. well-marked varieties, though necessary as the foundation for the
  1934. work, helps us but little in understanding how species arise in
  1935. nature. How have all those exquisite adaptations of one part of the
  1936. organisation to another part, and to the conditions of life, and of
  1937. one organic being to another being, been perfected? We see these
  1938. beautiful co-adaptations most plainly in the woodpecker and the
  1939. mistletoe; and only a little less plainly in the humblest parasite
  1940. which clings to the hairs of a quadruped or feathers of a bird; in the
  1941. structure of the beetle which dives through the water; in the plumed
  1942. seed which is wafted by the gentlest breeze; in short, we see
  1943. beautiful adaptations everywhere and in every part of the organic
  1944. world.
  1945.   Again, it may be asked, how is it that varieties, which I have
  1946. called incipient species, become ultimately converted into good and
  1947. distinct species which in most cases obviously differ from each
  1948. other far more than do the varieties of the same species? How do those
  1949. groups of species, which constitute what are called distinct genera,
  1950. and which differ from each other more than do the species of the
  1951. same genus, arise? All these results, as we shall more fully see in
  1952. the next chapter, follow from the struggle for life. Owing to this
  1953. struggle, variations, however slight and from whatever cause
  1954. proceeding, if they be in any degree profitable to the individuals
  1955. of a species, in their infinitely complex relations to other organic
  1956. beings and to their physical conditions of life, will tend to the
  1957. preservation of such individuals, and will generally be inherited by
  1958. the offspring. The offspring, also, will thus have a better chance
  1959. of surviving, for, of the many individuals of any species which are
  1960. periodically born, but a small number can survive. I have called
  1961. this principle, by which each slight variation, if useful, is
  1962. preserved, by the term Natural Selection, in order to mark its
  1963. relation to man's power of selection. But the expression often used by
  1964. Mr. Herbert Spencer of the Survival of the Fittest is more accurate,
  1965. and is sometimes equally convenient. We have seen that man by
  1966. selection can certainly produce great results, and can adapt organic
  1967. beings to his own uses, through the accumulation of slight but
  1968. useful variations, given to him by the hand of Nature. But Natural
  1969. Selection, as we shall hereafter see, is a power incessantly ready for
  1970. action, and is as immeasurably superior to man's feeble efforts, as
  1971. the works of Nature are to those of Art.
  1972.   We will now discuss in a little more detail the struggle for
  1973. existence. In my future work this subject will be treated, as it
  1974. well deserves, at greater length. The elder De Candolle and Lyell have
  1975. largely and philosophically shown that all organic beings are
  1976. exposed to severe competition. In regard to plants, no one has treated
  1977. this subject with more spirit and ability than W. Herbert, Dean of
  1978. Manchester, evidently the result of his great horticultural knowledge.
  1979. Nothing is easier than to admit in words the truth of the universal
  1980. struggle for life, or more difficult- at least I have found it so-
  1981. than constantly to bear this conclusion in mind. Yet unless it be
  1982. thoroughly engrained in the mind, the whole economy of nature, with
  1983. every fact on distribution, rarity, abundance, extinction, and
  1984. variation, will be dimly seen or quite misunderstood. We behold the
  1985. face of nature bright with gladness, we often see superabundance of
  1986. food; we do not see or we forget, that the birds which are idly
  1987. singing round us mostly live on insects or seeds, and are thus
  1988. constantly destroying life; or we forget how largely these
  1989. songsters, or their eggs, or their nestlings, are destroyed by birds
  1990. and beasts of prey; we do not always bear in mind, that, though food
  1991. may be now superabundant, it is not so at all seasons of each
  1992. recurring year.
  1993.  
  1994.   The Term, Struggle for Existence, used in a large sense
  1995.  
  1996.   I should premise that I use this term in a large and metaphorical
  1997. sense including dependence of one being on another, and including
  1998. (which is more important) not only the life of the individual, but
  1999. success in leaving progeny. Two canine animals, in a time of dearth
  2000. may be truly said to struggle with each other which shall get food and
  2001. live. But a plant on the edge of a desert is said to struggle for life
  2002. against the drought, though more properly it should be said to be
  2003. dependent on the moisture. A plant which annually produces a
  2004. thousand seeds, of which only one of an average comes to maturity, may
  2005. be more truly said to struggle with the plants of the same and other
  2006. kinds which already clothe the ground. The mistletoe is dependent on
  2007. the apple and a few other trees, but can only in a far-fetched sense
  2008. be said to struggle with these trees, for, if too many of these
  2009. parasites grow on the same tree, it languishes and dies. But several
  2010. seedling mistletoes, growing close together on the same branch, may
  2011. more truly be said to struggle with each other. As the mistletoe is
  2012. disseminated by birds, its existence depends on them; and it may
  2013. methodically be said to struggle with other fruit-bearing plants, in
  2014. tempting the birds to devour and thus disseminate its seeds. In
  2015. these several senses, which pass into each other, I use for
  2016. convenience' sake the general term of Struggle for Existence.
  2017.  
  2018.   Geometrical Ratio of Increase
  2019.  
  2020.   A struggle for existence inevitably follows from the high rate at
  2021. which all organic beings tend to increase. Every being, which during
  2022. its natural lifetime produces several eggs or seeds, must suffer
  2023. destruction during some period of its life, and during some season
  2024. or occasional year, otherwise, on the principle of geometrical
  2025. increase, its numbers would quickly become so inordinately great
  2026. that no country could support the product. Hence, as more
  2027. individuals are produced than can possibly survive, there must in
  2028. every case be a struggle for existence, either one individual with
  2029. another of the same species, or with the individuals of distinct
  2030. species, or with the physical conditions of life. It is the doctrine
  2031. of Malthus applied with manifold force to the whole animal and
  2032. vegetable kingdoms; for in this case there can be no artificial
  2033. increase of food, and no prudential restraint from marriage.
  2034. Although some species may be now increasing, more or less rapidly,
  2035. in numbers, all cannot do so, for the world would not hold them.
  2036.   There is no exception to the rule that every organic being naturally
  2037. increases at so high a rate, that, if not destroyed, the earth would
  2038. soon be covered by the progeny of a single pair. Even slow-breeding
  2039. man has doubled in twenty-five years, and at this rate, in less than a
  2040. thousand years, there would literally not be standing-room for his
  2041. progeny. Linnaeus has calculated that if an annual plant produced only
  2042. two seeds- and there is no plant so unproductive as this- and their
  2043. seedlings next year produced two, and so on, then in twenty years
  2044. there should be a million plants. The elephant is reckoned the slowest
  2045. breeder of all known animals, and I have taken some pains to
  2046. estimate its probable minimum rate of natural increase; it will be
  2047. safest to assume that it begins breeding when thirty years old, and
  2048. goes on breeding till ninety years old, bringing forth six young in
  2049. the interval, and surviving till one hundred years old; if this be so,
  2050. after a period of from 740 to 750 years there would be nearly nineteen
  2051. million elephants alive, descended from the first pair.
  2052.   But we have better evidence on this subject than mere theoretical
  2053. calculations, namely, the numerous recorded cases of the astonishingly
  2054. rapid increase of various animals in a state of nature, when
  2055. circumstances have been favourable to them during two or three
  2056. following seasons. Still more striking is the evidence from our
  2057. domestic animals of many kinds which have run wild in several parts of
  2058. the world; if the statements of the rate of increase of
  2059. slow-breeding cattle and horses in South America, and latterly in
  2060. Australia, had not been well authenticated, they would have been
  2061. incredible. So it is with plants; cases could be given of introduced
  2062. plants which have become common throughout whole islands in a period
  2063. of less than ten years. Several of the plants, such as the cardoon and
  2064. a tall thistle, which are now the commonest over the whole plains of
  2065. La Plata, clothing square leagues of surface almost to the exclusion
  2066. of every other plant, have been introduced from Europe; and there
  2067. are plants which now range in India, as I hear from Dr. Falconer, from
  2068. Cape Comorin to the Himalaya, which have been imported from America
  2069. since its discovery. In such cases, and endless others could be given,
  2070. no one supposes that the fertility of the animals or plants has been
  2071. suddenly and temporarily increased in any sensible degree. The obvious
  2072. explanation is that the conditions of life have been highly
  2073. favourable, and that there has consequently been less destruction of
  2074. the old and young, and that nearly all the young have been enabled
  2075. to breed. Their geometrical ratio of increase, the result of which
  2076. never fails to be surprising, simply explains their extraordinarily
  2077. rapid increase and wide diffusion in their new homes.
  2078.   In a state of nature almost every full-grown plant annually produces
  2079. seed, and amongst animals there are very few which do not annually
  2080. pair. Hence we may confidently assert, that all plants and animals are
  2081. tending to increase at a geometrical ratio,- that all would rapidly
  2082. stock every station in which they could anyhow exist,- and that this
  2083. geometrical tendency to increase must. be checked by destruction at
  2084. some period of life. Our familiarity with the larger domestic
  2085. animals tends, I think, to mislead us: we see no great destruction
  2086. falling on them, but we do not keep in mind that thousands are
  2087. annually slaughtered for food, and that in a state of nature an
  2088. equal number would have somehow to be disposed of.
  2089.   The only difference between organisms which annually produce eggs or
  2090. seeds by the thousand, and those which produce extremely few, is, that
  2091. the slow-breeders would require a few more years to people, under
  2092. favourable conditions, a whole district, let it be ever so large.
  2093. The condor lays a couple of eggs and the ostrich a score, and yet in
  2094. the same country the condor may be the more numerous of the two; the
  2095. Fulmar petrel lays but one egg, yet it is believed to be the most
  2096. numerous bird in the world. One fly deposits hundreds of eggs, and
  2097. another, like the hippobosca, a single one; but this difference does
  2098. not determine how many individuals of the two species can be supported
  2099. in a district. A large number of eggs is of some importance to those
  2100. species which depend on a fluctuating amount of food, for it allows
  2101. them rapidly to increase in number. But the real importance of a large
  2102. number of eggs or seeds is to make up for much destruction at some
  2103. period of life; and this period in the great majority of cases is an
  2104. early one. If an animal can in any way protect its own eggs or
  2105. young, a small number may be produced, and yet the average stock be
  2106. fully kept up; but if many eggs or young are destroyed, many must be
  2107. produced, or the species will become extinct. It would suffice to keep
  2108. up the full number of a tree, which lived on an average for a thousand
  2109. years, if a single seed were produced once in a thousand years,
  2110. supposing that this seed were never destroyed, and could be ensured to
  2111. germinate in a fitting place. So that, in all cases, the average
  2112. number of any animal or plant depends only indirectly on the number of
  2113. its eggs or seeds.
  2114.   In looking at Nature, it is most necessary to keep the foregoing
  2115. considerations always in mind- never to forget that every single
  2116. organic being may be said to be striving to the utmost to increase
  2117. in numbers; that each lives by a struggle at some period of its
  2118. life; that heavy destruction inevitably falls either on the young or
  2119. old, during each generation or at recurrent intervals. Lighten any
  2120. cheek, mitigate the destruction ever so little, and the number of
  2121. the species will almost instantaneously increase to any amount.
  2122.  
  2123.   Nature of the Checks to Increase
  2124.  
  2125.   The causes which cheek the natural tendency of each species to
  2126. increase are most obscure. Look at the most vigorous species; by as
  2127. much as it swarms in numbers, by so much will it tend to increase
  2128. still further. We know not exactly what the checks are even in a
  2129. single instance. Nor will this surprise any one who reflects how
  2130. ignorant we are on this head, even in regard to mankind, although so
  2131. incomparably better known than any other animal. This subject of the
  2132. checks to increase has been ably treated by several authors, and I
  2133. hope in a future work to discuss it at considerable length, more
  2134. especially in regard to the feral animals of South America. Here I
  2135. will make only a few remarks, just to recall to the reader's mind some
  2136. of the chief points. Eggs or very young animals seem generally to
  2137. suffer most, but this is not invariably the case. With plants there is
  2138. a vast destruction of seeds, but, from some observations which I
  2139. have made, it appears that the seedlings suffer most from
  2140. germinating in ground already thickly stocked with other plants.
  2141. Seedlings, also, are destroyed in vast numbers by various enemies; for
  2142. instance, on a piece of ground three feet long and two wide, dug and
  2143. cleared, and where there could be no choking from other plants, I
  2144. marked all the seedlings of our native weeds as they came up, and
  2145. out of 357 no less than 295 were destroyed, chiefly by slugs and
  2146. insects. If turf which has long been mown, and the case would be the
  2147. same with turf closely browsed by quadrupeds, be let to grow, the more
  2148. vigorous plants gradually kill the less vigorous, though fully grown
  2149. plants; thus out of twenty species growing on a little plot of mown
  2150. turf (three feet by four) nine species perished, from the other
  2151. species being allowed to grow up freely.
  2152.   The amount of food for each species of course gives the extreme
  2153. limit to which each can increase; but very frequently it is not the
  2154. obtaining food, but the serving as prey to other animals, which
  2155. determines the average numbers of a species. Thus, there seems to be
  2156. little doubt that the stock of partridges, grouse, and hares on any
  2157. large estate depends chiefly on the destruction of vermin. If not
  2158. one head of game were shot during the next twenty years in England,
  2159. and, at the same time, if no vermin were destroyed, there would, in
  2160. all probability, be less game than at present, although hundreds of
  2161. thousands of game animals are now annually shot. On the other hand, in
  2162. some cases, as with the elephant, none are destroyed by beasts of
  2163. prey; for even the tiger in India most rarely dares to attack a
  2164. young elephant protected by its dam.
  2165.   Climate plays an important part in determining the average number of
  2166. a species, and periodical seasons of extreme cold or drought seem to
  2167. be the most effective of all checks. I estimated (chiefly from the
  2168. greatly reduced numbers of nests in the spring) that the winter of
  2169. 1854-5 destroyed four-fifths of the birds in my own grounds; and
  2170. this is a tremendous destruction, when we remember that ten per cent
  2171. is an extraordinarily severe mortality from epidemics with man. The
  2172. action of climate seems at first sight to be quite independent of
  2173. the struggle for existence; but in so far as climate chiefly acts in
  2174. reducing food, it brings on the most severe struggle between the
  2175. individuals, whether of the same or of distinct species, which subsist
  2176. on the same kind of food. Even when climate, for instance, extreme
  2177. cold, acts directly, it will be the least vigorous individuals, or
  2178. those which have got least food through the advancing winter, which
  2179. will suffer most. When we travel from south to north, or from a damp
  2180. region to a dry, we invariably see some species gradually getting
  2181. rarer and rarer, and finally disappearing; and the change of climate
  2182. being conspicuous, we are tempted to attribute the whole effect to its
  2183. direct action. But this is a false view; we forget that each
  2184. species, even where it most abounds, is constantly suffering
  2185. enormous destruction at some period of its life, from enemies or
  2186. from competitors for the same place and food; and if these enemies
  2187. or competitors be in the least degree favoured by any slight change of
  2188. climate, they will increase in numbers; and as each area is already
  2189. fully stocked with inhabitants, the other species must decrease.
  2190. When we travel southward and see a species decreasing in numbers, we
  2191. may feel sure that the cause lies quite as much in other species being
  2192. favoured, as in this one being hurt. So it is when we travel
  2193. northward, but in a somewhat lesser degree, for the number of
  2194. species of all kinds, and therefore of competitors, decreases
  2195. northwards; hence in going northwards, or in ascending a mountain,
  2196. we far oftener meet with stunted forms, due to the directly
  2197. injurious action of climate, than we do in proceeding southwards or in
  2198. descending a mountain. When we reach the arctic regions, or snowcapped
  2199. summits, or absolute deserts, the struggle for life is almost
  2200. exclusively with the elements.
  2201.   That climate acts in main part indirectly by favouring other
  2202. species, we clearly see in the prodigious number of plants which in
  2203. our gardens can perfectly well endure our climate, but which never
  2204. become naturalised, for they cannot compete with our native plants nor
  2205. resist destruction by our native animals.
  2206.   When a species, owing to highly favourable circumstances,
  2207. increases inordinately in numbers in a small tract, epidemics- at
  2208. least, this seems generally to occur with our game animals- often
  2209. ensue; and here we have a limiting check independent of the struggle
  2210. for life. But even some of these so-called epidemics appear to be
  2211. due to parasitic worms, which have from some cause, possibly in part
  2212. through facility of diffusion amongst the crowded animals, been
  2213. disproportionally favoured: and here comes in a sort of struggle
  2214. between the parasite and its prey.
  2215.   On the other hand, in many cases, a large stock of individuals of
  2216. the same species, relatively to the numbers of its enemies, is
  2217. absolutely necessary for its preservation. Thus we can easily raise
  2218. plenty of corn and rape-seed, &c., in our fields, because the seeds
  2219. are in great excess compared with the number of birds which feed on
  2220. them; nor can the birds, though having a super-abundance of food at
  2221. this one season, increase in number proportionally to the supply of
  2222. seed, as their numbers are checked during the winter; but any one
  2223. who has tried, knows how troublesome it is to get seed from a few
  2224. wheat or other such plants in a garden: I have in this case lost every
  2225. single seed. This view of the necessity of a large stock of the same
  2226. species for its preservation, explains, I believe, some singular facts
  2227. in nature, such as that of very rare plants being sometimes
  2228. extremely abundant, in the few spots where they do exist; and that
  2229. of some social plants being social, that is abounding in
  2230. individuals, even on the extreme verge of their range. For in such
  2231. cases, we may believe, that a plant could exist only where the
  2232. conditions of its life were so favourable that many could exist
  2233. together, and thus save the species from utter destruction. I should
  2234. add that the good effects of intercrossing, and the ill effects of
  2235. close interbreeding, no doubt come into play in many of these cases;
  2236. but I will not here enlarge on this subject.
  2237.  
  2238.   Complex Relations of all Animals and Plants to each other in the
  2239. Struggle for Existence
  2240.  
  2241.   Many cases are on record showing how complex and unexpected are
  2242. the checks and relations between organic beings, which have to
  2243. struggle together in the same country. I will give only a single
  2244. instance, which, though a simple one, interested me. In Staffordshire,
  2245. on the estate of a relation, where I had ample means of investigation,
  2246. there was a large and extremely barren heath, which had never been
  2247. touched by the hand of man; but several hundred acres of exactly the
  2248. same nature had been enclosed twenty-five years previously and planted
  2249. with Scotch fir. The change in the native vegetation of the planted
  2250. part of the heath was most remarkable, more than is generally seen
  2251. in passing from one quite different soil to another: not only the
  2252. proportional numbers of the heath-plants were wholly changed, but
  2253. twelve species of plants (not counting grasses and carices) flourished
  2254. in the plantations, which could not be found on the heath. The
  2255. effect on the insects must have been still greater, for six
  2256. insectivorous birds were very common in the plantations, which were
  2257. not to be seen on the heath; and the heath was frequented by two or
  2258. three distinct insectivorous birds. Here we see how potent has been
  2259. the effect of the introduction of a single tree, nothing whatever else
  2260. having been done, with the exception of the land having been enclosed,
  2261. so that cattle could not enter. But how important an element enclosure
  2262. is, I plainly saw near Farnham, in Surrey. Here there are extensive
  2263. heaths, with a few clumps of old Scotch firs on the distant
  2264. hilltops: within the last ten years large spaces have been enclosed,
  2265. and self-sown firs are now springing up in multitudes, so close
  2266. together that all cannot live. When I ascertained that these young
  2267. trees had not been sown or planted, I was so much surprised at their
  2268. numbers that I went to several points of view, whence I could
  2269. examine hundreds of acres of the unenclosed heath, and literally I
  2270. could not see a single Scotch fir, except the old planted clumps.
  2271. But on looking closely between the stems of the heath, I found a
  2272. multitude of seedlings and little trees which had been perpetually
  2273. browsed down by the cattle. In one square yard, at a point some
  2274. hundred yards distant from one of the old clumps, I counted thirty-two
  2275. little trees; and one of them, with twenty-six rings of growth, had,
  2276. during many years, tried to raise its head above the stems of the
  2277. heath, and had failed. No wonder that, as soon as the land was
  2278. enclosed, it became thickly clothed with vigorously growing young
  2279. firs. Yet the heath was so extremely barren and so extensive that no
  2280. one would ever have imagined that cattle would have so closely and
  2281. effectually searched it for food.
  2282.   Here we see that cattle absolutely determine the existence of the
  2283. Scotch fir; but in several parts of the world insects determine the
  2284. existence of cattle. Perhaps Paraguay offers the most curious instance
  2285. of this; for here neither cattle nor horses nor dogs have ever run
  2286. wild, though they swarm southward and northward in a feral state;
  2287. and Azara and Rengger have shown that this is caused by the greater
  2288. number in Paraguay of a certain fly, which lays its eggs in the navels
  2289. of these animals when first born. The increase of these flies,
  2290. numerous as they are, must be habitually checked by some means,
  2291. probably by other parasitic insects. Hence, if certain insectivorous
  2292. birds were to decrease in Paraguay, the parasitic insects would
  2293. probably increase; and this would lessen the number of the
  2294. navel-frequenting flies- then cattle and horses would become feral,
  2295. and this would certainly greatly alter (as indeed I have observed in
  2296. parts of South America) the vegetation: this again would largely
  2297. affect the insects; and this, as we have just seen in Staffordshire,
  2298. the insectivorous birds, and so onwards in ever-increasing circles
  2299. of complexity. Not that under nature the relations will ever be as
  2300. simple as this. Battle within battle must be continually recurring
  2301. with varying success; and yet in the long run the forces are so nicely
  2302. balanced, that the face of nature remains for long periods of time
  2303. uniform, though assuredly the merest trifle would give the victory
  2304. to one organic being over another. Nevertheless, so profound is our
  2305. ignorance, and so high our presumption, that we marvel when we hear of
  2306. the extinction of an organic being; and as we do not see the cause, we
  2307. invoke cataclysms to desolate the world, or invent laws on the
  2308. duration of the forms of life!
  2309.   I am tempted to give one more instance showing how plants and
  2310. animals remote in the scale of nature, are bound together by a web
  2311. of complex relations. I shall hereafter have occasion to show that the
  2312. exotic Lobelia fulgens is never visited in my garden by insects, and
  2313. consequently, from its peculiar structure, never sets a seed. Nearly
  2314. all our orchidaceous plants absolutely require the visits of insects
  2315. to remove their pollen-masses and thus to fertilise them. I find
  2316. from experiments that humble-bees are almost indispensable to the
  2317. fertilisation of the heartsease (Viola tricolor), for other bees do
  2318. not visit this flower. I have also found that the visits of bees are
  2319. necessary for the fertilisation of some kinds of clover; for instance,
  2320. 90 heads of Dutch clover (Trifolium repens) yielded 2,290 seeds, but
  2321. 20 other heads protected from bees produced not one. Again, 100
  2322. heads of red clover (T. pratense) produced 2,700 seeds, but the same
  2323. number of protected heads produced not a single seed. Humble-bees
  2324. alone visit red clover, as other bees cannot reach the nectar. It
  2325. has been suggested that moths may fertilise the clovers; but I doubt
  2326. whether they could do so in the case of the red clover, from their
  2327. weight not being sufficient to depress the wing petals. Hence we may
  2328. infer as highly probable that, if the whole genus of humble-bees
  2329. became extinct or very rare in England, the heartsease and red
  2330. clover would become very rare, or wholly disappear. The number of
  2331. humble-bees in any district depends in a great measure upon the number
  2332. of field-mice, which destroy their combs and nests; and Col. Newman,
  2333. who has long attended to the habits of humble-bees, believes that
  2334. "more than two-thirds of them are thus destroyed all over England."
  2335. Now the number of mice is largely dependent, as every one knows, on
  2336. the number of cats; and Col. Newman says, "Near villages and small
  2337. towns I have found the nests of humble-bees more numerous than
  2338. elsewhere, which I attribute to the number of cats that destroy the
  2339. mice." Hence it is quite credible that the presence of a feline animal
  2340. in large numbers in a district might determine, through the
  2341. intervention first of mice and then of bees, the frequency of
  2342. certain flowers in that district!
  2343.   In the case of every species, many different checks, acting at
  2344. different periods of life, and during different seasons or years,
  2345. probably come into play; some one check or some few being generally
  2346. the most potent; but all will concur in determining the average number
  2347. or even the existence of the species. In some cases it can be shown
  2348. that widely-different checks act on the same species in different
  2349. districts. When we look at the plants and bushes clothing an entangled
  2350. bank, we are tempted to attribute their proportional numbers and kinds
  2351. to what we call chance. But how false a view is this! Every one has
  2352. heard that when an American forest is cut down a very different
  2353. vegetation springs up; but it has been observed that ancient Indian
  2354. ruins in the southern United States, which must formerly have been
  2355. cleared of trees, now display the same beautiful diversity and
  2356. proportion of kinds as in the surrounding virgin forest. What a
  2357. struggle must have gone on during long centuries between the several
  2358. kinds of trees each annually scattering its seeds by the thousand;
  2359. what war between insect and insect- between insects, snails, and other
  2360. animals with birds and beasts of prey- all striving to increase, all
  2361. feeding on each other, or on the trees, their seeds and seedlings,
  2362. or on the other plants which first clothed the ground and thus checked
  2363. the growth of the trees! Throw up a handful of feathers, and all
  2364. fall to the ground according to definite laws; but how simple is the
  2365. problem where each shall fall compared to that of the action and
  2366. reaction of the innumerable plants and animals which have
  2367. determined, in the course of centuries, the proportional numbers and
  2368. kinds of trees now growing on the old Indian ruins!
  2369.   The dependency of one organic being on another, as of a parasite
  2370. on its prey, lies generally between beings remote in the scale of
  2371. nature. This is likewise sometimes the case with those which may be
  2372. strictly said to struggle with each other for existence, as in the
  2373. case of locusts and grass-feeding quadrupeds. But the struggle will
  2374. almost invariably be most severe between the individuals of the same
  2375. species, for they frequent the same districts, require the same
  2376. food, and are exposed to the same dangers. In the case of varieties of
  2377. the same species, the struggle will generally be almost equally
  2378. severe, and we sometimes see the contest soon decided: for instance,
  2379. if several varieties of wheat be sown together, and the mixed seed
  2380. be resown, some of the varieties which best suit the soil or
  2381. climate, or are naturally the most fertile, will beat the others and
  2382. so yield more seed, and will consequently in a few years supplant
  2383. the other varieties. To keep up a mixed stock of even such extremely
  2384. close varieties as the variously-coloured sweet peas, they must be
  2385. each year harvested separately, and the seed then mixed in due
  2386. proportion, otherwise the weaker kinds will steadily decrease in
  2387. number and disappear. So again with the varieties of sheep; it has
  2388. been asserted that certain mountain-varieties will starve out other
  2389. mountain-varieties, so that they cannot be kept together. The same
  2390. result has followed from keeping together different varieties of the
  2391. medicinal leech. It may even be doubted whether the varieties of any
  2392. of our domestic plants or animals have so exactly the same strength,
  2393. habits, and constitution, that the original proportions of a mixed
  2394. stock (crossing being prevented) could be kept up for half-a-dozen
  2395. generations, if they were allowed to struggle together, in the same
  2396. manner as beings in a state of nature, and if the seed or young were
  2397. not annually preserved in due proportion.
  2398.  
  2399.   Struggle for Life most severe between Individuals and Varieties of
  2400. the same Species
  2401.  
  2402.   As the species of the same genus usually have, though by no means
  2403. invariably, much similarity in habits and constitution, and always
  2404. in structure, the struggle will generally be more severe between them,
  2405. if they come into competition with each other, than between the
  2406. species of distinct genera. We see this in the recent extension over
  2407. parts of the United States of one species of swallow having caused the
  2408. decrease of another species. The recent increase of the
  2409. missel-thrush in parts of Scotland has caused the decrease of the
  2410. song-thrush. How frequently we hear of one species of rat taking the
  2411. place of another species under the most different climates! In
  2412. Russia the small Asiatic cockroach has everywhere driven before it its
  2413. great congener. In Australia the imported hive-bee is rapidly
  2414. exterminating the small, stingless native bee. One species of charlock
  2415. has been known to supplant another species; and so in other cases.
  2416. We can dimly see why the competition should be most severe between
  2417. allied forms, which fill nearly the same place in the economy of
  2418. nature; but probably in no one case could we precisely say why one
  2419. species has been victorious over another in the great battle of life.
  2420.   A corollary of the highest importance may be deduced from the
  2421. foregoing remarks, namely, that the structure of every organic being
  2422. is related, in the most essential yet often hidden manner, to that
  2423. of all the other organic beings, with which it comes into
  2424. competition for food or residence, or from which it has to escape,
  2425. or on which it preys. This is obvious in the structure of the teeth
  2426. and talons of the tiger; and in that of the legs and claws of the
  2427. parasite which clings to the hair on the tiger's body. But in the
  2428. beautifully plumed seed of the dandelion, and in the flattened and
  2429. fringed legs of the water-beetle, the relation seems at first confined
  2430. to the elements of air and water. Yet the advantage of plumed seeds no
  2431. doubt stands in the closest relation to the land being already thickly
  2432. clothed with other plants; so that the seeds may be widely distributed
  2433. and fall on unoccupied ground. In the water-beetle, the structure of
  2434. its legs, so well adapted for diving, allows it to compete with
  2435. other aquatic insects, to hunt for its own prey, and to escape serving
  2436. as prey to other animals.
  2437.   The store of nutriment laid up within the seeds of many plants seems
  2438. at first to have no sort of relation to other plants. But from the
  2439. strong growth of young plants produced from such seeds, as peas and
  2440. beans, when sown in the midst of long grass, it may be suspected
  2441. that the chief use of the nutriment in the seed is to favour the
  2442. growth of the seedlings, whilst struggling with other plants growing
  2443. vigorously all around.
  2444.   Look at a plant in the midst of its range, why does it not double or
  2445. quadruple its numbers? We know that it can perfectly well withstand
  2446. a little more heat or cold, dampness or dryness, for elsewhere it
  2447. ranges into slightly hotter or colder, damper or drier districts. In
  2448. this case we can clearly see that if we wish in imagination to give
  2449. the plant the power of increasing in number, we should have to give it
  2450. some advantage over its competitors, or over the animals which prey on
  2451. it. On the confines of its geographical range, a change of
  2452. constitution with respect to climate would clearly be an advantage
  2453. to our plant; but we have reason to believe that only a few plants
  2454. or animals range so far, that they are destroyed exclusively by the
  2455. rigour of the climate. Not until we reach the extreme confines of
  2456. life, in the Arctic regions or on the borders of an utter desert, will
  2457. competition cease. The land may be extremely cold or dry, yet there
  2458. will be competition between some few species, or between the
  2459. individuals of the same species, for the warmest or dampest spots.
  2460.   Hence we can see that when a plant or animal is placed in a new
  2461. country amongst new competitors, the conditions of its life will
  2462. generally be changed in an essential manner, although the climate
  2463. may be exactly the same as in its former home. If its average
  2464. numbers are to increase in its new home, we should have to modify it
  2465. in a different way to what we should have had to do in its native
  2466. country; for we should have to give it some advantage over a different
  2467. set of competitors or enemies.
  2468.   It is good thus to try in imagination to give to any one species
  2469. an advantage over another. Probably in no single instance should we
  2470. know what to do. This ought to convince us of our ignorance on the
  2471. mutual relations of all organic beings; a conviction as necessary as
  2472. it is difficult to acquire. All that we can do, is to keep steadily in
  2473. mind that each organic being is striving to increase in a
  2474. geometrical ratio; that each at some period of its life, during some
  2475. season of the year, during each generation or at intervals, has to
  2476. struggle for life and to suffer great destruction. When we reflect
  2477. on this struggle, we may console ourselves with the full belief,
  2478. that the war of nature is not incessant, that no fear is felt, that
  2479. death is generally prompt, and that the vigorous, the healthy, and the
  2480. happy survive and multiply.
  2481.   CHAPTER IV
  2482.   NATURAL SELECTION; OR THE SURVIVAL OF THE FITTEST
  2483.  
  2484.   How will the struggle for existence, briefly discussed in the last
  2485. chapter, act in regard to variation? Can the principle of selection,
  2486. which we have seen is so potent in the hands of man, apply under
  2487. nature? I think we shall see that it can act most efficiently. Let the
  2488. endless number of slight variations and individual differences
  2489. occurring in our domestic productions, and, in a lesser degree, in
  2490. those under nature, be borne in mind; as well as the strength of the
  2491. hereditary tendency. Under domestication, it may be truly said that
  2492. the whole organisation becomes in some degree plastic. But the
  2493. variability, which we almost universally meet with in our domestic
  2494. productions, is not directly produced, as Hooker and Asa Gray have
  2495. well remarked, by man; he can neither originate varieties, nor prevent
  2496. their occurrence; he can preserve and accumulate such as do occur.
  2497. Unintentionally he exposes organic beings to new and changing
  2498. conditions of life, and variability ensues; but similar changes of
  2499. conditions might and do occur under nature. Let it also be borne in
  2500. mind how infinitely complex and close-fitting are the mutual relations
  2501. of all organic beings to each other and to their physical conditions
  2502. of life; and consequently what infinitely varied diversities of
  2503. structure might be of use to each being under changing conditions of
  2504. life. Can it, then, be thought improbable, seeing that variations
  2505. useful to man have undoubtedly occurred, that other variations
  2506. useful in some way to each being in the great and complex battle of
  2507. life, should occur in the course of many successive generations? If
  2508. such do occur, can we doubt (remembering that many more individuals
  2509. are born than can possibly survive) that individuals having any
  2510. advantage, however slight, over others, would have the best chance
  2511. of surviving and of procreating their kind? On the other hand, we
  2512. may feel sure that any variation in the least degree injurious would
  2513. be rigidly destroyed. This preservation of favourable individual
  2514. differences and variations, and the destruction of those which are
  2515. injurious, I have called Natural Selection, or the Survival of the
  2516. Fittest. Variations neither useful nor injurious would not be affected
  2517. by natural selection, and would be left either a fluctuating
  2518. element, as perhaps we see in certain polymorphic species, or would
  2519. ultimately become fixed, owing to the nature of the organism and the
  2520. nature of the conditions.
  2521.   Several writers have misapprehended or objected to the term
  2522. Natural Selection. Some have even imagined that natural selection
  2523. induces variability, whereas it implies only the preservation of
  2524. such variations as arise and are beneficial to the being under its
  2525. conditions of life. No one objects to agriculturists speaking of the
  2526. potent effects of man's selection; and in this case the individual
  2527. differences given by nature, which man for some object selects, must
  2528. of necessity first occur. Others have objected that the term selection
  2529. implies conscious choice in the animals which become modified; and
  2530. it has even been urged that, as plants have no volition, natural
  2531. selection is not applicable to them! In the literal sense of the word,
  2532. no doubt, natural selection is a false term; but who ever objected
  2533. to chemists speaking of the elective affinities of the various
  2534. elements?- and yet an acid cannot strictly be said to elect the base
  2535. with which it in preference combines. It has been said that I speak of
  2536. natural selection as an active power or Deity; but who objects to an
  2537. author speaking of the attraction of gravity as ruling the movements
  2538. of the planets? Every one knows what is meant and is implied by such
  2539. metaphorical expressions; and they are almost necessary for brevity.
  2540. So again it is difficult to avoid personifying the word Nature; but
  2541. I mean by Nature, only the aggregate action and product of many
  2542. natural laws, and by laws the sequence of events as ascertained by us.
  2543. With a little familiarity such superficial objections will be
  2544. forgotten.
  2545.   We shall best understand the probable course of natural selection by
  2546. taking the case of a country undergoing some slight physical change,
  2547. for instance, of climate. The proportional numbers of its
  2548. inhabitants will almost immediately undergo a change, and some species
  2549. will probably become extinct. We may conclude, from what we have
  2550. seen of the intimate and complex manner in which the inhabitants of
  2551. each country are bound together, that any change in the numerical
  2552. proportions of the inhabitants, independently of the change of climate
  2553. itself, would seriously affect the others. If the country were open on
  2554. its borders, new forms would certainly immigrate, and this would
  2555. likewise seriously disturb the relations of some of the former
  2556. inhabitants. let it be remembered how powerful the influence of a
  2557. single introduced tree or mammal has been shown to be. But in the case
  2558. of an island, or of a country partly surrounded by barriers, into
  2559. which new and better adapted forms could not freely enter, we should
  2560. then have places in the economy of nature which would assuredly be
  2561. better filled up, if some of the original inhabitants were in some
  2562. manner modified; for, had the area been open to immigration, these
  2563. same places would have been seized on by intruders. In such cases,
  2564. slight modifications, which in any way favoured the individuals of any
  2565. species, by better adapting them to their altered conditions, would
  2566. tend to be preserved; and natural selection would have free scope
  2567. for the work of improvement.
  2568.   We have good reason to believe, as shown in the first chapter,
  2569. that changes in the conditions of life give a tendency to increased
  2570. variability; and in the foregoing cases the conditions have changed,
  2571. and this would manifestly be favourable to natural selection, by
  2572. affording a better chance of the occurrence of profitable
  2573. variations. Unless such occur, natural selection can do nothing. Under
  2574. the term of "variations," it must never be forgotten that mere
  2575. individual differences are included. As man can produce a great result
  2576. with his domestic animals and plants by adding up in any given
  2577. direction individual differences, so could natural selection, but
  2578. far more easily from having incomparably longer time for action. Nor
  2579. do I believe that any great physical change, as of climate, or any
  2580. unusual degree of isolation to check immigration, is necessary in
  2581. order that new and unoccupied places should be left, for natural
  2582. selection to fill up by improving some of the varying inhabitants. For
  2583. as all the inhabitants of each country are struggling together with
  2584. nicely balanced forces, extremely slight modifications in the
  2585. structure or habits of one species would often give it an advantage
  2586. over others; and still further modifications of the same kind would
  2587. often still further increase the advantage, as long as the species
  2588. continued under the same conditions of life and profited by similar
  2589. means of subsistence and defence. No country can be named in which all
  2590. the native inhabitants are now so perfectly adapted to each other
  2591. and to the physical conditions under which they live, that none of
  2592. them could be still better adapted or improved; for in all
  2593. countries, the natives have been so far conquered by naturalised
  2594. productions, that they have allowed some foreigners to take firm
  2595. possession of the land. And as foreigners have thus in every country
  2596. beaten some of the natives, we may safely conclude that the natives
  2597. might have been modified with advantage, so as to have better resisted
  2598. the intruders.
  2599.   As man can produce, and certainly has produced, a great result by
  2600. his methodical and unconscious means of selection, what may not
  2601. natural selection effect? Man can act only on external and visible
  2602. characters: Nature, if I may be allowed to personify the natural
  2603. preservation or survival of the fittest, cares nothing for
  2604. appearances, except in so far as they are useful to any being. She can
  2605. act on every internal organ, on every shade of constitutional
  2606. difference, on the whole machinery of life. Man selects only for his
  2607. own good: Nature only for that of the being which she tends. Every
  2608. selected character is fully exercised by her, as is implied by the
  2609. fact of their selection. Man keeps the natives of many climates in the
  2610. same country; he seldom exercises each selected character in some
  2611. peculiar and fitting manner; he feeds a long and a short beaked pigeon
  2612. on the same food; he does not exercise a long-backed or long-legged
  2613. quadruped in any peculiar manner; he exposes sheep with long and short
  2614. wool to the same climate. He does not allow the most vigorous males to
  2615. struggle for the females. He does not rigidly destroy all inferior
  2616. animals, but protects during each varying season, as far as lies in
  2617. his power, all his productions. He often begins his selection by
  2618. some half-monstrous form; or at least by some modification prominent
  2619. enough to catch the eye or to be plainly useful to him. Under
  2620. nature, the slightest differences of structure or constitution may
  2621. well turn the nicely balanced scale in the struggle for life, and so
  2622. be preserved. How fleeting are the wishes and efforts of man! how
  2623. short his time! and consequently how poor will be his results,
  2624. compared with those accumulated by Nature during whole geological
  2625. periods! Can we wonder, then, that Nature's productions should be
  2626. far "truer" in character than man's productions; that they should be
  2627. infinitely better adapted to the most complex conditions of life,
  2628. and should plainly bear the stamp of far higher workmanship?
  2629.   It may metaphorically be said that natural selection is daily and
  2630. hourly scrutinising, throughout the world, the slightest variations;
  2631. rejecting those that are bad, preserving and adding up all that are
  2632. good; silently and insensibly working, whenever and wherever
  2633. opportunity offers, at the improvement of each organic being in
  2634. relation to its organic and inorganic conditions of life. We see
  2635. nothing of these slow changes in progress, until the hand of time
  2636. has marked the lapse of ages, and then so imperfect is our view into
  2637. long-past geological ages, that we see only that the forms of life are
  2638. now different from what they formerly were.
  2639.   In order that any great amount of modification should be effected in
  2640. a species, a variety when once formed must again, perhaps after a long
  2641. interval of time, vary or present individual differences of the same
  2642. favourable nature as before; and these must be again preserved, and so
  2643. onwards step by step. Seeing that individual differences of the same
  2644. kind perpetually recur, this can hardly be considered as an
  2645. unwarrantable assumption. But whether it is true, we can judge only by
  2646. seeing how far the hypothesis accords with and explains the general
  2647. phenomena of nature. On the other hand, the ordinary belief that the
  2648. amount of possible variation is a strictly limited quantity is
  2649. likewise a simple assumption.
  2650.   Although natural selection can act only through and for the good
  2651. of each being, yet characters and structures, which we are apt to
  2652. consider as of very trifling importance, may thus be acted on. When we
  2653. see leaf-eating insects green, and bark-feeders mottled-grey; the
  2654. alpine ptarmigan white in winter, the red grouse the colour of
  2655. heather, we must believe that these tints are of service to these
  2656. birds and insects in preserving them from danger. Grouse, if not
  2657. destroyed at some period of their lives, would increase in countless
  2658. numbers; they are known to suffer largely from birds of prey; and
  2659. hawks are guided by eyesight to their prey- so much so, that on
  2660. parts of the Continent persons are warned not to keep white pigeons,
  2661. as being the most liable to destruction. Hence natural selection might
  2662. be effective in giving the proper colour to each kind of grouse, and
  2663. in keeping that colour, when once acquired, true and constant. Nor
  2664. ought we to think that the occasional destruction of an animal of
  2665. any particular colour would produce little effect: we should
  2666. remember how essential it is in a flock of white sheep to destroy a
  2667. lamb with the faintest trace of black. We have seen how the colour
  2668. of the hogs, which feed on the "paint-root" in Virginia, determines
  2669. whether they shall live or die. In plants, the down on the fruit and
  2670. the colour of the flesh are considered by botanists as characters of
  2671. the most trifling importance: yet we hear from an excellent
  2672. horticulturist, Downing, that in the United States, smooth-skinned
  2673. fruits suffer far more from a beetle, a Curculio, than those with
  2674. down; that purple plums suffer far more from a certain disease than
  2675. yellow plums; whereas another disease attacks yellow-fleshed peaches
  2676. far more than those with other coloured flesh. If, with all the aids
  2677. of art, these slight differences make a great difference in
  2678. cultivating the several varieties, assuredly, in a state of nature,
  2679. where the trees would have to struggle with other trees, and with a
  2680. host of enemies, such differences would effectually settle which
  2681. variety, whether a smooth or downy, a yellow or purple fleshed
  2682. fruit, should succeed.
  2683.   In looking at many small points of difference between species,
  2684. which, as far as our ignorance permits us to judge, seem quite
  2685. unimportant, we must not forget that climate, food, &c., have no doubt
  2686. produced some direct effect. It is also necessary to bear in mind
  2687. that, owing to the law of correlation, when one part varies, and the
  2688. variations are accumulated through natural selection, other
  2689. modifications, often of the most unexpected nature, will ensue.
  2690.   As we see that those variations which, under domestication, appear
  2691. at any particular period of life, tend to reappear in the offspring at
  2692. the same period;- for instance, in the shape, size, and flavour of the
  2693. seeds of the many varieties of our culinary and agricultural plants;
  2694. in the caterpillar and cocoon stages of the varieties of the
  2695. silk-worm; in the eggs of poultry, and in the colour of the down of
  2696. their chickens; in the horns of our sheep and cattle when nearly
  2697. adult;- so in a state of nature natural selection will be enabled to
  2698. act on and modify organic beings at any age, by the accumulation of
  2699. variations profitable at that age, and by their inheritance at a
  2700. corresponding age. If it profit a plant to have its seeds more and
  2701. more widely disseminated by the wind, I can see no greater
  2702. difficulty in this being effected through natural selection, than in
  2703. the cotton-planter increasing and improving by selection the down in
  2704. the pods on his cotton-trees. Natural selection may modify and adapt
  2705. the larva of an insect to a score of contingencies, wholly different
  2706. from those which concern the mature insect; and these modifications
  2707. may affect, through correlation, the structure of the adult. So,
  2708. conversely, modifications in the adult may affect the structure of the
  2709. larva; but in all cases natural selection will ensure that they
  2710. shall not be injurious: for if they were so, the species would
  2711. become extinct.
  2712.   Natural selection will modify the structure of the young in relation
  2713. to the parent, and of the parent in relation to the young. In social
  2714. animals it will adapt the structure of each individual for the benefit
  2715. of the whole community, if the community profits by the selected
  2716. change. What natural selection cannot do, is to modify the structure
  2717. of one species, without giving it any advantage, for the good Of
  2718. another species; and though statements to this effect may be found
  2719. in works of natural history, I cannot find one case which will bear
  2720. investigation. A structure used only once in an animal's life, if of
  2721. high importance to it, might be modified to any extent by natural
  2722. selection; for instance, the great jaws possessed by certain
  2723. insects, used exclusively for opening the cocoon- or the hard tip to
  2724. the beak of unhatched birds, used for breaking the egg. It has been
  2725. asserted, that of the best short-beaked tumbler-pigeons a greater
  2726. number perish in the egg than are able to get out of it; so that
  2727. fanciers assist in the act of hatching. Now if nature had to make
  2728. the beak of a full-grown pigeon very short for the bird's own
  2729. advantage, the process of modification would be very slow, and there
  2730. would be simultaneously the most rigorous selection of all the young
  2731. birds within the egg, which had the most powerful and hardest beaks,
  2732. for all with weak beaks would inevitably perish; or, more delicate and
  2733. more easily broken shells might be selected, the thickness of the
  2734. shell being known to vary like every other structure.
  2735.   It may be well here to remark that with all beings there must be
  2736. much fortuitous destruction, which can have little or no influence
  2737. on the course of natural selection. For instance a vast number of eggs
  2738. or seeds are annually devoured, and these could be modified through
  2739. natural selection only if they varied in some manner which protected
  2740. them from their enemies. Yet many of these eggs or seeds would
  2741. perhaps, if not destroyed, have yielded individuals better adapted
  2742. to their conditions of life than any of these which happened to
  2743. survive. So again a vast number of mature animals and plants,
  2744. whether or not they be the best adapted to their conditions, must be
  2745. annually destroyed by accidental causes, which would not be in the
  2746. least degree mitigated by certain changes of structure or constitution
  2747. which would in other ways be beneficial to the species. But let the
  2748. destruction of the adults be ever so heavy, if the number which can
  2749. exist in any district be not wholly kept down by such causes,- or
  2750. again let the destruction of eggs or seeds be so great that only a
  2751. hundredth or a thousandth part are developed,- yet of those which do
  2752. survive, the best adapted individuals, supposing that there is any
  2753. variability in favourable direction, will tend to propagate their kind
  2754. in larger numbers than the less well adapted. If the numbers be wholly
  2755. kept down by the causes just indicated, as will often have been the
  2756. case, natural selection will be powerless in certain beneficial
  2757. directions; but this is no valid objection to its efficiency at
  2758. other times and in other ways; for we are far from having any reason
  2759. to suppose that many species ever undergo modification and improvement
  2760. at the same time in the same area.
  2761.  
  2762.   Sexual Selection
  2763.  
  2764.   Inasmuch as peculiarities often appear under domestication in one
  2765. sex and become hereditarily attached to that sex, so no doubt it
  2766. will be under nature. Thus it is rendered possible for the two sexes
  2767. to be modified through natural selection in relation to different
  2768. habits of life, as is sometimes the case; or for one sex to be
  2769. modified in relation to the other sex, as commonly occurs. This
  2770. leads me to say a few words on what I have called Sexual Selection.
  2771. This form of selection depends, not on a struggle for existence in
  2772. relation to other organic beings or to external conditions, but on a
  2773. struggle between the individuals of one sex, generally the males,
  2774. for the possession of the other sex. The result is not death to the
  2775. unsuccessful competitor, but few or no offspring. Sexual selection is,
  2776. therefore, less rigorous than natural selection. Generally, the most
  2777. vigorous males, those which are best fitted for their places in
  2778. nature, will leave most progeny. But in many cases, victory depends
  2779. not so much on general vigor, as on having special weapons, confined
  2780. to the male sex. A hornless stag or spurless cock would have a poor
  2781. chance of leaving numerous offspring. Sexual selection, by always
  2782. allowing the victor to breed, might surely give indomitable courage,
  2783. length to the spur, and strength to the wing to strike in the
  2784. spurred leg, in nearly the same manner as does the brutal
  2785. cockfighter by the careful selection of his best cocks. How low in the
  2786. scale of nature the law of battle descends, I know not; male
  2787. alligators have been described as fighting, bellowing, and whirling
  2788. round, like Indians in a war-dance, for the possession of the females;
  2789. male salmons have been observed fighting all day long; male
  2790. stagbeetles sometimes bear wounds from the huge mandibles of other
  2791. males; the males of certain hymenopterous insects have been frequently
  2792. seen by that inimitable observer M. Fabre, fighting for a particular
  2793. female who sits by, an apparently unconcerned beholder of the
  2794. struggle, and then retires with the conqueror. The war is, perhaps,
  2795. severest between the males of polygamous animals, and these seem
  2796. oftenest provided with special weapons. The males of carnivorous
  2797. animals are already well armed; though to them and to others,
  2798. special means of defence may be given through means of sexual
  2799. selection, as the mane of the lion, and the hooked jaw to the male
  2800. salmon; for the shield may be as important for victory, as the sword
  2801. or spear.
  2802.   Amongst birds, the contest is often of a more peaceful character.
  2803. All those who have attended to the subject, believe that there is
  2804. the severest rivalry between the males of many species to attract,
  2805. by singing, the females. The rock-thrush of Guiana, birds of paradise,
  2806. and some others, congregate; and successive males display with the
  2807. most elaborate care, and show off in the best manner, their gorgeous
  2808. plumage; they likewise perform strange antics before the females,
  2809. which, standing by as spectators, at last choose the most attractive
  2810. partner. Those who have closely attended to birds in confinement
  2811. well know that they often take individual preferences and dislikes:
  2812. thus Sir R. Heron has described how a pied peacock was eminently
  2813. attractive to all his hen birds. I cannot here enter on the
  2814. necessary details; but if man can in a short time give beauty and an
  2815. elegant carriage to his bantams, according to his standard of
  2816. beauty, I can see no good reason to doubt that female birds, by
  2817. selecting, during thousands of generations, the most melodious or
  2818. beautiful males, according to their standard of beauty, might
  2819. produce a marked effect. Some well-known laws, with respect to the
  2820. plumage of male and female birds, in comparison with the plumage of
  2821. the young, can partly be explained through the action of sexual
  2822. selection on variations occurring at different ages, and transmitted
  2823. to the males alone or to both sexes at corresponding ages; but I
  2824. have not space here to enter on this subject.
  2825.   Thus it is, as I believe, that when the males and females of any
  2826. animal have the same general habits of life, but differ in
  2827. structure, colour, or ornament, such differences have been mainly
  2828. caused by sexual selection: that is, by individual males having had,
  2829. in successive generations, some slight advantage over other males,
  2830. in their weapons, means of defence, or charms, which they have
  2831. transmitted to their male offspring alone. Yet, I would not wish to
  2832. attribute all sexual differences to this agency: for we see in our
  2833. domestic animals peculiarities arising and becoming attached to the
  2834. male sex, which apparently have not been augmented through selection
  2835. by man. The tuft of hair on the breast of the wild turkey-cock
  2836. cannot be of any use, and it is doubtful whether it can be
  2837. ornamental in the eyes of the female bird; indeed, had the tuft
  2838. appeared under domestication, it would have been called a monstrosity.
  2839.  
  2840.   Illustrations of the Action of Natural Selection, or the Survival of
  2841. the Fittest
  2842.  
  2843.   In order to make it clear how, as I believe, natural selection acts,
  2844. I must beg permission to give one or two imaginary illustrations.
  2845. Let us take the case of a wolf, which preys on various animals,
  2846. securing some by craft, some by strength, and some by fleetness; and
  2847. let us suppose that the fleetest prey, a deer for instance, had from
  2848. any change in the country increased in numbers, or that other prey had
  2849. decreased in numbers, during that season of the year when the wolf was
  2850. hardest pressed for food. Under such circumstances the swiftest and
  2851. slimmest wolves would have the best chance of surviving and so be
  2852. preserved or selected,- provided always that they retained strength to
  2853. master their prey at this or some other period of the year, when
  2854. they were compelled to prey on other animals. I can see no more reason
  2855. to doubt that this would be the result, than that man should be able
  2856. to improve the fleetness of his greyhounds by careful and methodical
  2857. selection, or by that kind of unconscious selection which follows from
  2858. each man trying to keep the best dogs without any thought of modifying
  2859. the breed. I may add, that, according to Mr. Pierce, there are two
  2860. varieties of the wolf inhabiting the Catskill Mountains, in the United
  2861. States, one with a light greyhound-like form, which pursues deer,
  2862. and the other more bulky, with shorter legs, which more frequently
  2863. attacks the shepherd's flocks.
  2864.   It should be observed that, in the above illustration, I speak of
  2865. the slimmest individual wolves, and not of any single
  2866. strongly-marked variation having been preserved. In former editions of
  2867. this work I sometimes spoke as if this latter alternative had
  2868. frequently occurred. I saw the great importance of individual
  2869. differences, and this led me fully to discuss the results of
  2870. unconscious selection by man, which depends on the preservation of all
  2871. the more or less valuable individuals, and on the destruction of the
  2872. worst. I saw, also, that the preservation in a state of nature of
  2873. any occasional deviation of structure, such as a monstrosity, would be
  2874. a rare event; and that, if at first preserved, it would generally be
  2875. lost by subsequent intercrossing with ordinary individuals.
  2876. Nevertheless, until reading an able and valuable article in the
  2877. North British Review (1867), I did not appreciate how rarely single
  2878. variations, whether slight or strongly-marked, could be.
  2879. perpetuated. The author takes the case of a pair of animals, producing
  2880. during their lifetime two hundred offspring, of which, from various
  2881. causes of destruction, only two on an average survive to procreate
  2882. their kind. This is rather an extreme estimate for most of the
  2883. higher animals, but by no means so for many of the lower organisms. He
  2884. then shows that if a single individual were born, which varied in some
  2885. manner, giving it twice as good a chance of life as that of the
  2886. other individuals, yet the chances would be strongly against its
  2887. survival. Supposing it to survive and to breed, and that half its
  2888. young inherited the favourable variation; still, as the reviewer
  2889. goes on to show, the young would have only a slightly better chance of
  2890. surviving and breeding; and this chance would go on decreasing in
  2891. the succeeding generations. The justice of these remarks cannot, I
  2892. think, be disputed. If, for instance, a bird of some kind could
  2893. procure its food more easily by having its beak curved, and if one
  2894. were born with its beak strongly curved, and which consequently
  2895. flourished, nevertheless there would be a very poor chance of this one
  2896. individual perpetuating its kind to the exclusion of the common
  2897. form; but there can hardly be a doubt, judging by what we see taking
  2898. place under domestication, that this result would follow from the
  2899. preservation during many generations of a large number of
  2900. individuals with more or less strongly curved beaks, and from the
  2901. destruction of a still larger number with the straightest beaks.
  2902.   It should not, however, be overlooked that certain rather strongly
  2903. marked variations, which no one would rank as mere individual
  2904. differences, frequently recur owing to a similar organisation being
  2905. similarly acted on- of which fact numerous instances could be given
  2906. with our domestic productions. In such cases, if the varying
  2907. individual did not actually transmit to its offspring its
  2908. newly-acquired character, it would undoubtedly transmit to them, as
  2909. long as the existing conditions remained the same, a still stronger
  2910. tendency to vary in the same manner. There can also be little doubt
  2911. that the tendency to vary in the same manner has often been so
  2912. strong that all the individuals of the same species have been
  2913. similarly modified without the aid of any form of selection. Or only a
  2914. third, fifth, or tenth part of the individuals may have been thus
  2915. affected, of which fact several instances could be given. Thus Graba
  2916. estimates that about one-fifth of the guillemots in the Faroe
  2917. Islands consist of a variety so well marked, that it was formerly
  2918. ranked as a distinct species under the name of Uria lacrymans. In
  2919. cases of this kind, if the variation were of a beneficial nature,
  2920. the original form would soon be supplanted by the modified form,
  2921. through the survival of the fittest.
  2922.   To the effects of intercrossing in eliminating variations of all
  2923. kinds, I shall have to recur; but it may be here remarked that most
  2924. animals and plants keep to their proper homes, and do not needlessly
  2925. wander about; we see this even with migratory birds, which almost
  2926. always return to the same spot. Consequently each newly-formed variety
  2927. would generally be at first local, as seems to be the common rule with
  2928. varieties in a state of nature; so that similarly modified individuals
  2929. would soon exist in a small body together, and would often breed
  2930. together. If the new variety were successful in its battle for life,
  2931. it would slowly spread from a central district, competing with and
  2932. conquering the unchanged individuals on the margins of an
  2933. ever-increasing circle.
  2934.   It may be worth while to give another and more complex
  2935. illustration of the action of natural selection. Certain plants
  2936. excrete sweet juice, apparently for the sake of eliminating
  2937. something injurious from the sap: this is effected, for instance, by
  2938. glands at the base of the stipules in some Leguminosae and at the
  2939. backs of the leaves of the common laurel. This juice, though small
  2940. in quantity, is greedily sought by insects; but their visits do not in
  2941. any way benefit the plant. Now, let us suppose that the juice or
  2942. nectar was excreted from the inside of the flowers of a certain number
  2943. of plants of any species. Insects in seeking the nectar would get
  2944. dusted with pollen, and would often transport it from one flower to
  2945. another. The flowers of two distinct individuals of the same species
  2946. would thus get crossed; and the act of crossing, as can be fully
  2947. proved, gives rise to vigorous seedlings which consequently would have
  2948. the best chance of flourishing and surviving The plants which produced
  2949. flowers with the largest glands or nectaries, excreting most nectar,
  2950. would oftenest be visited by insects, and would oftenest be crossed;
  2951. and so in the long run would gain the upper hand and form a local
  2952. variety. The flowers, also, which had their stamens and pistils
  2953. placed, in relation to the size and habits of the particular insects
  2954. which visited them, so as to favour in any degree the transportal of
  2955. the pollen, would likewise be favoured. We might have taken the case
  2956. of insects visiting flowers for the sake of collecting pollen
  2957. instead of nectar; and as pollen is formed for the sole purpose of
  2958. fertilisation, its destruction appears to be a simple loss to the
  2959. plant; yet if a little pollen were carried, at first occasionally
  2960. and then habitually, by the pollen-devouring insects from flower to
  2961. flower, and a cross thus effected, although nine-tenths of the
  2962. pollen were destroyed it might still be a great gain to the plant to
  2963. be thus robbed; and the individuals which produced more and more
  2964. pollen, and had larger anthers, would be selected.
  2965.   When our plant, by the above process long continued, had been
  2966. rendered highly attractive to insects, they would, unintentionally
  2967. on their part, regularly carry pollen from flower to flower; and
  2968. that they do this effectually, I could easily show by many striking
  2969. facts. I will give only one, as likewise illustrating one step in
  2970. the separation of the sexes of plants. Some holly-trees bear only male
  2971. flowers, which have four stamens producing a rather small quantity
  2972. of pollen, and a rudimentary pistil; other holly-trees bear only
  2973. female flowers; these have a full-sized pistil, and four stamens
  2974. with shrivelled anthers, in which not a grain of pollen can be
  2975. detected. Having found a female tree exactly sixty yards from a male
  2976. tree, I put the stigmas of twenty flowers, taken from different
  2977. branches, under the microscope, and on all, without exception, there
  2978. were a few pollen grains, and on some a profusion. As the wind had set
  2979. for several days from the female to the male tree, the pollen could
  2980. not thus have been carried. The weather had been cold and
  2981. boisterous, and therefore not favourable to bees, nevertheless every
  2982. female flower which I examined had been effectually fertilised by
  2983. the bees, which had flown from tree to tree in search of nectar. But
  2984. to return to our imaginary case: as soon as the plant had been
  2985. rendered so highly attractive to insects that pollen was regularly
  2986. carried from flower to flower, another process might commence. No
  2987. naturalist doubts the advantage of what has been called the
  2988. "physiological division of labour"; hence we may believe that it would
  2989. be advantageous to a plant to produce stamens alone in one flower or
  2990. on one whole plant, and pistils alone in another flower or on
  2991. another plant. In plants under culture and placed under new conditions
  2992. of life, sometimes the male organs and sometimes the female organs
  2993. become more or less impotent; now if we suppose this to occur in
  2994. ever so slight a degree under nature, then, as pollen is already
  2995. carried regularly from flower to flower, and as a more complete
  2996. separation of the sexes of our plant would be advantageous on the
  2997. principle of the division of labour, individuals with this tendency
  2998. more and more increased, would be continually favoured or selected,
  2999. until at last a complete separation of the sexes might be effected. It
  3000. would take up too much space to show the various steps, through
  3001. dimorphism and other means, by which the separation of the sexes in
  3002. plants of various kinds is apparently now in progress; but I may add
  3003. that some of the species of holly in North America, are, according
  3004. to Asa Gray, in an exactly intermediate condition, or, as he expresses
  3005. it, are more or less dioeciously polygamous.
  3006.   Let us now turn to the nectar-feeding insects; we may suppose the
  3007. plant, of which we have been slowly increasing the nectar by continued
  3008. selection, to be a common plant; and that certain insects depended
  3009. in main part on its nectar for food. I could give many facts showing
  3010. how anxious bees are to save time: for instance, their habit of
  3011. cutting holes and sucking the nectar at the bases of certain
  3012. flowers, which, with a very little more trouble, they can enter by the
  3013. mouth. Bearing such facts in mind, it may be believed that under
  3014. certain circumstances individual differences in the curvature or
  3015. length of the proboscis, &c., too slight to be appreciated by us,
  3016. might profit a bee or other insect, so that certain individuals
  3017. would be able to obtain their food more quickly than others; and
  3018. thus the communities to which they belonged would flourish and throw
  3019. off many swarms inheriting the same peculiarities. The tubes of the
  3020. corolla of the common red and incarnate clovers (Trifolium pratense
  3021. and incarnatum) do not on a hasty glance appear to differ in length;
  3022. yet the hive-bee can easily suck the nectar out of the incarnate
  3023. clover, but not out of the common red clover, which is visited by
  3024. humble-bees alone; so that whole fields of red clover offer in vain an
  3025. abundant supply of precious nectar to the hive-bee. That this nectar
  3026. is much liked by the hive-bee is certain; for I have repeatedly
  3027. seen, but only in the autumn, many hive-bees sucking the flowers
  3028. through holes bitten in the base of the tube by humble-bees. The
  3029. difference in the length of the corolla in the two kinds of clover,
  3030. which determines the visits of the hive-bee, must be very trifling;
  3031. for I have been assured that when red clover has been mown, the
  3032. flowers of the second crop are somewhat smaller, and that these are
  3033. visited by many hive-bees. I do not know whether this statement is
  3034. accurate; nor whether another published statement can be trusted,
  3035. namely, that the Ligurian bee which is generally considered a mere
  3036. variety of the common hive-bee, and which freely crosses with it, is
  3037. able to reach and suck the nectar of the red clover. Thus, in a
  3038. country where this kind of clover abounded, it might be a great
  3039. advantage to the hive-bee to have a slightly longer or differently
  3040. constructed proboscis. On the other hand, as the fertility of this
  3041. clover absolutely depends on bees visiting the flowers, if humble-bees
  3042. were to become rare in any country, it might be a great advantage to
  3043. the plant to have a, shorter or more deeply divided corolla, so that
  3044. the hive-bees should be enabled to suck its flowers. Thus I can
  3045. understand how a flower and a bee might slowly become, either
  3046. simultaneously or one after the other, modified and adapted to each
  3047. other in the most perfect manner, by the continued preservation of all
  3048. the individuals which presented slight deviations of structure
  3049. mutually favourable to each other.
  3050.   I am well aware that this doctrine of natural selection, exemplified
  3051. in the above imaginary instances, is open to the same objections which
  3052. were first urged against Sir Charles Lyell's noble views on "the
  3053. modern changes of the earth, as illustrative of geology"; but we now
  3054. seldom hear the agencies which we see still at work, spoken of as
  3055. trifling or insignificant, when used in explaining the excavation of
  3056. the deepest valleys or the formation of long lines of inland cliffs.
  3057. Natural selection acts only by the preservation and accumulation of
  3058. small inherited modifications, each profitable to the preserved being;
  3059. and as modern geology has almost banished such views as the excavation
  3060. of a great valley by a single diluvial wave, so will natural selection
  3061. banish the belief of the continued creation of new organic beings,
  3062. or of any great and sudden modification in their structure.
  3063.  
  3064.   On the Intercrossing of Individuals
  3065.  
  3066.   I must here introduce a short digression. In the case of animals and
  3067. plants with separated sexes, it is of course obvious that two
  3068. individuals must always (with the exception of the curious and not
  3069. well-understood cases of parthenogenesis) unite for each birth; but in
  3070. the case of hermaphrodites this is far from obvious. Nevertheless
  3071. there is reason to believe that with all hermaphrodites two
  3072. individuals, either occasionally or habitually, concur for the
  3073. reproduction of their kind. This view was long ago doubtfully
  3074. suggested by Sprengel, Knight and Kolreuter. We shall presently see
  3075. its importance; but I must here treat the subject with extreme
  3076. brevity, though I have the materials prepared for an ample discussion.
  3077. All vertebrate animals, all insects, and some other large groups of
  3078. animals, pair for each birth. Modern research has much diminished
  3079. the number of supposed hermaphrodites, and of real hermaphrodites a
  3080. large number pair; that is, two individuals regularly unite for
  3081. reproduction, which is all that concerns us. But still there are
  3082. many hermaphrodite animals which certainly do not habitually pair, and
  3083. a vast majority of plants are hermaphrodites. What reason, it may be
  3084. asked, is there for supposing in these cases that two individuals ever
  3085. concur in reproduction? As it is impossible here to enter on
  3086. details, I must trust to some general considerations alone.
  3087.   In the first place, I have collected so large a body of facts, and
  3088. made so many experiments, showing, in accordance with the almost
  3089. universal belief of breeders, that with animals and plants a cross
  3090. between different varieties, or between individuals of the same
  3091. variety but of another strain, gives vigour and fertility to the
  3092. offspring; and on the other hand, that close interbreeding
  3093. diminishes vigour and fertility; that these facts alone incline me
  3094. to believe that it is a general law of nature that no organic being
  3095. fertilises itself for a perpetuity of generations; but that a cross
  3096. with another individual is occasionally- perhaps at long intervals
  3097. of time- indispensable.
  3098.   On the belief that this is a law of nature, we can, I think,
  3099. understand several large classes of facts, such as the following,
  3100. which on any other view are inexplicable. Every hybridizer knows how
  3101. unfavourable exposure to wet is to the fertilisation of a flower,
  3102. yet what a multitude of flowers have their anthers and stigmas fully
  3103. exposed to the weather! If an occasional cross be indispensable,
  3104. notwithstanding that the plant's own anthers and pistil stand so
  3105. near each other as almost to insure self-fertilisation, the fullest
  3106. freedom for the entrance of pollen from another individual will
  3107. explain the above state of exposure of the organs. Many flowers, on
  3108. the other hand, have their organs of fructification closely
  3109. enclosed, as in the great papilionaceous or pea-family; but these
  3110. almost invariably present beautiful and curious adaptations in
  3111. relation to the visits of insects. So necessary are the visits of bees
  3112. to many papilionaceous flowers, that their fertility is greatly
  3113. diminished if these visits be prevented. Now, it is scarcely
  3114. possible for insects to fly from flower and flower, and not to carry
  3115. pollen from one to the other, to the great good of the plant.
  3116. Insects act like a camel-hair pencil, and it is sufficient to ensure
  3117. fertilisation, just to touch with the same brush the anthers of one
  3118. flower and then the stigma of another; but it must not be supposed
  3119. that bees would thus produce a multitude of hybrids between distinct
  3120. species; for if a plant's own pollen and that from another species are
  3121. placed on the same stigma, the former is so prepotent that it
  3122. invariably and completely destroys, as has been shown by Gartner,
  3123. the influence of the foreign pollen.
  3124.   When the stamens of a flower suddenly spring towards the pistil,
  3125. or slowly move one after the other towards it, the contrivance seems
  3126. adapted solely to ensure self-fertilisation; and no doubt it is useful
  3127. for this end: but the agency of insects is often required to cause the
  3128. stamens to spring forward, as Kolreuter has shown to be the case
  3129. with the barberry; and in this very genus, which seems to have a
  3130. special contrivance for self-fertilisation, it is well known that,
  3131. if closely allied forms or varieties are planted near each other, it
  3132. is hardly possible to raise pure seedlings, so largely do they
  3133. naturally cross. In numerous other cases, far from
  3134. self-fertilisation being favoured, there are special contrivances
  3135. which effectually prevent the stigma receiving pollen from its own
  3136. flower, as I could show from the works of Sprengel and others, as well
  3137. as from my own observations: for instance, in Lobelia fulgens, there
  3138. is a really beautiful and elaborate contrivance by which all the
  3139. infinitely numerous pollen-granules are swept out of the conjoined
  3140. anthers of each flower, before the stigma of that individual flower is
  3141. ready to receive them; and as this flower is never visited, at least
  3142. in my garden, by insects, it never sets a seed, though by placing
  3143. pollen from one flower on the stigma of another, I raise plenty of
  3144. seedlings. Another species of Lobelia which is visited by bees,
  3145. seeds freely in my garden. In very many other cases, though there is
  3146. no special mechanical contrivance to prevent the stigma receiving
  3147. pollen from the same flower, yet, as Sprengel, and more recently
  3148. Hildebrand, and others, have shown, and as I can confirm, either the
  3149. anthers burst before the stigma is ready for fertilisation, or the
  3150. stigma is ready before the pollen of that flower is ready, so that
  3151. these so-named dichogamous plants have in fact separated sexes, and
  3152. must habitually be crossed. So it is with the reciprocally dimorphic
  3153. and trimorphic plants previously alluded to. How strange are these
  3154. facts! How strange that the pollen and stigmatic surface of the same
  3155. flower, though placed so close together, as if for the very purpose of
  3156. self-fertilisation, should be in so many cases mutually useless to
  3157. each other! How simply are these facts explained on the view of an
  3158. occasional cross with a distinct individual being advantageous or
  3159. indispensable!
  3160.   If several varieties of the cabbage, radish, onion, and of some
  3161. other plants, be allowed to seed near each other, a large majority
  3162. of the seedlings thus raised turn out, as I have found, mongrels:
  3163. for instance, I raised 233 seedling cabbages from some plants of
  3164. different varieties growing near each other, and of these only 78 were
  3165. true to their kind, and some even of these were not perfectly true.
  3166. Yet the pistil of each cabbage-flower is surrounded not only by its
  3167. own six stamens but by those of the many other flowers on the same
  3168. plant; and the pollen of each flower readily gets on its own stigma
  3169. without insect agency; for I have found that plants carefully
  3170. protected from insects produce the full number of pods. How, then,
  3171. comes it that such a vast number of the seedlings are mongrelized?
  3172. It must arise from the pollen of a distinct variety having a prepotent
  3173. effect over the flower's own pollen; and that this is part of the
  3174. general law of good being derived from the intercrossing of distinct
  3175. individuals of the same species. When distinct species are crossed the
  3176. case is reversed, for a plant's own pollen is almost always
  3177. prepotent over foreign pollen; but to this subject we shall return
  3178. in a future chapter.
  3179.   In the case of a large tree covered with innumerable flowers, it may
  3180. be objected that pollen could seldom be carried from tree to tree, and
  3181. at most only from flower to flower on the same tree; and flowers on
  3182. the same tree can be considered as distinct individuals only in a
  3183. limited sense. I believe this objection to be valid, but that nature
  3184. has largely provided against it by giving to trees a strong tendency
  3185. to bear flowers with separated sexes. When the sexes are separated,
  3186. although the male and female flowers may be produced on the same tree,
  3187. pollen must be regularly carried from flower to flower; and this
  3188. will give a better chance of pollen being occasionally carried from
  3189. tree to tree. That trees belonging to all Orders have their sexes more
  3190. often separated than other plants, I find to be the case in this
  3191. country; and at my request Dr. Hooker tabulated the trees of New
  3192. Zealand, and Dr. Asa Gray those of the United States, and the result
  3193. was as I anticipated. On the other hand, Dr. Hooker informs me that
  3194. the rule does not hold good in Australia but if most of the Australian
  3195. trees are dichogamous, the same result would follow as if they bore
  3196. flowers with separated sexes. I have made these few remarks on trees
  3197. simply to call attention to the subject.
  3198.   Turning for a brief space to animals: various terrestrial species
  3199. are hermaphrodites, such as the land-mollusca and earth-worms; but
  3200. these all pair. As yet I have not found a single terrestrial animal
  3201. which can fertilise itself. This remarkable fact, which offers so
  3202. strong a contrast with terrestrial plants, is intelligible on the view
  3203. of an occasional cross being indispensable; for owing to the nature of
  3204. the fertilising element there are no means, analogous to the action of
  3205. insects and of the wind with plants, by which an occasional cross
  3206. could be effected with terrestrial animals without the concurrence
  3207. of two individuals. Of aquatic animals, there are many
  3208. self-fertilizing hermaphrodites; but here the currents of water
  3209. offer an obvious means for an occasional cross. As in the case of
  3210. flowers, I have as yet failed, after consultation with one of the
  3211. highest authorities, namely, Professor Huxley, to discover a single
  3212. hermaphrodite animal with the organs of reproduction so perfectly
  3213. enclosed that access from without, and the occasional influence of a
  3214. distinct individual, can be shown to be physically impossible.
  3215. Cirripedes long appeared to me to present, under this point of view, a
  3216. case of great difficulty; but I have been enabled, by a fortunate
  3217. chance, to prove that two individuals, though both are
  3218. self-fertilising hermaphrodites, do sometimes cross.
  3219.   It must have struck most naturalists as a strange anomaly that, both
  3220. with animals and plants, some species of the same family and even of
  3221. the same genus, though agreeing closely with each other in their whole
  3222. organisation, are hermaphrodites, and some unisexual. But if, in fact,
  3223. all hermaphrodites do occasionally intercross, the difference
  3224. between them and unisexual species is, as far as function is
  3225. concerned, very small.
  3226.   From these several considerations and from the many special facts
  3227. which I have collected, but which I am unable here to give, it appears
  3228. that with animals and plants an occasional intercross between distinct
  3229. individuals is a very general, if not universal, law of nature.
  3230.  
  3231.   Circumstances favourable for the production of new forms through
  3232. Natural Selection
  3233.  
  3234.   This is an extremely intricate subject. A great amount of
  3235. variability, under which term individual differences are always
  3236. included, will evidently be favourable. A large number of individuals,
  3237. by giving a better chance within any given period for the appearance
  3238. of profitable variations, will compensate for a lesser amount of
  3239. variability in each individual, and is, I believe, a highly
  3240. important element of success. Though Nature grants long periods of
  3241. time for the work of natural selection, she does not grant an
  3242. indefinite period; for as all organic beings are striving to seize
  3243. on each place in the economy of nature, if any one species does not
  3244. become modified and improved in a corresponding degree with its
  3245. competitors, it will be exterminated. Unless favourable variations
  3246. be inherited by some at least of the offspring, nothing can be
  3247. effected by natural selection. The tendency to reversion may often
  3248. check or prevent the work; but as this tendency has not prevented
  3249. man from forming by selection numerous domestic races, why should it
  3250. prevail against natural selection?
  3251.   In the case of methodical selection, a breeder selects for some
  3252. definite object, and if the individuals be allowed freely to
  3253. intercross, his work will completely fail. But when many men,
  3254. without intending to alter the breed, have a nearly common standard of
  3255. perfection, and all try to procure and breed from the best animals,
  3256. improvement surely but slowly follows from this unconscious process of
  3257. selection, notwithstanding that there is no separation of selected
  3258. individuals. Thus it will be under nature; for within a confined area,
  3259. with some place in the natural polity not perfectly occupied, all
  3260. the individuals varying in the right direction, though in different
  3261. degrees, will tend to be preserved. But if the area be large, its
  3262. several districts will almost certainly present different conditions
  3263. of life; and then, if the same species undergoes modification in
  3264. different districts, the newly-formed varieties will intercross on the
  3265. confines of each. But we shall see in the sixth chapter that
  3266. intermediate varieties, inhabiting intermediate districts, will in the
  3267. long run generally be supplanted by one of the adjoining varieties.
  3268. Intercrossing will chiefly affect those animals which unite for each
  3269. birth and wander much, and which do not breed at a very quick rate.
  3270. Hence with animals of this nature, for instance, birds, varieties will
  3271. generally be confined to separated countries; and this I find to be
  3272. the case. With hermaphrodite organisms which cross only
  3273. occasionally, and likewise with animals which unite for each birth,
  3274. but which wander little and can increase at a rapid rate, a new and
  3275. improved variety might be quickly formed on any one spot, and might
  3276. there maintain itself in a body and afterwards spread, so that the
  3277. individuals of the new variety would chiefly cross together. On this
  3278. principle, nurserymen always prefer saving seed from a large body of
  3279. plants, as the chance of intercrossing is thus lessened.
  3280.   Even with animals which unite for each birth, and which do not
  3281. propagate rapidly, we must not assume that free intercrossing would
  3282. always eliminate the effects of natural selection; for I can bring
  3283. forward a considerable body of facts showing that within the same
  3284. area, two varieties of the same animal may long remain distinct,
  3285. from haunting different stations, from breeding at slightly
  3286. different seasons, or from the individuals of each variety
  3287. preferring to pair together.
  3288.   Intercrossing plays a very important part in nature by keeping the
  3289. individuals of the same species, or of the same variety, true and
  3290. uniform in character. It will obviously thus act far more
  3291. efficiently with those animals which unite for each birth; but, as
  3292. already stated, we have reason to believe that occasional intercrosses
  3293. take place with all animals and plants. Even if these take place
  3294. only at long intervals of time, the young thus produced will gain so
  3295. much in vigour and fertility over the offspring from long-continued
  3296. self-fertilisation, that they will have a better chance of surviving
  3297. and propagating their kind; and thus in the long run the influence
  3298. of crosses, even at rare intervals, will be great. With respect to
  3299. organic beings extremely low in the scale, which do not propagate
  3300. sexually, nor conjugate, and which cannot possibly intercross,
  3301. uniformity of character can be retained by them under the same
  3302. conditions of life, only through the principle of inheritance, and
  3303. through natural selection which will destroy any individuals departing
  3304. from the proper type. If the conditions of life change and the form
  3305. undergoes modification, uniformity of character can be given to the
  3306. modified offspring, solely by natural selection preserving similar
  3307. favourable variations.
  3308.   Isolation, also, is an important element in the modification of
  3309. species through natural selection. In a confined or isolated area,
  3310. if not very large, the organic and inorganic conditions of life will
  3311. generally be almost uniform; so that natural selection will tend to
  3312. modify all the varying individuals of the same species in the same
  3313. manner. Intercrossing with the inhabitants of the surrounding
  3314. districts will, also, be thus prevented. Moritz Wagner has lately
  3315. published an interesting essay on this subject, and has shown that the
  3316. service rendered by isolation in preventing crosses between
  3317. newly-formed varieties is probably greater even than I supposed. But
  3318. from reasons already assigned I can by no means agree with this
  3319. naturalist, that migration and isolation are necessary elements for
  3320. the formation of new species. The importance of isolation is
  3321. likewise great in preventing, after any physical change in the
  3322. conditions, such as of climate, elevation of the land, &c., the
  3323. immigration of better adapted organisms; and thus new places in the
  3324. natural economy of the district will be left open to be filled up by
  3325. the modification of the old inhabitants. Lastly, isolation will give
  3326. time for a new variety to be improved at a slow rate; and this may
  3327. sometimes be of much importance. If, however, an isolated area be very
  3328. small, either from being surrounded by barriers, or from having very
  3329. peculiar physical conditions, the total number of the inhabitants will
  3330. be small; and this will retard the production of new species through
  3331. natural selection, by decreasing the chances of favourable
  3332. variations arising.
  3333.   The mere lapse of time by itself does nothing, either for or against
  3334. natural selection. I state this because it has been erroneously
  3335. asserted that the element of time has been assumed by me to play an
  3336. all-important part in modifying species, as if all the forms of life
  3337. were necessarily undergoing change through some innate law. Lapse of
  3338. time is only so far important, and its importance in this respect is
  3339. great, that it gives a better chance of beneficial variations
  3340. arising and of their being selected, accumulated, and fixed. It
  3341. likewise tends to increase the direct action of the physical
  3342. conditions of life, in relation to the constitution of each organism.
  3343.   If we turn to nature to test the truth of these remarks, and look at
  3344. any small isolated area, such as an oceanic island, although the
  3345. number of species inhabiting it is small, as we shall see in our
  3346. chapter on Geographical Distribution; yet of these species a very
  3347. large proportion are endemic,- that is, have been produced there and
  3348. nowhere else in the world. Hence an oceanic island at first sight
  3349. seems to have been highly favourable for the production of new
  3350. species. But we may thus deceive ourselves, for to ascertain whether
  3351. small isolated area, or a large open area like a continent has been
  3352. most favourable for the production of new organic forms, we ought to
  3353. make the comparison within equal times; and this we are incapable of
  3354. doing.
  3355.   Although isolation is of great importance in the production of new
  3356. species, on the whole I am inclined to believe that largeness of
  3357. area is still more important, especially for the production of species
  3358. which shall prove capable of enduring for a long period, and of
  3359. spreading widely. Throughout a great and open area, not only will
  3360. there be a better chance of favourable variations, arising from the
  3361. large number of individuals of the same species there supported, but
  3362. the conditions of life are much more complex from the large number
  3363. of already existing species; and if some of these many species
  3364. become modified and improved, others will have to be improved in a
  3365. corresponding degree, or they will be exterminated. Each new form,
  3366. also, as soon as it has been much improved, will be able to spread
  3367. over the open and continuous area, and will thus come into competition
  3368. with many other forms. Moreover, great areas, though now continuous,
  3369. will often, owing to former oscillations of level, have existed in a
  3370. broken condition; so that the good effects of isolation will
  3371. generally, to a certain extent, have concurred. Finally, I conclude
  3372. that, although small isolated areas have been in some respects
  3373. highly favourable for the production of new species, yet that the
  3374. course of modification will generally have been more rapid on large
  3375. areas; and what is more important, that the new forms produced on
  3376. large areas, which already have been victorious over many competitors,
  3377. will be those that will spread most widely, and will give rise to
  3378. the greatest number of new varieties and species. They will thus
  3379. play a more important part in the changing history of the organic
  3380. world.
  3381.   In accordance with this view, we can, perhaps, understand some facts
  3382. which will be again alluded to in our chapter on Geographical
  3383. Distribution; for instance, the fact of the productions of the smaller
  3384. continent of Australia now yielding before those of the larger
  3385. Europaeo-Asiatic area. Thus, also, it is that continental
  3386. productions have everywhere become so largely naturalised on
  3387. islands. On a small island, the race for life will have been less
  3388. severe, and there will have been less modification and less
  3389. extermination. Hence, we can understand how it is that the flora of
  3390. Madeira, according to Oswald Heer, resembles to a certain extent the
  3391. extinct tertiary flora of Europe. All fresh-water basins, taken
  3392. together, make a small area compared with that of the sea or of the
  3393. land. Consequently, the competition between fresh-water productions
  3394. will have been less severe than elsewhere; new forms will have been
  3395. then more slowly produced, and old forms more slowly exterminated. And
  3396. it is in fresh-water basins that we find seven genera of Ganoid
  3397. fishes, remnants of a once preponderant order: and in fresh water we
  3398. find some of the most anomalous forms now known in the world as the
  3399. Ornithorhynchus and Lepidosiren which, like fossils, connect to a
  3400. certain extent orders at present widely sundered in the natural scale.
  3401. These anomalous forms may be called living fossils; they have
  3402. endured to the present day, from having inhabited a confined area, and
  3403. from having been exposed to less varied, and therefore less severe,
  3404. competition.
  3405.   To sum up, as far as the extreme intricacy of the subject permits,
  3406. the circumstances favourable and unfavourable for the reduction of new
  3407. species through natural selection. I conclude that for terrestrial
  3408. productions a large continental area, which has undergone many
  3409. oscillations of level, will have been the most favourable for the
  3410. production of many new forms of life, fitted to endure for a long time
  3411. and to spread widely. Whilst the area existed as a continent, the
  3412. inhabitants will have been numerous in individuals and kinds, and will
  3413. have been subjected to severe competition. When converted by
  3414. subsidence into large separate islands, there will still have
  3415. existed many individuals of the same species on each island:
  3416. intercrossing on the confines of the range of each new species will
  3417. have been checked: after physical changes of any kind, immigration
  3418. will have been prevented, so that new places in the polity of each
  3419. island will have had to be filled up by the modification of the old
  3420. inhabitants; and time will have been allowed for the varieties in each
  3421. to become well modified and perfected. When, by renewed elevation, the
  3422. islands were reconverted into a continental area, there will again
  3423. have been very severe competition: the most favoured or improved
  3424. varieties will have been enabled to spread: there will have been
  3425. much extinction of the less improved forms, and the relative
  3426. proportional numbers of the various inhabitants of the reunited
  3427. continent will again have been changed; and again there will have been
  3428. a fair field for natural selection to improve still further the
  3429. inhabitants, and thus to produce new species.
  3430.   That natural selection generally acts with extreme slowness I
  3431. fully admit. It can act only when there are places in the natural
  3432. polity of a district which can be better occupied by the
  3433. modification of some of its existing inhabitants. The occurrence of
  3434. such places will often depend on physical changes, which generally
  3435. take place very slowly, and on the immigration of better adapted forms
  3436. being prevented. As some few of the old inhabitants become modified,
  3437. the mutual relations of others will often be disturbed; and this
  3438. will create new places, ready to be filled up by better adapted forms,
  3439. but all this will take place very slowly. Although the individuals
  3440. of the same species differ in some slight degree from each other, it
  3441. would often be long before differences of the right nature in
  3442. various parts of the organisation might occur. The result would
  3443. often be greatly retarded by free intercrossing. Many will exclaim
  3444. that these several causes are amply sufficient to neutralise the power
  3445. of natural selection. I do not believe so. But I do believe that
  3446. natural selection will generally act very slowly, only at long
  3447. intervals of time, and only on a few of the inhabitants of the same
  3448. region. I further believe that these slow, intermittent results accord
  3449. well with what geology tells us of the rate and manner at which the
  3450. inhabitants of the world have changed.
  3451.   Slow though the process of selection may be, if feeble man can do
  3452. much by artificial selection, I can see no limit to the amount of
  3453. change, to the beauty and complexity of the coadaptations between
  3454. all organic beings, one with another and with their physical
  3455. conditions of life, which may have been effected in the long course of
  3456. time through nature's power of selection, that is by the survival of
  3457. the fittest.
  3458.  
  3459.   Extinction caused by Natural Selection
  3460.  
  3461.   This subject will he more fully discussed in our chapter on Geology;
  3462. but it must here be alluded to from being intimately connected with
  3463. natural selection. Natural selection acts solely through the
  3464. preservation of variations in some way advantageous, which
  3465. consequently endure. Owing to the high geometrical rate of increase of
  3466. all organic beings, each area is already fully stocked with
  3467. inhabitants; and it follows from this, that as the favoured forms
  3468. increase in number, so, generally, will the less favoured decrease and
  3469. become rare. Rarity, as geology tells us, is the precursor to
  3470. extinction. We can see that any form which is represented by few
  3471. individuals will run a good chance of utter extinction, during great
  3472. fluctuations in the nature of the seasons, or from a temporary
  3473. increase in the number of its enemies. But we may go further than
  3474. this; for, as new forms are produced, unless we admit that specific
  3475. forms can go on indefinitely increasing in number, many old forms must
  3476. become extinct. That the number of specific forms has not indefinitely
  3477. increased, geology plainly tells us; and we shall presently attempt to
  3478. show why it is that the number of species throughout the world has not
  3479. become immeasurably great.
  3480.   We have seen that the species which are most numerous in individuals
  3481. have the best chance of producing favourable variations within any
  3482. given period. We have evidence of this, in the facts stated in the
  3483. second chapter showing that it is the common and diffused or
  3484. dominant species which offer the greatest number of recorded
  3485. varieties. Hence, rare species will be less quickly modified or
  3486. improved within any given period; they will consequently be beaten
  3487. in the race for life by the modified and improved descendants of the
  3488. commoner species.
  3489.   From these several considerations I think it inevitably follows,
  3490. that as new species in the course of time are formed through natural
  3491. selection, others will become rarer and rarer, and finally extinct.
  3492. The forms which stand in closest competition with those undergoing
  3493. modification and improvement will naturally suffer most. And we have
  3494. seen in the chapter on the Struggle for Existence that it is the
  3495. most closely-allied forms,- varieties of the same species, and species
  3496. of the same genus or of related genera,- which, from having nearly the
  3497. same structure, constitution, and habits, generally come into the
  3498. severest competition with each other; consequently, each new variety
  3499. or species, during the progress of its formation, will generally press
  3500. hardest on its nearest kindred, and tend to exterminate them. We see
  3501. the same process of extermination amongst our domesticated
  3502. productions, through the selection of improved forms by man. Many
  3503. curious instances could be given showing how quickly new breeds of
  3504. cattle, sheep, and other animals, and varieties of flowers, take the
  3505. place of older and inferior kinds. In Yorkshire, it is historically
  3506. known that the ancient black cattle were displaced by the
  3507. long-horns, and that these "were swept away by the shorthorns" (I
  3508. quote the words of an agricultural writer) "as if by some murderous
  3509. pestilence."
  3510.  
  3511.   Divergence of Character
  3512.  
  3513.   The principle, which I have designated by this term, is of high
  3514. importance, and explains, as I believe, several important facts. In
  3515. the first place, varieties, even strongly-marked ones, though having
  3516. somewhat of the character of species- as is shown by the hopeless
  3517. doubts in many cases how to rank them- yet certainly differ far less
  3518. from each other than do good and distinct species. Nevertheless,
  3519. according to my view, varieties are species in the process of
  3520. formation, or are, as I have called them, incipient species. How,
  3521. then, does the lesser difference between varieties become augmented
  3522. into the greater difference between species? That this does habitually
  3523. happen, we must infer from most of the innumerable species
  3524. throughout nature presenting well-marked differences; whereas
  3525. varieties, the supposed prototypes and parents of future well-marked
  3526. species, present slight and ill-defined differences. Mere chance, as
  3527. we may call it, might cause one variety to differ in some character
  3528. from its parents, and the offspring of this variety again to differ
  3529. from its parent in the very same character and in a greater degree;
  3530. but this alone would never account for so habitual and large a
  3531. degree of difference as that between the species of the same genus.
  3532.   As has always been my practice, I have sought light on this head
  3533. from our domestic productions. We shall here find something analogous.
  3534. It will be admitted that the production of races so different as
  3535. short-horn and Hereford cattle, race and cart horses, the several
  3536. breeds of pigeons, &c., could never have been effected by the mere
  3537. chance accumulation of similar variations during many successive
  3538. generations. In practice, a fancier is, for instance, struck by a
  3539. pigeon having a slightly shorter beak; another fancier is struck by
  3540. a pigeon having a rather longer beak; and on the acknowledged
  3541. principle that "fanciers do not and will not admire a medium standard,
  3542. but like extremes," they both go on (as has actually occurred with the
  3543. sub-breeds of the tumbler-pigeon) choosing and breeding from birds
  3544. with longer and longer beaks, or with shorter and shorter beaks.
  3545. Again, we may suppose that at an early period of history, the men of
  3546. one nation or district required swifter horses, whilst those of
  3547. another required stronger and bulkier horses. The early differences
  3548. would be very slight; but, in the course of time from the continued
  3549. selection of swifter horses in the one case, and of stronger ones in
  3550. the other, the differences would become greater, and would be noted as
  3551. forming two sub-breeds. Ultimately, after the lapse of centuries,
  3552. these sub-breeds would become converted into two well-established
  3553. and distinct breeds. As the differences became greater, the inferior
  3554. animals with intermediate characters, being neither swift nor very
  3555. strong, would not have been used for, breeding, and will thus have
  3556. tended to disappear. Here, then, we see in man's productions the
  3557. action of what may be called the principle of divergence, causing
  3558. differences, at first barely appreciable, steadily to increase, and
  3559. the breeds to diverge in character, both from each other and from
  3560. their common parent.
  3561.   But how, it may be asked, can any analogous principle apply in
  3562. nature? I believe it can and does apply most efficiently (though it
  3563. was a long time before I saw how), from the simple circumstance that
  3564. the more diversified the descendants from any one species become in
  3565. structure, constitution, and habits, by so much will they be better
  3566. enabled to seize on many and widely diversified places in the polity
  3567. of nature, and so be enabled to increase in numbers.
  3568.   We can clearly discern this in the case of animals with simple
  3569. habits. Take the case of a carnivorous quadruped, of which the
  3570. number that can be supported in any country has long ago arrived at
  3571. its full average. If its natural power of increase be allowed to
  3572. act, it can succeed in increasing (the country not undergoing any
  3573. change in conditions) only by its varying descendants seizing on
  3574. places at present occupied by other animals: some of them, for
  3575. instance, being enabled to feed on new kinds of prey, either dead or
  3576. alive; some inhabiting new stations, climbing trees, frequenting
  3577. water, and some perhaps becoming less carnivorous. The more
  3578. diversified in habits and structure the descendants of our carnivorous
  3579. animals become, the more places they will be enabled to occupy. What
  3580. applies to one animal will apply throughout all time to all animals-
  3581. that is, if they vary- for otherwise natural selection can effect
  3582. nothing. So it will be with plants. It has been experimentally proved,
  3583. that if a plot of ground be sown with one species of grass, and a
  3584. similar plot be sown with several distinct genera of grasses, a
  3585. greater number of plants and a greater weight of dry herbage can be
  3586. raised in the latter than in the former case. The same has been
  3587. found to hold good when one variety and several mixed varieties of
  3588. wheat have been sown on equal spaces of ground. Hence, if any one
  3589. species of grass were to go on varying, and the varieties were
  3590. continually selected which differed from each other in the same
  3591. manner, though in a very slight degree, as do the distinct species and
  3592. genera of grasses, a greater number of individual plants of this
  3593. species, including its modified descendants, would succeed in living
  3594. on the same piece of ground. And we know that each species and each
  3595. variety of grass is annually sowing almost countless seeds; and is
  3596. thus striving, as it may be said, to the utmost to increase in number.
  3597. Consequently, in the course of many thousand generations, the most
  3598. distinct varieties of any one species of grass would have the best
  3599. chance of succeeding and of increasing in numbers, and thus of
  3600. supplanting the less distinct varieties; and varieties, when
  3601. rendered very distinct from each other, take the rank of species.
  3602.   The truth of the principle that the greatest amount of life can be
  3603. supported by great diversification of structure, is seen under many
  3604. natural circumstances. In an extremely small area, especially if
  3605. freely open to immigration, and where the contest between individual
  3606. and individual must be very severe, we always find great diversity
  3607. in its inhabitants. For instance, I found that a piece of turf,
  3608. three feet by four in size, which had been exposed for many years to
  3609. exactly the same conditions, supported twenty species of plants, and
  3610. these belonged to eighteen genera and to eight orders, which shows how
  3611. much these plants differed from each other. So it is with the plants
  3612. and insects on small and uniform islets: also in small ponds of
  3613. fresh water. Farmers find that they can raise most food by a
  3614. rotation of plants belonging to the most different orders: nature
  3615. follows what may be called a simultaneous rotation. Most of the
  3616. animals and plants which live close round any small piece of ground,
  3617. could live on it (supposing its nature not to be in any way peculiar),
  3618. and may be said to be striving to the utmost to live there; but, it is
  3619. seen, that where they come into the closest competition, the
  3620. advantages of diversification of structure, with the accompanying
  3621. differences of habit and constitution, determine that the inhabitants,
  3622. which thus jostle each other most closely, shall, as a general rule,
  3623. belong to what we call different genera and orders.
  3624.   The same principle is seen in the naturalisation of plants through
  3625. man's agency in foreign lands. It might have been expected that the
  3626. plants which would succeed in becoming naturalised in any land would
  3627. generally have been closely allied to the indigenes; for these are
  3628. commonly looked at as specially created and adapted for their own
  3629. country. It might also, perhaps, have been expected that naturalised
  3630. plants would have belonged to a few groups more especially adapted
  3631. to certain stations in their new homes. But the case is very
  3632. different; and Alph. de Candolle has well remarked, in his great and
  3633. admirable work, that floras gain by naturalisation, proportionally
  3634. with the number of the native genera and species far more in new
  3635. genera than in new species. To give a single instance: in the last
  3636. edition of Dr. Asa Gray's Manual of the Flora of the Northern United
  3637. States, 260 naturalized plants are enumerated, and these belong to 162
  3638. genera. We thus see that these naturalised plants are of a highly
  3639. diversified nature. They differ, moreover, to a large extent, from the
  3640. indigenes, for out of the 162 naturalised genera, no less than 100
  3641. genera are not there indigenous, and thus a large proportional
  3642. addition is made to the genera now living in the United States.
  3643.   By considering the nature of the plants or animals which have in any
  3644. country struggled successfully with the indigenes and have there
  3645. become naturalised, we may gain some crude idea in what manner some of
  3646. the natives would have to be modified, in order to gain an advantage
  3647. over their compatriots; and we may at least infer that diversification
  3648. of structure, amounting to new generic differences, would be
  3649. profitable to them.
  3650.   The advantage of diversification of structure in the inhabitants
  3651. of the same region is, in fact, the same as that of the
  3652. physiological division of labour in the organs of the same
  3653. individual body- a subject so well elucidated by Milne Edwards. No
  3654. physiologist doubts that a stomach adapted to digest vegetable
  3655. matter alone, or flesh alone, draws most nutriment from these
  3656. substances. So in the general economy of any land, the more widely and
  3657. perfectly the animals and plants are diversified for different
  3658. habits of life, so will a greater number of individuals be capable
  3659. of there supporting themselves. A set of animals, with their
  3660. organisation but little diversified, could hardly compete with a set
  3661. more perfectly diversified in structure. It may be doubted, for
  3662. instance, whether the Australian marsupials, which are divided into
  3663. groups differing but little from each other, and feebly
  3664. representing, as Mr. Waterhouse and others have remarked, our
  3665. carnivorous, ruminant, and rodent mammals, could successfully
  3666. compete with these well-developed orders. In the Australian mammals,
  3667. we see the process of diversification in an early and incomplete stage
  3668. of development.
  3669.  
  3670.   The Probable Effects of the Action of Natural Selection through
  3671. Divergence of Character and Extinction, on the Descendants of a Common
  3672. Ancestor
  3673.  
  3674.   After the foregoing discussion, which has been much compressed, we
  3675. may assume that the modified descendants of any one species will
  3676. succeed so much the better as they become more diversified in
  3677. structure, and are thus enabled to encroach on places occupied by
  3678. other beings. Now let us see how this principle of benefit being
  3679. derived from divergence of character, combined with the principles
  3680. of natural selection and of extinction, tends to act.
  3681.   The accompanying diagram (See diagram) will aid us in understanding
  3682. this rather perplexing subject. Let A to L represent the species of a
  3683. genus large in its own country; these species are supposed to resemble
  3684. each other in unequal degrees, as is so generally the case in nature,
  3685. and as is represented in the diagram by the letters standing at
  3686. unequal distances. I have said a large genus, because as we saw in the
  3687. second chapter, on an average more species vary in large genera than
  3688. in small genera; and the varying species of the large genera present a
  3689. greater number of varieties. We have, also, seen that the species,
  3690. which are the commonest and the most widely diffused, vary more than
  3691. do the rare and restricted species. Let (A) be a common,
  3692. widely-diffused, and varying species, belonging to a genus large in
  3693. its own country. The branching and diverging lines of unequal
  3694. lengths proceeding from (A), may represent its varying offspring.
  3695. The variations are supposed to be extremely slight, but of the most
  3696. diversified nature; they are not supposed all to appear
  3697. simultaneously, but often after long intervals of time, nor are they
  3698. an supposed to endure for equal periods. Only those variations which
  3699. are in some way profitable will be preserved or naturally selected.
  3700. And here the importance of the principle of benefit derived from
  3701. divergence of character comes in; for this will generally lead to
  3702. the most different or divergent variations (represented by the outer
  3703. lines) being preserved and accumulated by natural selection. When a
  3704. line reaches one of the horizontal lines, and is there marked by a
  3705. small numbered letter, a sufficient amount of variation is supposed to
  3706. have been accumulated to form it into a fairly well-marked variety,
  3707. such as would be thought worthy of record in a systematic work.
  3708.   The intervals between the horizontal lines in the diagram, may
  3709. represent each a thousand or more generations. After a thousand
  3710. generations, species (A) is supposed to have produced two fairly
  3711. well-marked varieties, namely a1 and m1. These two varieties will
  3712. generally still be exposed to the same conditions which made their
  3713. parents variable, and the tendency to variability is in itself
  3714. hereditary; consequently they will likewise tend to vary, and commonly
  3715. in nearly the same manner as did their parents. Moreover, these two
  3716. varieties, being only slightly modified forms, will tend to inherit
  3717. those advantages which made their parent (A) more numerous than most
  3718. of the other inhabitants of the same country; they will also partake
  3719. of those more general advantages which made the genus to which the
  3720. parent-species belonged, a large genus in its own country. And all
  3721. these circumstances are favourable to the production of new varieties.
  3722.   If, then, these two varieties be variable, the most divergent of
  3723. their variations will generally be preserved during the next
  3724. thousand generations. And after this interval, variety a1 is
  3725. supposed in the diagram to have produced variety a2, which will, owing
  3726. to the principle of divergence, differ more from (A) than did variety
  3727. a1. Variety m1 is supposed to have produced two varieties, namely m2
  3728. and s2, differing from each other, and more considerably from their
  3729. common parent (A). We may continue the process by similar steps for
  3730. any length of time; some of the varieties, after each thousand
  3731. generations, producing only a single variety, but in a more and more
  3732. modified condition, some producing two or three varieties, and some
  3733. failing to produce any. Thus the varieties or modified descendants of
  3734. the common parent (A), will generally go on increasing in number and
  3735. diverging in character. In the diagram the process is represented up
  3736. to the ten-thousandth generation, and under a condensed and simplified
  3737. form up to the fourteen-thousandth generation.
  3738.   But I must here remark that I do not suppose that the process ever
  3739. goes on so regularly as is represented in the diagram, though in
  3740. itself made somewhat irregular, nor that it goes on continuously; it
  3741. is far more probable that each form remains for long periods
  3742. unaltered, and then again undergoes modification. Nor do I suppose
  3743. that the most divergent varieties are invariably preserved: a medium
  3744. form may often long endure, and may or may not produce more than one
  3745. modified descendant; for natural selection will always act according
  3746. to the nature of the places which are either unoccupied or not
  3747. perfectly occupied by other beings; and this will depend on infinitely
  3748. complex relations. But as a general rule, the more diversified in
  3749. structure the descendants from any one species can be rendered, the
  3750. more places they will be enabled to seize on, and the more their
  3751. modified progeny will increase. In our diagram the line of succession
  3752. is broken at regular intervals by small numbered letters marking the
  3753. successive forms which have become sufficiently distinct to be
  3754. recorded as varieties. But these breaks are imaginary, and might have
  3755. been inserted anywhere, after intervals long enough to allow the
  3756. accumulation of a considerable amount of divergent variation.
  3757.   As all the modified descendants from a common and widely-diffused
  3758. species, belonging to a large genus, will tend to partake of the
  3759. same advantages which made their parent successful in life, they
  3760. will generally go on multiplying in number as well as diverging in
  3761. character: this is represented in the diagram by the several divergent
  3762. branches proceeding from (A). The modified offspring from the later
  3763. and more highly improved branches in the lines of descent, will, it is
  3764. probable, often take the place of, and so destroy, the earlier and
  3765. less improved branches: this is represented in the diagram by some of
  3766. the lower branches not reaching to the upper horizontal lines. In some
  3767. cases no doubt the process of modification will be confined to a
  3768. single line of descent and the number of modified descendants will not
  3769. be increased; although the amount of divergent modification may have
  3770. been augmented. This case would be represented in the diagram, if all
  3771. the lines proceeding from (A) were removed, excepting that from a1 to
  3772. a10. In the same way the English race-horse and English pointer have
  3773. apparently both gone on slowly diverging in character from their
  3774. original stocks, without either having given off any fresh branches or
  3775. races.
  3776.   After ten thousand generations, species (A) is supposed to have
  3777. produced three forms, a10, f10, and m10 which, from having diverged in
  3778. character during the successive generations, will have come to
  3779. differ largely, but perhaps unequally, from each other and from
  3780. their common parent. If we suppose the amount of change between each
  3781. horizontal line in our diagram to be excessively small, these three
  3782. forms may still be only well-marked varieties; but we have only to
  3783. suppose the steps in the process of modification to be more numerous
  3784. or greater in amount, to convert these three forms into well-defined
  3785. or at least into doubtful species. Thus the diagram illustrates the
  3786. steps by which the small differences distinguishing varieties are
  3787. increased into the larger differences distinguishing species. By
  3788. continuing the same process for a greater number of generations (as
  3789. shown in the diagram in a condensed and simplified manner), we get
  3790. eight species, marked by the letters between a14 and m14, all
  3791. descended from (A). Thus, as I believe, species are multiplied and
  3792. genera are formed.
  3793.   In a large genus it is probable that more than one species would
  3794. vary. In the diagram I have assumed that a second species (I) has
  3795. produced, by analogous steps, after ten thousand generations, either
  3796. two well-marked varieties (w10 and z10) or two species, according to
  3797. the amount of change supposed to be represented between the horizontal
  3798. lines. After fourteen thousand generations, six new species, marked by
  3799. the letters n14 to z14, are supposed to have. been produced. In any
  3800. genus, the species which are already very different in character
  3801. from each other, will generally tend to produce the greatest number of
  3802. modified descendants; for these will have the best chance of seizing
  3803. on new and widely different places in the polity of nature: hence in
  3804. the diagram I have chosen the extreme species (A), and the nearly
  3805. extreme species (I), as those which have largely varied, and have
  3806. given rise to new varieties and species. The other nine species
  3807. (marked by capital letters) of our original genus, may for long but
  3808. unequal periods continue to transmit unaltered descendants; and this
  3809. is shown in the diagram by the dotted lines unequally prolonged
  3810. upwards.
  3811.   But during the process of modification, represented in the
  3812. diagram, another of our principles, namely that of extinction, will
  3813. have played an important part. As in each fully stocked country
  3814. natural selection necessarily acts by the selected form having some
  3815. advantage in the struggle for life over other forms, there will be a
  3816. constant tendency in the improved descendants of any one species to
  3817. supplant and exterminate in each stage of descent their predecessors
  3818. and their original progenitor. For it should be remembered that the
  3819. competition will generally be most severe between those forms which
  3820. are most nearly related to each other in habits, constitution, and
  3821. structure. Hence all the intermediate forms between the earlier and
  3822. later states, that is between the less and more improved states of the
  3823. same species, as well as the original parent-species itself, will
  3824. generally tend to become extinct. So it probably will be with many
  3825. whole collateral lines of descent, which will be conquered by later
  3826. and improved lines. If, however, the modified offspring of a species
  3827. get into some distinct country, or become quickly adapted to some
  3828. quite new station, in which offspring and progenitor do not come
  3829. into competition, both may continue to exist.
  3830.   If, then, our diagram be assumed to represent a considerable amount
  3831. of modification, species (A) and all the earlier varieties will have
  3832. become extinct, being replaced by eight new species (a14 to m14); and
  3833. species (I) will be replaced by six (n14 to z14) new species.
  3834.   But we may go further than this. The original species of our genus
  3835. were supposed to resemble each other in unequal degrees, as is so
  3836. generally the case in nature; species (A) being more nearly related to
  3837. B, C, and D, than to the other species; and species (I) more to G,
  3838. H, K, L, than to the others. These two species (A) and (I) were also
  3839. supposed to be very common and widely diffused species, so that they
  3840. must originally have had some advantage over most of the other species
  3841. of the genus. Their modified descendants, fourteen in number at the
  3842. fourteen-thousandth generation will probably have inherited some of
  3843. the same advantages: they have also been modified and improved in a
  3844. diversified manner at each stage of descent, so as to have become
  3845. adapted to many related places in the natural economy of their
  3846. country. It seems, therefore, extremely probable that they will have
  3847. taken the places of, and thus exterminated not only their parents
  3848. (A) and (I), but likewise some of the original species which were most
  3849. nearly related to their parents. Hence very few of the original
  3850. species will have transmitted offspring to the fourteen-thousandth
  3851. generation. We may suppose that only one, (F), of the two species (E
  3852. and F) which were least closely related to the other nine original
  3853. species, has transmitted descendants to this late stage of descent.
  3854.   The new species in our diagram descended from the original eleven
  3855. species, will now be fifteen in number. Owing to the divergent
  3856. tendency of natural selection, the extreme amount of difference in
  3857. character between species a14 and z14 will be much greater than that
  3858. between the most distinct of the original eleven species. The new
  3859. species, moreover, will be allied to each other in a widely different
  3860. manner. Of the eight descendants from (A) the three marked a14, q14,
  3861. p14, will be nearly related from having recently branched off from
  3862. a10; b14, and f14, from having diverged at an earlier period from a1,
  3863. will be in some degree distinct from the three first-named species;
  3864. and lastly, o14, e14, and m14, will be nearly related one to the
  3865. other, but, from having diverged at the first commencement of the
  3866. process of modification, will be widely different from the other five
  3867. species, and may constitute a sub-genus or a distinct genus.
  3868.   The six descendants from (I) will form two sub-genera or genera. But
  3869. as the original species (I) differed largely from (A), standing nearly
  3870. at the extreme end of the original genus, the six descendants from (I)
  3871. will, owing to inheritance alone, differ considerably from the eight
  3872. descendants from (A); the two groups, moreover, are supposed to have
  3873. gone on diverging in different directions. The intermediate species,
  3874. also (and this is a very important consideration), which connected the
  3875. original species (A) and (I), have all become, excepting (F), extinct,
  3876. and have left no descendants. Hence the six new species descended from
  3877. (I), and the eight descendants from (A), will have to be ranked as
  3878. very distinct genera, or even as distinct sub-families.
  3879.   Thus it is, as I believe, that two or more genera are produced by
  3880. descent with modification, from two or more species of the same genus.
  3881. And the two or more parent-species are supposed to be descended from
  3882. some one species of an earlier genus. In our diagram, this is
  3883. indicated by the broken lines, beneath the capital letters, converging
  3884. in sub-branches downwards towards a single point; this point
  3885. represents a species, the supposed progenitor of our several new
  3886. sub-genera and genera.
  3887.   It is worth while to reflect for a moment on the character of the
  3888. new species F14, which is supposed not to have diverged much in
  3889. character, but to have retained the form of (F), either unaltered or
  3890. altered only in a slight degree. In this case, its affinities to the
  3891. other fourteen new species will be of a curious and circuitous nature.
  3892. Being descended from a form which stood between the parent-species (A)
  3893. and (I), now supposed to be extinct and unknown, it will be in some
  3894. degree intermediate in character between the two groups descended from
  3895. these two species. But as these two groups have gone on diverging in
  3896. character from the type of their parents, the new species (F14) will
  3897. not be directly intermediate between them, but rather between types of
  3898. the two groups; and every naturalist will be able to call such cases
  3899. before his mind.
  3900.   In the diagram, each horizontal line has hitherto been supposed to
  3901. represent a thousand generations, but each may represent a million or
  3902. more generations; it may also represent a section of the successive
  3903. strata of the earth's crust including extinct remains. We shall,
  3904. when we come to our chapter on Geology, have to refer again to this
  3905. subject, and I think we shall then see that the diagram throws light
  3906. on the affinities of extinct beings, which, though generally belonging
  3907. to the same orders, families, or genera, with those now living, yet
  3908. are often, in some degree, intermediate in character between
  3909. existing groups; and we can understand this fact, for the extinct
  3910. species lived at various remote epochs when the branching lines of
  3911. descent had diverged less.
  3912.   I see no reason to limit the process of modification, as now
  3913. explained, to the formation of genera alone. If, in the diagram, we
  3914. suppose the amount of change, represented by each successive group of
  3915. diverging lines to be great, the forms marked a14 to p14, those marked
  3916. b14 and f14, and those marked o14 to m14, will form three very
  3917. distinct genera. We shall also have two very distinct genera descended
  3918. from (I), differing widely from the descendants of (A). These two
  3919. groups of genera will thus form two distinct families, or orders,
  3920. according to the amount of divergent modification supposed to be
  3921. represented in the diagram. And the two new families, or orders, are
  3922. descended from two species of the original genus, and these are
  3923. supposed to be descended from some still more ancient and unknown
  3924. form.
  3925.   We have seen that in each country it is the species belonging to the
  3926. larger genera which oftenest present varieties or incipient species.
  3927. This, indeed, might have been expected; for, as natural selection acts
  3928. through one form having some advantage over other forms in the
  3929. struggle for existence, it will chiefly act on those which already
  3930. have some advantage; and the largeness of any group shows that its
  3931. species have inherited from a common ancestor some advantage in
  3932. common. Hence, the struggle for the production of new and modified
  3933. descendants will mainly lie between the larger groups which are all
  3934. trying to increase in number. One large group will slowly conquer
  3935. another large group, reduce its numbers, and thus lessen its chance of
  3936. further variation and improvement. Within the same large group, the
  3937. later and more highly perfected sub-groups, from branching out and
  3938. seizing on many new places in the polity of Nature, will constantly
  3939. tend to supplant and destroy the earlier and less improved sub-groups.
  3940. Small and broken groups and sub-groups will finally disappear. Looking
  3941. to the future, we can predict that the groups of organic beings
  3942. which are now large and triumphant, and which are least broken up,
  3943. that is, which have as yet suffered least extinction, will, for a long
  3944. period, continue to increase. But which groups will ultimately
  3945. prevail, no man can predict; for we know that many groups formerly
  3946. most extensively developed, have now become extinct. Looking still
  3947. more remotely to the future, we may predict that, owing to the
  3948. continued and steady increase of the larger groups, a multitude of
  3949. smaller groups will become utterly extinct, and leave no modified
  3950. descendants; and consequently that, of the species living at any one
  3951. period, extremely few will transmit descendants to a remote
  3952. futurity. I shall have to return to this subject in the chapter on
  3953. Classification, but I may add that as, according to this view,
  3954. extremely few of the more ancient species have transmitted descendants
  3955. to the present day, and, as all the descendants of the same species
  3956. form a class, we can understand how it is that there exist so few
  3957. classes in each main division of the animal and vegetable kingdoms.
  3958. Although few of the most ancient species have left modified
  3959. descendants' yet, at remote geological periods, the earth may have
  3960. been almost as well peopled with species of many genera, families,
  3961. orders, and classes, as at the present time.
  3962.  
  3963.   On the Degree to which Organisation tends to advance
  3964.  
  3965.   Natural Selection acts exclusively by the preservation and
  3966. accumulation of variations, which are beneficial under the organic and
  3967. inorganic conditions to which each creature is exposed at all
  3968. periods of life. The ultimate result is that each creature tends to
  3969. become more and more improved in relation to its conditions. This
  3970. improvement inevitable leads to the gradual advancement of the
  3971. organisation of the greater number of living beings throughout the
  3972. world. But here we enter on a very intricate subject, for
  3973. naturalists have not defined to each other's satisfaction what is
  3974. meant by an advance in organisation. Amongst the vertebrata the degree
  3975. of intellect and an approach in structure to man clearly come into
  3976. play. It might be thought that the amount of change which the
  3977. various parts and organs pass through in their development from the
  3978. embryo to maturity would suffice as a standard of comparison; but
  3979. there are cases, as with certain parasitic crustaceans, in which
  3980. several parts of the structure become less perfect, so that the mature
  3981. animal cannot be called higher than its larva. Von Baer's standard
  3982. seems the most widely applicable and the best, namely, the amount of
  3983. differentiation of the parts of the same organic being, in the adult
  3984. state as I should be inclined to add, and their specialisation for
  3985. different functions; or, as Milne Edwards would express it, the
  3986. completeness of the division of physiological labour. But we shall see
  3987. how obscure this subject is if we look, for instance, to fishes,
  3988. amongst which some naturalists rank those as highest which, like the
  3989. sharks, approach nearest to amphibians; whilst other naturalists
  3990. rank the common bony or teleostean fishes as the highest, inasmuch
  3991. as they are most strictly fish-like and differ most from the other
  3992. vertebrate classes. We see still more plainly the obscurity of the
  3993. subject by turning to plants, amongst which the standard of
  3994. intellect is of course quite excluded; and here some botanists rank
  3995. those plants as highest which have every organ, as sepals, petals,
  3996. stamens, and pistils, fully developed in each flower; whereas other
  3997. botanists, probably with more truth, look at the plants which have
  3998. their several organs much modified and reduced in number as the
  3999. highest.
  4000.   If we take as the standard of high organisation, the amount of
  4001. differentiation and specialisation of the several organs in each being
  4002. when adult (and this will include the advancement of the brain for
  4003. intellectual purposes), natural selection clearly leads towards this
  4004. standard: for all physiologists admit that the specialisation of
  4005. organs, inasmuch as in this state they perform their functions better,
  4006. is an advantage to each being; and hence the accumulation of
  4007. variations tending towards specialisation is within the scope of
  4008. natural selection. On the other hand, we can see, bearing in mind that
  4009. all organic beings are striving to increase at a high ratio and to
  4010. seize on every unoccupied or less well occupied place in the economy
  4011. of nature, that it is quite possible for natural selection gradually
  4012. to fit a being to a situation in which several organs would be
  4013. superfluous or useless: in such cases there would be retrogression
  4014. in the scale of organisation. Whether organisation on the whole has
  4015. actually advanced from the remotest geological periods to the
  4016. present day will be more conveniently discussed in our chapter on
  4017. Geological Succession.
  4018.   But it may be objected that if all organic beings thus tend to
  4019. rise in the scale, how is it that throughout the world a multitude
  4020. of the lowest forms still exist; and how is it that in each great
  4021. class some forms are far more highly developed than others? Why have
  4022. not the more highly developed forms everywhere supplanted and
  4023. exterminated the lower? Lamarck, who believed in an innate and
  4024. inevitable tendency towards perfection in all organic beings, seems to
  4025. have felt this difficulty so strongly, that he was led to suppose that
  4026. new and simple forms are continually being produced by spontaneous
  4027. generation. Science has not as yet proved the truth of this belief,
  4028. whatever the future may reveal. On our theory the continued
  4029. existence of lowly organisms offers no difficulty; for natural
  4030. selection, or the survival of the fittest, does not necessarily
  4031. include progressive development- it only takes advantage of such
  4032. variations as arise and are beneficial to each creature under its
  4033. complex relations of life. And it may be asked what advantage, as
  4034. far as we can see, would it be to an infusorian animalcule- to an
  4035. intestinal worm- or even to an earthworm, to be highly organised. If
  4036. it were no advantage, these forms would be left, by natural selection,
  4037. unimproved or but little improved, and might remain for indefinite
  4038. ages in their present lowly condition. And geology tells us that
  4039. some of the lowest forms, as the infusoria and rhizopods, have
  4040. remained for an enormous period in nearly their present state. But
  4041. to suppose that most of the many now existing low forms have not in
  4042. the least advanced since the first dawn of life would be extremely
  4043. rash; for every naturalist who has dissected some of the beings now
  4044. ranked as very low in the scale, must have been struck with their
  4045. really wondrous and beautiful organisation.
  4046.   Nearly the same remarks are applicable if we look to the different
  4047. grades of organisation within the same great group; for instance, in
  4048. the vertebrata, to the co-existence of mammals and fish- amongst
  4049. mammalia, to the coexistence of man and the Ornithorhynchus- amongst
  4050. fishes, to the co-existence of the shark and the lancelet (Amphioxus),
  4051. which latter fish in the extreme simplicity of its structure
  4052. approaches the invertebrate classes. But mammals and fish hardly
  4053. come into competition with each other; the advancement of the whole
  4054. class of mammals, or of certain members in this class, to the
  4055. highest grade would not lead to their taking the place of fishes.
  4056. Physiologists believe that the brain must be bathed by warm blood to
  4057. be highly active, and this requires aerial respiration; so that
  4058. warm-blooded mammals when inhabiting the water lie under a
  4059. disadvantage in having to come continually to the surface to
  4060. breathe. With fishes, members of the shark family would not tend to
  4061. supplant the lancelet; for the lancelet, as I hear from Fritz
  4062. Muller, has as sole companion and competitor on the barren sandy shore
  4063. of South Brazil, an anomalous annelid. The three lowest orders of
  4064. mammals, namely, marsupials, edentata, and rodents, co-exist in
  4065. South America in the same region with numerous monkeys, and probably
  4066. interfere little with each other. Although organisation, on the whole,
  4067. may have advanced and be still advancing throughout the world, yet the
  4068. scale will always present many degrees of perfection; for the high
  4069. advancement of certain whole classes, or of certain members of each
  4070. class, does not at all necessarily lead to the extinction of those
  4071. groups with which they do not enter into close competition. In some
  4072. cases, as we shall hereafter see, lowly organised forms appear to have
  4073. been preserved to the present day, from inhabiting confined or
  4074. peculiar stations, where they have been subjected to less severe
  4075. competition, and where their scanty numbers have retarded the chance
  4076. of favourable variations arising.
  4077.   Finally, I believe that many lowly organised forms now exist
  4078. throughout the world, from various causes. In some cases variations or
  4079. individual differences of a favourable nature may never have arisen
  4080. for natural selection to act on and accumulate. In no case,
  4081. probably, has time sufficed for the utmost possible amount of
  4082. development. In some few cases there has been what we must call
  4083. retrogression of organisation. But the main cause lies in the fact
  4084. that under very simple conditions of life a high organisation would be
  4085. of no service,- possibly would be of actual disservice, as being of
  4086. a more delicate nature, and more liable to be put out of order and
  4087. injured.
  4088.   Looking to the first dawn of life, when all organic beings, as we
  4089. may believe, presented the simplest structure, how, it has been asked,
  4090. could the first steps in the advancement or differentiation of parts
  4091. have arisen? Mr. Herbert Spencer would probably answer that, as soon
  4092. as simple unicellular organism came by growth or division to be
  4093. compounded of several cells, or became attached to any supporting
  4094. surface, his law "that homologous units of any order become
  4095. differentiated in proportion as their relations to incident forces"
  4096. would come into action. But as we have no facts to guide us,
  4097. speculation on the subject is almost useless. It is, however, an error
  4098. to suppose that there would be no struggle for existence, and,
  4099. consequently, no natural selection, until many forms had been
  4100. produced: variations in a single species inhabiting an isolated
  4101. station might be beneficial, and thus the whole mass of individuals
  4102. might be modified, or two distinct forms might arise. But, as I
  4103. remarked towards the close of the Introduction, no one ought to feel
  4104. surprise at much remaining as yet unexplained on the origin of
  4105. species, if we make due allowance for our profound ignorance on the
  4106. mutual relations of the inhabitants of the world at the present
  4107. time, and still more so during past ages.
  4108.  
  4109.   Convergence of Character
  4110.  
  4111.   Mr. H. C. Watson thinks that I have overrated the importance of
  4112. divergence of character (in which, however, he apparently believes)
  4113. and that convergence, as it may be called, has likewise played a part.
  4114. If two species, belonging to two distinct though allied genera, had
  4115. both produced a large number of new and divergent forms, it is
  4116. conceivable that these might approach each other so closely that
  4117. they would have all to be classed under the same genus; and thus the
  4118. descendants of two distinct genera would converge into one. But it
  4119. would in most cases be extremely rash to attribute to convergence a
  4120. close and general similarity of structure in the modified
  4121. descendants of widely distinct forms. The shape of a crystal is
  4122. determined solely by the molecular forces, and it is not surprising
  4123. that dissimilar substances should sometimes assume the same form;
  4124. but with organic beings we should bear in mind that the form of each
  4125. depends on an infinitude of complex relations, namely on the
  4126. variations which have arisen, these being due to causes far too
  4127. intricate to be followed out,- on the nature of the variations which
  4128. have been preserved or selected, and this depends on the surrounding
  4129. physical conditions, and in a still higher degree on the surrounding
  4130. organisms with which each being has come into competition,- and
  4131. lastly, on inheritance (in itself a fluctuating element) from
  4132. innumerable progenitors, all of which have had their forms
  4133. determined through equally complex relations. It is incredible that
  4134. the descendants of two organisms, which had originally differed in a
  4135. marked manner, should ever afterwards converge so closely as to lead
  4136. to a near approach to identity throughout their whole organisation. If
  4137. this had occurred, we should meet with the same form, independently of
  4138. genetic connection, recurring in widely separated geological
  4139. formations; and the balance of evidence is opposed to any such an
  4140. admission.
  4141.   Mr. Watson has also objected that the continued action of natural
  4142. selection, together with divergence of character, would tend to make
  4143. an indefinite number of specific forms. As far as mere inorganic
  4144. conditions are concerned, it seems probable that a sufficient number
  4145. of species would soon become adapted to all considerable diversities
  4146. of heat, moisture, &c.; but I fully admit that the mutual relations of
  4147. organic beings are more important; and as the number of species in any
  4148. country goes on increasing, the organic conditions of life must become
  4149. more and more complex. Consequently there seems at first sight no
  4150. limit to the amount of profitable diversification of structure, and
  4151. therefore no limit to the number of species which might be produced.
  4152. We do not know that even the most prolific area is fully stocked
  4153. with specific forms: at the Cape of Good Hope and in Australia,
  4154. which support such an astonishing number of species, many European
  4155. plants have become naturalised. But geology shows us, that from an
  4156. early part of the tertiary period the number of species of shells, and
  4157. that from the middle part of this same period the number of mammals,
  4158. has not greatly or at all increased. What then checks an indefinite
  4159. increase in the number of species? The amount of life (I do not mean
  4160. the number of specific forms) supported on an area must have a
  4161. limit, depending so largely as it does on physical conditions;
  4162. therefore, if an area be inhabited by very many species, each or
  4163. nearly each species will be represented by few individuals; and such
  4164. species will be liable to extermination from accidental fluctuations
  4165. in the nature of the seasons or in the number of their enemies. The
  4166. process of extermination in such cases would be rapid, whereas the
  4167. production of new species must always be slow. Imagine the extreme
  4168. case of as many species as individuals in England, and the first
  4169. severe winter or very dry summer would exterminate thousands on
  4170. thousands of species. Rare species, and each species will become
  4171. rare if the number of species in any country becomes indefinitely
  4172. increased, will, on the principle often explained, present within a
  4173. given period few favourable variations; consequently, the process of
  4174. giving birth to new specific forms would thus be retarded. When any
  4175. species becomes very rare, close interbreeding will help to
  4176. exterminate it; authors have thought that this comes into play in
  4177. accounting for the deterioration of the aurochs in Lithuania, of red
  4178. deer in Scotland, and of bears in Norway, &e. Lastly, and this I am
  4179. inclined to think is the most important element, a dominant species,
  4180. which has already beaten many competitors in its own home, will tend
  4181. to spread and supplant many others. Alph. de Candolle has shown that
  4182. those species which spread widely, tend generally to spread very
  4183. widely; consequently, they will tend to supplant and exterminate
  4184. several species in several areas, and thus cheek the inordinate
  4185. increase of specific forms throughout the world. Dr. Hooker has
  4186. recently shown that in the S.E. corner of Australia, where,
  4187. apparently, there are many invaders from different quarters of the
  4188. globe, the endemic Australian species have been greatly reduced in
  4189. number. How much weight to attribute to these several considerations I
  4190. will not pretend to say; but conjointly they must limit in each
  4191. country the tendency to an indefinite augmentation of specific forms.
  4192.  
  4193.   Summary of Chapter
  4194.  
  4195.   If under changing conditions of life organic beings present
  4196. individual differences in almost every part of their structure, and
  4197. this cannot be disputed; if there be, owing to their geometrical
  4198. rate of increase, a severe struggle for life at some age, season, or
  4199. year, and this certainly cannot be disputed; then, considering the
  4200. infinite complexity of the relations of all organic beings to each
  4201. other and to their conditions of life, causing an infinite diversity
  4202. in structure, constitution, and habits, to be advantageous to them, it
  4203. would be a most extraordinary fact if no variations had ever
  4204. occurred useful to each being's own welfare, in the same manner as
  4205. so many variations have occurred useful to man. But if variations
  4206. useful to any organic being ever do occur, assuredly individuals
  4207. thus characterised will have the best chance of being preserved in the
  4208. struggle for life; and from the strong principle of inheritance, these
  4209. will tend to produce offspring similarly characterised. This principle
  4210. of preservation, or the survival of the fittest, I have called Natural
  4211. Selection. It leads to the improvement of each creature in relation to
  4212. its organic and inorganic conditions of life, and consequently, in
  4213. most cases, to what must be regarded as an advance in organisation.
  4214. Nevertheless, low and simple forms will long endure if well fitted for
  4215. their simple conditions of life.
  4216.   Natural selection, on the principle of qualities being inherited
  4217. at corresponding ages, can modify the egg, seed, or young, as easily
  4218. as the adult. Amongst many animals, sexual selection will have given
  4219. its aid to ordinary selection, by assuring to the most vigorous and
  4220. best adapted males the greatest number of offspring. Sexual
  4221. selection will also give characters useful to the males alone, in
  4222. their struggles or rivalry with other males; and these characters will
  4223. be transmitted to one sex or to both sexes, according to the form of
  4224. inheritance which prevails.
  4225.   Whether natural selection has really thus acted in adapting the
  4226. various forms of life to their several conditions and stations, must
  4227. be judged by the general tenor and balance of evidence given in the
  4228. following chapters. But we have already seen how it entails
  4229. extinction; and how largely extinction has acted in the world's
  4230. history, geology plainly declares. Natural selection also leads to
  4231. divergence of character; for the more organic beings diverge in
  4232. structure, habits, and constitution, by so much the more can a large
  4233. number be supported on the area,- of which we see proof by looking
  4234. to the inhabitants of any small spot, and to the productions
  4235. naturalised in foreign lands. Therefore, during the modification of
  4236. the descendants of any one species, and during the incessant
  4237. struggle of all species to increase in numbers, the more diversified
  4238. the descendants become, the better will be their chance of success
  4239. in the battle for life. Thus the small differences distinguishing
  4240. varieties of the same species, steadily tend to increase, till they
  4241. equal the greater differences between species of the same genus, or
  4242. even of distinct genera.
  4243.   We have seen that it is the common, the widely-diffused and
  4244. widely-ranging species, belonging to the larger genera within each
  4245. class, which vary most; and these tend to transmit to their modified
  4246. offspring that superiority which now makes them dominant in their
  4247. own countries. Natural selection, as has just been remarked, leads
  4248. to divergence of character and to much extinction of the less improved
  4249. and intermediate forms of life. On these principles, the nature of the
  4250. affinities, and the generally well-defined distinctions between the
  4251. innumerable organic beings in each class throughout the world, may
  4252. be explained. It is a truly wonderful fact- the wonder of which we are
  4253. apt to overlook from familiarity- that all animals and all plants
  4254. throughout all time and space should be related to each other in
  4255. groups, subordinate to groups, in the manner which we everywhere
  4256. behold- namely, varieties of the same species most closely related,
  4257. species of the same genus less closely and unequally related,
  4258. forming sections and sub-genera, species of distinct genera much
  4259. less closely related, and genera related in different degrees, forming
  4260. sub-families, families, orders, sub-classes and classes. The several
  4261. subordinate groups in any class cannot be ranked in a single file, but
  4262. seem clustered round points, and these round other points, and so on
  4263. in almost endless cycles. If species had been independently created,
  4264. no explanation would have been possible of this kind of
  4265. classification; but it is explained through inheritance and the
  4266. complex action of natural selection, entailing extinction and
  4267. divergence of character, as we have seen illustrated in the diagram.
  4268.   The affinities of all the beings of the same class have sometimes
  4269. been represented by a great tree. I believe this simile largely speaks
  4270. the truth. The green and budding twigs may represent existing species;
  4271. and those produced during former years may represent the long
  4272. succession of extinct species. At each period of growth all the
  4273. growing twigs have tried to branch out on all sides, and to overtop
  4274. and kill the surrounding twigs and branches, in the same manner as
  4275. species and groups of species have at all times overmastered other
  4276. species in the great battle for life. The limbs, divided into great
  4277. branches, and these into lesser and lesser branches, were themselves
  4278. once, when the tree was young, budding twigs, and this connection of
  4279. the former and present buds by ramifying branches may well represent
  4280. the classification of all extinct and living species in groups
  4281. subordinate to groups. Of the many twigs which flourished when the
  4282. tree was a mere bush, only two or three, now grown into great
  4283. branches, yet survive and bear the other branches; so with the species
  4284. which lived during long-past geological periods very few have left
  4285. living and modified descendants. From the first growth of the tree,
  4286. many a limb and branch has decayed and dropped off; and these fallen
  4287. branches of various sizes may represent those whole orders,
  4288. families, and genera which have now no living representatives, and
  4289. which are known to us only in a fossil state. As we here and there see
  4290. a thin straggling branch springing from, a fork low down in a tree,
  4291. and which by some chance has been favoured and is still alive on its
  4292. summit, so we occasionally see an animal like the Ornithorhynchus or
  4293. Lepidosiren, which in some small degree connects by its affinities two
  4294. large branches of life, and which has apparently been saved from fatal
  4295. competition by having inhabited a protected station. As buds give rise
  4296. by growth to fresh buds, and these, if vigorous, branch out and
  4297. overtop on all sides many a feebler branch, so by generation I believe
  4298. it has been with the great Tree of Life, which fills with its dead and
  4299. broken branches the crust of the earth, and covers the surface with
  4300. its everbranching and beautiful ramifications.
  4301.   CHAPTER V
  4302.   LAWS OF VARIATION
  4303.  
  4304.   I HAVE hitherto sometimes spoken as if the variations- so common and
  4305. multiform with organic beings under domestication, and in a lesser
  4306. degree with those under nature- were due to chance. This, of course,
  4307. is a wholly incorrect expression, but it serves to acknowledge plainly
  4308. our ignorance of the cause of each particular variation. Some
  4309. authors believe it to be as much the function of the reproductive
  4310. system to produce individual differences, or slight deviations of
  4311. structure, as to make the child like its parents. But the fact of
  4312. variations and monstrosities occurring much more frequently under
  4313. domestication than under nature, and the greater variability of
  4314. species having wider ranges than of those with restricted ranges, lead
  4315. to the conclusion that variability is generally related to the
  4316. conditions of life to which each species has been exposed during
  4317. several successive generations. In the first chapter I attempted to
  4318. show that changed conditions act in two ways, directly on the whole
  4319. organisation or on certain parts alone, and indirectly through the
  4320. reproductive system. In all cases there are two factors, the nature of
  4321. the organism, which is much the most important of the two, and the
  4322. nature of the conditions. The direct action of changed conditions
  4323. leads to definite or indefinite results. In the latter case the
  4324. organisation seems to become plastic, and we have much fluctuating
  4325. variability. In the former case the nature of the organism is such
  4326. that it yields readily, when subjected to certain conditions, and all,
  4327. or nearly all the individuals become modified in the same way.
  4328.   It is very difficult to decide how far changed conditions, such as
  4329. of climate, food, &c., have acted in a definite manner. There is
  4330. reason to believe that in the course of time the effects have been
  4331. greater than can be proved by clear evidence. But we may safely
  4332. conclude that the innumerable complex co-adaptations of structure,
  4333. which we see throughout nature between various organic beings,
  4334. cannot be attributed simply to such action. In the following cases the
  4335. conditions seem to have produced some slight definite effect: E.
  4336. Forbes asserts that shells at their southern limit, and when living in
  4337. shallow water, are more brightly coloured than those of the same
  4338. species from further north or from a greater depth; but this certainly
  4339. does not always hold good. Mr. Gould believes that birds of the same
  4340. species are more brightly coloured under a clear atmosphere, than when
  4341. living near the coast or on islands, and Wollaston is convinced that
  4342. residence near the sea affects the colours of insects. Moquin-Tandon
  4343. gives a list of plants which, when growing near the sea-shore, have
  4344. their leaves in some degree fleshy, though not elsewhere fleshy. These
  4345. slightly varying organisms are interesting in as far as they present
  4346. characters analogous to those possessed by the species which are
  4347. confined to similar conditions.
  4348.   When a variation is of the slightest use to any being, we cannot
  4349. tell how much to attribute to the accumulative action of natural
  4350. selection, and how much to the definite action of the conditions of
  4351. life. Thus, it is well known to furriers that animals of the same
  4352. species have thicker and better fur the further north they live; but
  4353. who can tell how much of this difference may be due to the
  4354. warmest-clad individuals having been favoured and preserved during
  4355. many generations, and how much to the action of the severe climate?
  4356. for it would appear that climate has some direct action on the hair of
  4357. our domestic quadrupeds.
  4358.   Instances could be given of similar varieties being produced from
  4359. the same species under external conditions of life as different as can
  4360. well be conceived; and, on the other hand, of dissimilar varieties
  4361. being produced under apparently the same external conditions. Again,
  4362. innumerable instances are known to every naturalist, of species
  4363. keeping true, or not varying at all, although living under the most
  4364. opposite climates. Such considerations as these incline me to lay less
  4365. weight on the direct action of the surrounding conditions, than on a
  4366. tendency to vary, due to causes of which we are quite ignorant.
  4367.   In one sense the conditions of life may be said, not only to cause
  4368. variability, either directly or indirectly, but likewise to include
  4369. natural selection, for the conditions determine whether this or that
  4370. variety shall survive. But when man is the selecting agent, we clearly
  4371. see that the two elements of change are distinct; variability is in
  4372. some manner excited, but it is the will of man which accumulates the
  4373. variations in certain directions; and it is this latter agency which
  4374. answers to the survival of the fittest under nature.
  4375.  
  4376.   Effects of the increased Use and Disuse of Parts, as controlled by
  4377. Natural Selection
  4378.  
  4379.   From the facts alluded to in the first chapter, I think there can be
  4380. no doubt that use in our domestic animals has strengthened and
  4381. enlarged certain parts, and disuse diminished them; and that such
  4382. modifications are inherited. Under free nature, we have no standard of
  4383. comparison, by which to judge of the effects of long-continued use
  4384. or disuse, for we know not the parent-forms; but many animals
  4385. possess structures which can be best explained by the effects of
  4386. disuse. As Professor Owen has remarked, there is no greater anomaly in
  4387. nature than a bird that cannot fly; yet there are several in this
  4388. state. The logger-headed duck of South America can only flap along the
  4389. surface of the water, and has its wings in nearly the same condition
  4390. as the domestic Aylesbury duck: it is a remarkable fact that the young
  4391. birds, according to Mr. Cunningham, can fly, while the adults have
  4392. lost this power. As the larger ground-feeding birds seldom take flight
  4393. except to escape danger, it is probable that the nearly wingless
  4394. condition of several birds, now inhabiting or which lately inhabited
  4395. several oceanic islands, tenanted by no beast of prey, has been caused
  4396. by disuse. The ostrich indeed inhabits continents, and is exposed to
  4397. danger from which it cannot escape by flight, but it can defend itself
  4398. by kicking its enemies, as efficiently as many quadrupeds. We may
  4399. believe that the progenitor of the ostrich genus had habits like those
  4400. of the bustard, and that, as the size and weight of its body were
  4401. increased during successive generations, its legs were used more,
  4402. and its wings less, until they became incapable of flight.
  4403.   Kirby has remarked (and I have observed the same fact) that the
  4404. anterior tarsi, or feet, of many male dung-feeding beetles are often
  4405. broken off; he examined seventeen specimens in his own collection, and
  4406. not one had even a relic left. In the Onites apelles the tarsi are
  4407. so habitually lost, that the insect has been described as not having
  4408. them. In some other genera they are present, but in a rudimentary
  4409. condition. In the Ateuchus, or sacred beetle of the Egyptians, they
  4410. are totally deficient. The evidence that accidental mutilations can be
  4411. inherited is at present not decisive; but the remarkable cases
  4412. observed by Brown-Sequard in guinea-pigs, of the inherited effects
  4413. of operations, should make us cautious in denying this tendency. Hence
  4414. it will perhaps be safest to look at the entire absence of the
  4415. anterior tarsi in Ateuchus, and their rudimentary condition in some
  4416. other genera, not as cases of inherited mutilations, but as due to the
  4417. effects of long-continued disuse; for as many dung-feeding beetles are
  4418. generally found with their tarsi lost, this must happen early in life;
  4419. therefore the tarsi cannot be of much importance or be much used by
  4420. these insects.
  4421.   In some cases we might easily put down to disuse modifications of
  4422. structure which are wholly, or mainly, due to natural selection. Mr.
  4423. Wollaston has discovered the remarkable fact that 200 beetles, out
  4424. of the 550 species (but more are now known) inhabiting Madeira, are so
  4425. far deficient in wings that they cannot fly; and that, of the
  4426. twenty-nine endemic genera, no less than twenty-three have all their
  4427. species in this condition! Several facts, namely, that beetles in many
  4428. parts of the world are frequently blown to sea and perish; that the
  4429. beetles in Madeira, as observed by Mr. Wollaston, lie much
  4430. concealed, until the wind lulls and the sun shines; that the
  4431. proportion of wingless beetles is larger on the exposed Desertas
  4432. than in Madeira itself; and especially the extraordinary fact, so
  4433. strongly insisted on by Mr. Wollaston, that certain large groups of
  4434. beetles, elsewhere excessively numerous, which absolutely require
  4435. the use of their wings, are here almost entirely absent;- these
  4436. several considerations make me believe that the wingless condition
  4437. of so many Madeira beetles is mainly due to the action of natural
  4438. selection, combined probably with disuse. For during many successive
  4439. generations each individual beetle which flew least, either from its
  4440. wings having been ever so little less perfectly developed or from
  4441. indolent habit, will have had the best chance of surviving from not
  4442. being blown out to sea; and, on the other hand, those beetles which
  4443. most readily took to flight would oftenest have been blown to sea, and
  4444. thus destroyed.
  4445.   The insects in Madeira which are not ground-feeders, and which, as
  4446. certain flower-feeding coleoptera and lepidoptera, must habitually use
  4447. their wings to gain their subsistence, have, as Mr. Wollaston
  4448. suspects, their wings not at all reduced, but even enlarged. This is
  4449. quite compatible with the action of natural selection. For when a
  4450. new insect first arrived on the island, the tendency of natural
  4451. selection to enlarge or to reduce the wings, would depend on whether a
  4452. greater number of individuals were saved by successfully battling with
  4453. the winds, or by giving up the attempt and rarely or never flying.
  4454. As with mariners shipwrecked near a coast, it would have been better
  4455. for the good swimmers if they had been able to swim still further,
  4456. whereas it would have been better for the bad swimmers if they had not
  4457. been able to swim at all and had stuck to the wreck.
  4458.   The eyes of moles and of some burrowing rodents are rudimentary in
  4459. size, and in some cases are quite covered by skin and fur. This
  4460. state of the eyes is probably due to gradual reduction from disuse,
  4461. but aided perhaps by natural selection. In South America, a
  4462. burrowing rodent, the tucotuco, or Ctenomys, is even more subterranean
  4463. in its habits than the mole; and I was assured by a Spaniard, who
  4464. had often caught them, that they were frequently blind. One which I
  4465. kept alive was certainly in this condition, the cause, as appeared
  4466. on dissection, having been inflammation of the nictitating membrane.
  4467. As frequent inflammation of the eyes must be injurious to any
  4468. animal, and as eyes are certainly not necessary to animals having
  4469. subterranean habits, a reduction in their size, with the adhesion of
  4470. the eyelids and growth of fur over them, might in such case be an
  4471. advantage; and if so, natural selection would aid the effects of
  4472. disuse.
  4473.   It is well known that several animals, belonging to the most
  4474. different classes, which inhabit the caves of Carniola and of
  4475. Kentucky, are blind. in some of the crabs the foot-stalk for the eye
  4476. remains, though the eye is gone;- the stand for the telescope is
  4477. there, though the telescope with its glasses has been lost. As it is
  4478. difficult to imagine that eyes, though useless, could be in any way
  4479. injurious to animals living in darkness, their loss may be
  4480. attributed to disuse. In one of the blind animals, namely, the
  4481. cave-rat (Noetoma), two of which were captured by Professor Silliman
  4482. at above half a mile distance from the mouth of the cave, and
  4483. therefore not in the profoundest depths, the eyes were lustrous and of
  4484. large size; and these animals, as I am informed by Professor Silliman,
  4485. after having been exposed for about a month to a graduated light,
  4486. acquired a dim perception of objects.
  4487.   It is difficult to imagine conditions of life more similar than deep
  4488. limestone caverns under a nearly similar climate; so that, in
  4489. accordance with the old view of the blind animals having been
  4490. separately created for the American and European caverns, very close
  4491. similarity in their organisation and affinities might have been
  4492. expected. This is certainly not the case if we look at the two whole
  4493. faunas; and with respect to the insects alone, Schiodte has
  4494. remarked, "We are accordingly prevented from considering the entire
  4495. phenomenon in any other light than something purely local, and the
  4496. similarity which is exhibited in a few forms between the Mammoth
  4497. cave (in Kentucky) and the caves in Carniola, otherwise than as a very
  4498. plain expression of that analogy which subsists generally between
  4499. the fauna of Europe and of North America." On my view we must
  4500. suppose that American animals, having in most cases ordinary powers of
  4501. vision, slowly migrated by successive generations from the outer world
  4502. into the deeper and deeper recesses of the Kentucky caves, as did
  4503. European animals into the caves of Europe. We have some evidence of
  4504. this gradation of habit; for, as Schiodte remarks, "We accordingly
  4505. look upon the subterranean faunas as small ramifications which have
  4506. penetrated into the earth from the geographically limited faunas of
  4507. the adjacent tracts, and which, as they extended themselves into
  4508. darkness, have been accommodated to surrounding circumstances. Animals
  4509. not far remote from ordinary forms, prepare the transition from
  4510. light to darkness. Next follow those that are constructed for
  4511. twilight; and, last of all, those destined for total darkness, and
  4512. whose formation is quite peculiar." These remarks of Schiodte's it
  4513. should be understood, apply not to the same, but to distinct
  4514. species. By the time that an animal had reached, after numberless
  4515. generations, the deepest recesses, disuse will on this view have
  4516. more or less perfectly obliterated its eyes, and natural selection
  4517. will often have effected other changes, such as an increase in the
  4518. length of the antennae or palpi, as a compensation for blindness.
  4519. Notwithstanding such modifications, we might expect still to see in
  4520. the cave-animals of America, affinities to the other inhabitants of
  4521. that continent, and in those of Europe to the inhabitants of the
  4522. European continent. And this is the case with some of the American
  4523. cave-animals, as I hear from Professor Dana; and some, of the European
  4524. cave insects are very closely allied to those of the surrounding
  4525. country. It would be difficult to give any rational explanation of the
  4526. affinities of the blind cave-animals to the other inhabitants of the
  4527. two continents on the ordinary view of their independent creation.
  4528. That several of the inhabitants of the caves of the Old and New Worlds
  4529. should be closely related, we might expect from the well-known
  4530. relationship of most of their other productions. As a blind species of
  4531. Bathyscia is found in abundance on shady rocks far from caves, the
  4532. loss of vision in the cave-species of this one genus has probably
  4533. had no relation to its dark habitation; for it is natural that an
  4534. insect already deprived of vision should readily become adapted to
  4535. dark caverns. Another blind genus (Anophthaimus) offers this
  4536. remarkable peculiarity, that the species, as Mr. Murray observes, have
  4537. not as yet been found anywhere except in caves; yet those which
  4538. inhabit the several eaves of Europe and America are distinct; but it
  4539. is possible that the progenitors of these several species, whilst they
  4540. were furnished with eyes, may formerly have ranged over both
  4541. continents, and then have become extinct, excepting in their present
  4542. secluded abodes. Far from feeling surprise that some of the
  4543. cave-animals should be very anomalous, as Agassiz has remarked in
  4544. regard to the blind fish, the Amblyopsis, and as is the case with
  4545. blind Proteus with reference to the reptiles of Europe, I am only
  4546. surprised that more wrecks of ancient life have not been preserved,
  4547. owing to the less severe competition to which the scanty inhabitants
  4548. of these dark abodes will have been exposed.
  4549.  
  4550.   Acclimatisation
  4551.  
  4552.   Habit is hereditary with plants, as in the period of flowering, in
  4553. the time of sleep, in the amount of rain requisite for seeds to
  4554. germinate, &c., and this leads me to say a few words on
  4555. acclimatisation. As it is extremely common for distinct species
  4556. belonging to the same genus to inhabit hot and cold countries, if it
  4557. be true that all the species of the same genus are descended from a
  4558. single parent-form, acclimatisation must be readily effected during
  4559. a long course of descent. It is notorious that each species is adapted
  4560. to the climate of its own home: species from an arctic or even from
  4561. a temperate region cannot endure a tropical climate, or conversely. So
  4562. again, many succulent plants cannot endure a damp climate. But the
  4563. degree of adaptation of species to the climates under which they
  4564. live is often overrated. We may infer this from our frequent inability
  4565. to predict whether or not an imported plant will endure our climate,
  4566. and from the number of plants and animals brought from different
  4567. countries which are here perfectly healthy. We have reason to
  4568. believe that species in a state of nature are closely limited in their
  4569. ranges by the competition of other organic beings quite as much as, or
  4570. more than, by adaptation to particular climates. But whether or not
  4571. this adaptation is in most cases very close, we have evidence with
  4572. some few plants, of their becoming, to a certain extent, naturally
  4573. habituated to different temperatures; that is, they become
  4574. acclimatised: thus the pines and rhododendrons, raised from seed
  4575. collected by Dr. Hooker from the same species growing at different
  4576. heights on the Himalaya, were found to possess in this country
  4577. different constitutional powers of resisting cold. Mr. Thwaites
  4578. informs me that he has observed similar facts in Ceylon; analogous
  4579. observations have been made by Mr. H. C. Watson on European species of
  4580. plants brought from the Azores to England; and I could give other
  4581. cases. In regard to animals, several authentic instances could be
  4582. adduced of species having largely extended, within historical times,
  4583. their range from warmer to cooler latitudes, and conversely; but we do
  4584. not positively know that these animals were strictly adapted to
  4585. their native climate, though in all ordinary cases we assume such to
  4586. be the case; nor do we know that they have subsequently become
  4587. specially acclimatised to their new homes, so as to be better fitted
  4588. for them than they were at first.
  4589.   As we may infer that our domestic animals were originally chosen
  4590. by uncivilised man because they were useful and because they bred
  4591. readily under confinement, and not because they were subsequently
  4592. found capable of far-extended transportation, the common and
  4593. extraordinary capacity in our domestic animals of not only
  4594. withstanding the most different climates, but of being perfectly
  4595. fertile (a far severer test) under them, may be used as an argument
  4596. that a large proportion of other animals now in a state of nature
  4597. could easily be brought to bear widely different climates. We must
  4598. not, however, push the foregoing argument too far, on account of the
  4599. probable origin of some of our domestic animals from several wild
  4600. stocks; the blood, for instance, of a tropical and arctic wolf may
  4601. perhaps be mingled in our domestic breeds. The rat and mouse cannot be
  4602. considered as domestic animals, but they have been transported by
  4603. man to many parts of the world, and now have a far wider range than
  4604. any other rodent; for they live under the cold climate of Faroe in the
  4605. north and of the Falklands in the south, and on many an island in
  4606. the torrid zones. Hence adaptation to any special climate may be
  4607. looked at as a quality readily grafted on an innate wide flexibility
  4608. of constitution, common to most animals. On this view, the capacity of
  4609. enduring the most different climates by man himself and by his
  4610. domestic animals, and the fact of the extinct elephant and
  4611. rhinoceros having formerly endured a glacial climate, whereas the
  4612. living species are now all tropical or sub-tropical in their habits,
  4613. ought not to be looked at as anomalies, but as examples of a very
  4614. common flexibility of constitution, brought, under peculiar
  4615. circumstances, into action.
  4616.   How much of the acclimatisation of species to any peculiar climate
  4617. is due to mere habit, and how much to the natural selection of
  4618. varieties having different innate constitutions, and how much to
  4619. both means combined, is an obscure question. That habit or custom
  4620. has some influence, I must believe, both from analogy and from the
  4621. incessant advice given in agricultural works, even in the ancient
  4622. encyclopaedias of China, to be very cautious in transporting animals
  4623. from one district to another. And as it is not likely that man
  4624. should have succeeded in selecting so many breeds and sub-breeds
  4625. with constitutions specially fitted for their own districts, the
  4626. result must, I think, be due to habit. On the other hand, natural
  4627. selection would inevitably tend to preserve those individuals which
  4628. were born with constitutions best adapted to any country which they
  4629. inhabited. In treatises on many kinds of cultivated plants, certain
  4630. varieties are said to withstand certain climates better than others;
  4631. this is strikingly shown in works on fruit-trees published in the
  4632. United States, in which certain varieties are habitually recommended
  4633. for the northern and others for the southern States; and as most of
  4634. these varieties are of recent origin, they cannot owe their
  4635. constitutional differences to habit. The case of the Jerusalem
  4636. artichoke, which is never propagated in England by seed, and of
  4637. which consequently new varieties have not been produced, has even been
  4638. advanced, as proving that acclimatisation cannot be effected, for it
  4639. is now as tender as ever it was! The case, also, of the kidney-bean
  4640. has been often cited for a similar purpose, and with much greater
  4641. weight; but until someone will sow, during a score of generations, his
  4642. kidney-beans so early that a very large proportion are destroyed by
  4643. frost, and then collect seed from the few survivors, with care to
  4644. prevent accidental crosses, and then again get seed from these
  4645. seedlings, with the same precautions, the experiment cannot be said to
  4646. have been tried. Nor let it be supposed that differences in the
  4647. constitution of seedling kidney-beans never appear, for an account has
  4648. been published how much more hardy some seedlings are than others; and
  4649. of this fact I have myself observed striking instances.
  4650.   On the whole, we may conclude that habit, or use and disuse, have,
  4651. in some cases, played a considerable part in the modification of the
  4652. constitution and structure; but that the effects have often been
  4653. largely combined with, and sometimes overmastered by, the natural
  4654. selection of innate variations.
  4655.  
  4656.   Correlated Variation
  4657.  
  4658.   I mean by this expression that the whole organisation is so tied
  4659. together during its growth and development, that when slight
  4660. variations in any one part occur, and are accumulated through
  4661. natural selection, other parts become modified. This is a very
  4662. important subject, most imperfectly understood, and no doubt wholly
  4663. different classes of facts may be here easily confounded together.
  4664. We shall presently see that simple inheritance often gives the false
  4665. appearance of correlation. One of the most obvious real cases is, that
  4666. variations of structure arising in the young or larvae naturally
  4667. tend to affect the structure of the mature animal. The several parts
  4668. of the body which are homologous, and which, at an early embryonic
  4669. period, are identical in structure, and which are necessarily
  4670. exposed to similar conditions, seem eminently liable to vary in a like
  4671. manner: we see this in the right and left sides of the body varying in
  4672. the same manner; in the front and hind legs, and even in the jaws
  4673. and limbs, varying together, for the lower jaw is believed by some
  4674. anatomists to be homologous with the limbs. These tendencies, I do not
  4675. doubt, may be mastered more or less completely by natural selection;
  4676. thus a family of stags once existed with an antler only on one side;
  4677. and if this had been of any great use to the breed, it might
  4678. probably have been rendered permanent by selection.
  4679.   Homologous parts, as has been remarked by some authors, tend to
  4680. cohere; this is often seen in monstrous plants: and nothing is more
  4681. common than the union of homologous parts in normal structures, as
  4682. in the union of the petals into a tube. Hard parts seem to affect
  4683. the form of adjoining soft parts; it is believed by some authors
  4684. that with birds the diversity in the shape of the pelvis causes the
  4685. remarkable diversity in the shape of their kidneys. Others believe
  4686. that the shape of the pelvis in the human mother influences by
  4687. pressure the shape of the head of the child. In snakes, according to
  4688. Schlegel, the form of the body and the manner of swallowing
  4689. determine the position and form of several of the most important
  4690. viscera.
  4691.   The nature of the bond is frequently quite obscure. Isidore Geoffroy
  4692. St-Hilaire has forcibly remarked that certain malconformations
  4693. frequently, and that others rarely, co-exist, without our being able
  4694. assign any reason. What can be more singular than the relation in cats
  4695. between complete whiteness and blue eyes with deafness, or between the
  4696. tortoise-shell colour and the female sex; or in pigeons between
  4697. their feathered feet and skin betwixt the outer toes, or between the
  4698. presence of more or less down on the young pigeon when first
  4699. hatched, with the future colour of its plumage; or, again, the
  4700. relation between the hair and teeth in the naked Turkish dog, though
  4701. here no doubt homology comes into play? With respect to this latter
  4702. case of correlation, I think it can hardly be accidental, that the two
  4703. orders of mammals which are most abnormal in their dermal covering,
  4704. viz., Cetacea (whales) and Edentata (armadilloes, scaly ant-eaters,
  4705. &c.,) are likewise on the whole the most abnormal in their teeth;
  4706. but there are so many exceptions to this rule, as Mr. Mivart has
  4707. remarked, that it has little value.
  4708.   I know of no case better adapted to show the importance of the
  4709. laws of correlation and variation, independently of utility and
  4710. therefore of natural selection, than that of the difference between
  4711. the outer and inner flowers in some compositous and timbelliferous
  4712. plants. Every one is familiar with the difference between the ray
  4713. and central florets of, for instance, the daisy, and this difference
  4714. is often accompanied with the partial or complete abortion of the
  4715. reproductive organs. But in some of these plants, the seeds also
  4716. differ in shape and sculpture. These differences have sometimes been
  4717. attributed to the pressure of the involuera on the florets, or to
  4718. their mutual pressure, and the shape of the seeds in the ray-florets
  4719. of some Compositae countenances this idea; but with the
  4720. Umbelliferae, it is by no means, as Dr. Hooker informs me, the species
  4721. with the densest heads which most frequently differ in their inner and
  4722. outer flowers. It might have been thought that the development of
  4723. the ray-petals by drawing nourishment from the reproductive organs
  4724. causes their abortion; but this can hardly be the sole cause, for in
  4725. some Compositae the seeds of the outer and inner florets differ,
  4726. without any difference in the corolla. Possibly these several
  4727. differences may be connected with the different flow of nutriment
  4728. towards the central and external flowers: we know, at least, that with
  4729. irregular flowers, those nearest to the axis are most subject to
  4730. peloria, that is to become abnormally symmetrical. I may add, as an
  4731. instance of this fact, and as a striking case of correlation, that
  4732. in many pelargoniums, the two upper petals in the central flower of
  4733. the truss often lose their patches of darker colour; and when this
  4734. occurs, the adherent nectary is quite aborted; the central flower thus
  4735. becoming peloric or regular. When the colour is absent from only one
  4736. of the two upper petals, the nectary is not quite aborted but is
  4737. much shortened.
  4738.   With respect to the development of the corolla, Sprengel's idea that
  4739. the ray-florets serve to attract insects, whose agency is highly
  4740. advantageous or necessary for the fertilisation of these plants, is
  4741. highly probable; and if so, natural selection may have come into play.
  4742. But with respect to the seeds, it seems impossible that their
  4743. differences in shape, which are not always correlated with any
  4744. difference in the corolla, can be in any way beneficial: yet in the
  4745. Umbelliferae these differences are of such apparent importance- the
  4746. seeds being sometimes orthospermous in the exterior flowers and
  4747. coelospermous in the central flowers,- that the elder De Candolle
  4748. founded his main divisions in the order on such characters. Hence
  4749. modifications of structure, viewed by systematists as of high value,
  4750. may be wholly due to the laws of variation and correlation, without
  4751. being, as far as we can judge, of the slightest service to the
  4752. species.
  4753.   We may often falsely attribute to correlated variation structures
  4754. which are common to whole groups of species, and which in truth are
  4755. simply due to inheritance; for an ancient progenitor may have acquired
  4756. through natural selection some one modification in structure, and,
  4757. after thousands of generations, some other and independent
  4758. modification; and these two modifications, having been transmitted
  4759. to a whole group of descendants with diverse habits, would naturally
  4760. be thought to be in some necessary manner correlated. Some other
  4761. correlations are apparently due to the manner in which natural
  4762. selection can alone act. For instance, Alph. de Candolle has
  4763. remarked that winged seeds are never found in fruits which do not
  4764. open; I should explain this rule by the impossibility of seeds
  4765. gradually becoming winged through natural selection, unless the
  4766. capsules were open; for in this case alone could the seeds, which were
  4767. a little better adapted to be wafted by the wind, gain an advantage
  4768. over others less well fitted for wide dispersal.
  4769.  
  4770.   Compensation and Economy of Growth
  4771.  
  4772.   The elder Geoffroy and Goethe propounded, at about the same time,
  4773. their law of compensation or balancement of growth; or, as Goethe
  4774. expressed it, "In order to spend on one side, nature is forced to
  4775. economise on the other side." I think this holds true to a certain
  4776. extent with our domestic productions: if nourishment flows to one part
  4777. or organ in excess, it rarely flows, at least in excess, to another
  4778. part; thus it is difficult to get a cow to give much milk and to
  4779. fatten readily. The same varieties of the cabbage do not yield
  4780. abundant and nutritious foliage and a copious supply of oil-bearing
  4781. seeds. When the seeds in our fruits become atrophied, the fruit itself
  4782. gains largely in size and quality. In our poultry, a large tuft of
  4783. feathers on the head is generally accompanied by a diminished comb,
  4784. and a large beard by diminished wattles. With species in a state of
  4785. nature it can hardly be maintained that the law is of universal
  4786. application; but many good observers, more especially botanists,
  4787. believe in its truth. I will not, however, here give any instances,
  4788. for I see hardly any way of distinguishing between the effects, on the
  4789. one hand, of a part being largely developed through natural
  4790. selection and another and adjoining part being reduced by this same
  4791. process or by disuse, and, on the other hand the actual withdrawal
  4792. of nutriment from one part owing to the excess of growth in another
  4793. and adjoining part.
  4794.   I suspect, also, that some of the cases of compensation which have
  4795. been advanced, and likewise some other facts, may be merged under a
  4796. more general principle, namely, that natural selection is
  4797. continually trying to economise every part of the organization. If
  4798. under changed conditions of life a structure, before useful, becomes
  4799. less useful, its diminution will be favoured, for it will profit the
  4800. individual not to have its nutriment wasted in building up an
  4801. useless structure. I can only thus understand a fact with which I
  4802. was much struck when examining cirripedes, and of which many analogous
  4803. instances could be given: namely, that when a cirripede is parasitic
  4804. within another cirripede and is thus protected, it loses more or
  4805. less completely its own shell or carapace. This is the case with the
  4806. male Ibla, and in a truly extraordinary manner with the Proteolepas:
  4807. for the carapace in all other cirripedes consists of the three
  4808. highly-important anterior segments of the head enormously developed,
  4809. and furnished with great nerves and muscles; but in the parasitic
  4810. and protected Proteolepas, the whole anterior part of the head is
  4811. reduced to the merest rudiment attached to the bases of the prehensile
  4812. antennae. Now the saving of a large and complex structure, when
  4813. rendered superfluous, would be a decided advantage to each
  4814. successive individual of the species; for in the struggle for life
  4815. to which every animal is exposed, each would have a better chance of
  4816. supporting itself, by less nutriment being wasted.
  4817.   Thus, as I believe, natural selection will tend in the long run to
  4818. reduce any part of the organisation, as soon as it becomes, through
  4819. changed habits, superfluous, without by any means causing some other
  4820. part to be largely developed in a corresponding degree. And,
  4821. conversely, that natural selection may perfectly well succeed in
  4822. largely developing an organ without requiring as a necessary
  4823. compensation the reduction of some adjoining part.
  4824.  
  4825.   Multiple, Rudimentary, and Lowly-organised Structures are Variable
  4826.  
  4827.   It seems to be a rule, as remarked by the younger Geoffroy, both
  4828. with varieties and species, that when any part or organ is repeated
  4829. many times in the same individual (as the vertebrae in snakes, and the
  4830. stamens in polyandrous flowers) the number is variable; whereas the
  4831. same part or organ, when it occurs in lesser numbers, is constant. The
  4832. same author as well as some botanists have further remarked that
  4833. multiple parts are extremely liable to vary in structure. As
  4834. "vegetable repetition," to use Prof. Owen's expression, is a sign of
  4835. low organisation, the foregoing statements accord with the common
  4836. opinion of naturalists, that beings which stand low in the scale of
  4837. nature are more variable than those which are higher. I presume that
  4838. lowness here means that the several parts of the organisation have
  4839. been but little specialised for particular functions; and as long as
  4840. the same part has to perform diversified work, we can perhaps see
  4841. why it should remain variable, that is, why natural selection should
  4842. not have preserved or rejected each little deviation of form as
  4843. carefully as when the part has to serve for some one special
  4844. purpose. In the same way, a knife which has to cut all sorts of things
  4845. may be of almost any shape; whilst a tool for some
  4846. particular-purpose must be of some particular shape. Natural
  4847. selection, it should never be forgotten, can act solely through and
  4848. for the advantage of each being.
  4849.   Rudimentary parts, as it is generally admitted, are apt to be highly
  4850. variable. We shall have to recur to this subject; and I will here only
  4851. add that their variability seems to result from their uselessness, and
  4852. consequently from natural selection having had no power to check
  4853. deviations in their structure.
  4854.  
  4855.   A Part developed in any Species in an extraordinary degree or
  4856. manner, in comparison with the same Part in allied Species, tends to
  4857. be highly variable
  4858.  
  4859.   Several years ago I was much struck by a remark, to the above
  4860. effect, made by Mr. Waterhouse. Professor Owen, also, seems to have
  4861. come to a nearly similar conclusion. It is hopeless to attempt to
  4862. convince any one of the truth of the above proposition without
  4863. giving the long array of facts which I have collected, and which
  4864. cannot possibly be here introduced. I can only state my conviction
  4865. that it is a rule of high generality. I am aware of several causes
  4866. of error, but I hope that I have made due allowance for them. It
  4867. should be understood that the rule by no means applies to any part,
  4868. however unusually developed, unless it be unusually developed in one
  4869. species or in a few species in comparison with the same part in many
  4870. closely allied species. Thus, the wing of a bat is a most abnormal
  4871. structure in the class of mammals, but the rule would not apply
  4872. here, because the whole group of bats possesses wings; it would
  4873. apply only if some one species had wings developed in a remarkable
  4874. manner in comparison with the other species of the same genus. The
  4875. rule applies very strongly in the case of secondary sexual characters,
  4876. when displayed in any unusual manner. The term, secondary sexual
  4877. characters, used by Hunter, relates to characters which are attached
  4878. to one sex, but are not directly connected with the act of
  4879. reproduction. The rule applies to males and females; but more rarely
  4880. to the females, as they seldom offer remarkable secondary sexual
  4881. characters. The rule being so plainly applicable in the case of
  4882. secondary sexual characters, may be due to the great variability of
  4883. these characters, whether or not displayed in any unusual manner- of
  4884. which fact I think there can be little doubt. But that our rule is not
  4885. confined to secondary sexual characters is clearly shown in the case
  4886. of hermaphrodite cirripedes; I particularly attended to Mr.
  4887. Waterhouse's remark, whilst investigating this Order, and I am fully
  4888. convinced that the rule almost always holds good. I shall, in a future
  4889. work, give a list of all the more remarkable cases; I will here give
  4890. only one, as it illustrates the rule in its largest application. The
  4891. opereular valves of sessile cirripedes (rock barnacles) are, in
  4892. every sense of the word, very important structures, and they differ
  4893. extremely little even in distinct genera; but in the several species
  4894. of one genus, Pyrgoma, these valves present a marvelous amount of
  4895. diversification; the homologous valves in the different species
  4896. being sometimes wholly unlike in shape; and the amount of variation in
  4897. the individuals of the same species is so great, that it is no
  4898. exaggeration to state that the varieties of the same species differ
  4899. more from each other in the characters derived from these important
  4900. organs, than do the species belonging to other distinct genera.
  4901.   As with birds the individuals of the same species, inhabiting the
  4902. same country, vary extremely little, I have particularly attended to
  4903. them; and the rule certainly seems to hold good in this class. I
  4904. cannot make out that it applies to plants, and this would have
  4905. seriously shaken my belief in its truth, had not the great variability
  4906. in plants made it particularly difficult to compare their relative
  4907. degrees of variability.
  4908.   When we see any part or organ developed in a remarkable degree or
  4909. manner in a species, the fair presumption is that it is of high
  4910. importance to that species: nevertheless it is in this case
  4911. eminently liable to variation. Why should this be so? On the view that
  4912. each species has been independently created, with all its parts as
  4913. we now see them, I can see no explanation. But on the view that groups
  4914. of species are descended from some other species, and have been
  4915. modified through natural selection, I think we can obtain some
  4916. light. First let me make some preliminary remarks. If, in our domestic
  4917. animals, any part or the whole animal be neglected, and no selection
  4918. be applied, that part (for instance, the comb in the Dorking fowl)
  4919. or the whole breed will cease to have a uniform character: and the
  4920. breed may be said to be degenerating. In rudimentary organs, and in
  4921. those which have been but little specialised for any particular
  4922. purpose, and perhaps in polymorphic groups, we see a nearly parallel
  4923. case; for in such cases natural selection either has not or cannot
  4924. have come into full play, and thus the organisation is left in a
  4925. fluctuating condition. But what here more particularly concerns us is,
  4926. that those points in our domestic animals, which at the present time
  4927. are undergoing rapid change by continued selection, are also eminently
  4928. liable to variation. Look at the individuals of the same breed of
  4929. the pigeon, and see what a prodigious amount of difference there is in
  4930. the beaks of tumblers, in the beaks and wattle of carriers, in the
  4931. carriage and tail of fantails, &c., these being the points now
  4932. mainly attended to by English fanciers. Even in the same sub-breed, as
  4933. in that of the short-faced tumbler, it is notoriously difficult to
  4934. breed nearly perfect birds, many departing widely from the standard.
  4935. There may truly be said to be a constant struggle going on between, on
  4936. the one hand, the tendency to reversion to a less perfect state, as
  4937. well as an innate tendency to new variations, and, on the other
  4938. hand, the power of steady selection to keep the breed true. In the
  4939. long run selection gains the day, and we do not expect to fail so
  4940. completely as to breed a bird as coarse as a common tumbler pigeon
  4941. from a good short-faced strain. But as long as selection is rapidly
  4942. going on, much variability in the parts undergoing modification may
  4943. always be expected.
  4944.   Now let us turn to nature. When a part has been developed in an
  4945. extraordinary manner in any one species, compared with the other
  4946. species of the same genus, we may conclude that this part has
  4947. undergone an extraordinary amount of modification since the period
  4948. when the several species branched off from the common progenitor of
  4949. the genus. This period will seldom be remote in any extreme degree, as
  4950. species rarely endure for more than one geological period. An
  4951. extraordinary amount of modification implies an unusually large and
  4952. long-continued amount of variability, which has continually been
  4953. accumulated by natural selection for the benefit of the species. But
  4954. as the variability of the extraordinarily developed part or organ
  4955. has been so great and long-continued within a period not excessively
  4956. remote, we might, as a general rule, still expect to find more
  4957. variability in such parts than in other parts of the organisation
  4958. which have remained for a much longer period nearly constant. And
  4959. this, I am convinced, is the case. That the struggle between natural
  4960. selection on the one hand, and the tendency to reversion and
  4961. variability on the other hand, will in the course of time cease; and
  4962. that the most abnormally developed organs may be made constant, I
  4963. see no reason to doubt. Hence, when an organ, however abnormal it
  4964. may be, has been transmitted in approximately the same condition to
  4965. many modified descendants, as in the case of the wing of the bat, it
  4966. must have existed, according to our theory, for an immense period in
  4967. nearly the same state; and thus it has come not to be more variable
  4968. than any other structure. It is only in those cases in which the
  4969. modification has been comparatively recent and extraordinarily great
  4970. that we ought to find the generative variability, as it may be called,
  4971. still present in a high degree. For in this case the variability
  4972. will seldom as yet have been fixed by the continued selection of the
  4973. individuals varying in the required manner and degree, and by the
  4974. continued rejection of those tending to revert to a former and less
  4975. modified condition.
  4976.  
  4977.   Specific Characters more Variable than Generic Characters
  4978.  
  4979.   The principle discussed under the last heading may be applied to our
  4980. present subject. It is notorious that specific characters are more
  4981. variable than generic. To explain by a simple example what is meant:
  4982. if in a large genus of plants some species had blue flowers and some
  4983. had red, the colour would be only a specific character, and no one
  4984. would be surprised at one of the blue species varying into red, or
  4985. conversely; but if all the species had blue flowers, the colour
  4986. would become a generic character, and its variation would be a more
  4987. unusual circumstance. I have chosen this example because the
  4988. explanation which most naturalists would advance is not here
  4989. applicable, namely, that specific characters are more variable than
  4990. generic, because they are taken from parts of less physiological
  4991. importance than those commonly used for classing genera. I believe
  4992. this explanation is partly, yet only indirectly, true; I shall,
  4993. however, have to return to this point in the chapter on
  4994. Classification. It would be almost superfluous to adduce evidence in
  4995. support of the statement, that ordinary specific characters are more
  4996. variable than generic; but with respect to important characters I have
  4997. repeatedly noticed in works on natural history, that when an author
  4998. remarks with surprise that some important organ or part, which is
  4999. generally very constant throughout a large group of species, differs
  5000. considerably in closely-allied species, it is often variable in the
  5001. individuals of the same species. And this fact shows that a character,
  5002. which is generally of generic value, when it sinks in value and
  5003. becomes only of specific value, often becomes variable, though its
  5004. physiological importance may remain the same. Something of the same
  5005. kind applies to monstrosities: at least Isidore Geoffroy St-Hilaire
  5006. apparently entertains no doubt that the more an organ normally differs
  5007. in the different species of the same group, the more subject it is
  5008. to anomalies in the individuals.
  5009.   On the ordinary view of each species having been independently
  5010. created, why should that part of the structure, which differs from the
  5011. same part in other independently-created species of the same genus, be
  5012. more variable than those parts which are closely alike in the
  5013. several species? I do not see that any explanation can be given. But
  5014. on the view that species are only strongly marked and fixed varieties,
  5015. we might expect often to find them still continuing to vary in those
  5016. parts of their structure which have varied within a moderately
  5017. recent period, and which have thus come to differ. Or to state the
  5018. case in another manner:- the points in which all the species of a
  5019. genus resemble each other, and in which they differ from allied
  5020. genera, are called generic characters; and these characters may be
  5021. attributed to inheritance from a common progenitor, for it can
  5022. rarely have happened that natural selection will have modified several
  5023. distinct species, fitted to more or less widely-different habits, in
  5024. exactly the same manner: and as these so-called generic characters
  5025. have been inherited from before the period when the several species
  5026. first branched off from their common progenitor, and subsequently have
  5027. not varied or come to differ in any degree, or only in a slight
  5028. degree, it is not probable that they should vary at the present day.
  5029. On the other hand, the points in which species differ from other
  5030. species of the same genus are called specific characters; and as these
  5031. specific characters have varied and come to differ since the period
  5032. when the species branched off from a common progenitor, it is probable
  5033. that they should still often be in some degree variable,- at least
  5034. more variable than those parts of the organisation which have for a
  5035. very long period remained constant.
  5036.   Secondary Sexual Characters Variable.- I think it will be admitted
  5037. by naturalists, without my entering on details, that secondary
  5038. sexual characters are highly variable. It will also be admitted that
  5039. species of the same group differ from each other more widely in
  5040. their secondary sexual characters, than in other parts of their
  5041. organisation: compare, for instance, the amount of difference
  5042. between the males of gallinaceous birds, in which secondary sexual
  5043. characters are strongly displayed, with the amount of difference
  5044. between the females. The cause of the original variability of these
  5045. characters is not manifest; but we can see why they should not have
  5046. been rendered as constant and uniform as others, for they are
  5047. accumulated by sexual selection, which is less rigid in its action
  5048. than ordinary selection, as it does not entail death, but only gives
  5049. fewer off-spring to the less favoured males. Whatever the cause may be
  5050. of the variability of secondary sexual characters, as they are
  5051. highly variable, sexual selection will have had a wide scope for
  5052. action, and may thus have succeeded in giving to the species of the
  5053. same group a greater amount of difference in these than in other
  5054. respects.
  5055.   It is a remarkable fact, that the secondary differences between
  5056. the two sexes of the same species are generally displayed in the
  5057. very same parts of the organisation in which the species of the same
  5058. genus differ from each other. Of this fact I will give in illustration
  5059. the two first instances which happen to stand on my list; and as the
  5060. differences in these cases are of a very unusual nature, the
  5061. relation can hardly be accidental. The same number of joints in the
  5062. tarsi is a character common to very large groups of beetles, but in
  5063. the Engidoe, as Westwood has remarked, the number varies greatly;
  5064. and the number likewise differs in the two sexes of the same
  5065. species. Again in the fossorial hymenoptera, the neuration of the
  5066. wings is a character of the highest importance, because common to
  5067. large groups; but in certain genera the neuration differs in the
  5068. different species, and likewise in the two sexes of the same
  5069. species. Sir J. Lubbock has recently remarked, that several minute
  5070. crustaceans offer excellent illustrations of this law. "In Pontella,
  5071. for instance, the sexual characters are afforded mainly by the
  5072. anterior antennae and by the fifth pair of legs: the specific
  5073. differences also are principally given by these organs." This relation
  5074. has a clear meaning on my view: I look at all the species of the
  5075. same genus as having as certainly descended from a common
  5076. progenitor, as have the two sexes of any one species. Consequently,
  5077. whatever part of the structure of the common progenitor, or of its
  5078. early descendants, became variable, variations of this part would,
  5079. it is highly probable, be taken advantage of by natural and sexual
  5080. selection, in order to fit the several species to their several places
  5081. in the economy of nature, and likewise to fit the two sexes of the
  5082. same species to each other, or to fit the males to struggle with other
  5083. males for the possession of the females.
  5084.   Finally, then, I conclude that the greater variability of specific
  5085. characters, or those which distinguish species from species, than of
  5086. generic characters, or those which are possessed by all the
  5087. species;- that the frequent extreme variability of any part which is
  5088. developed in a species in an extraordinary manner in comparison with
  5089. the same part in its congeners; and the slight degree of variability
  5090. in a part, however extraordinarily it may be developed, if it be
  5091. common to a whole group of species;- that the great variability of
  5092. secondary sexual characters, and their great difference in closely
  5093. allied species;- that secondary sexual and ordinary specific
  5094. differences are generally displayed in the same parts of the
  5095. organisation,- are all principles closely connected together. All
  5096. being mainly due to the species of the same group being the
  5097. descendants of common progenitor, from whom they have inherited much
  5098. in common,- to parts which have recently and largely varied being more
  5099. likely still to go on varying than parts which have long been
  5100. inherited and have not varied,- to natural selection having more or
  5101. less completely, according to the lapse of time, overmastered the
  5102. tendency to reversion and to further variability,- to sexual selection
  5103. being less rigid than ordinary selection,- and to variations in the
  5104. same parts having been accumulated by natural and sexual selection,
  5105. and having been thus adapted for secondary sexual, and for ordinary
  5106. purposes.
  5107.   Distinct Species present analagous Variations, so that a Variety
  5108. of one Species often assumes a Character proper to an Allied
  5109. Species, or reverts to some of the Characters of an early
  5110. Progenitor.- These propositions will be most readily understood by
  5111. looking to our domestic races. The most distinct breeds of the pigeon,
  5112. in countries widely apart, present sub-varieties with reversed
  5113. feathers on the head, and with feathers on the feet,- characters not
  5114. possessed by the aboriginal rock-pigeon; these then are analogous
  5115. variations in two or more distinct races. The frequent presence of
  5116. fourteen or even sixteen tail-feathers in the pouter may be considered
  5117. as a variation representing the normal structure of another race,
  5118. the fan-tail. I presume that no one will doubt that all such analogous
  5119. variations are due to the several races of the pigeon having inherited
  5120. from a common parent the same constitution and tendency to
  5121. variation, when acted on by similar unknown influences. In the
  5122. vegetable kingdom we have a case of analogous variation, in the
  5123. enlarged stems, or as commonly called roots, of the Swedish turnip and
  5124. Rutabaga, plants which several botanists rank as varieties produced by
  5125. cultivation from a common parent: if this be not so, the case will
  5126. then be one of analogous variation in two so-called distinct
  5127. species; and to these a third may be added, namely, the common turnip.
  5128. According to the ordinary view of each species having been
  5129. independently created, we should have to attribute this similarity
  5130. in the enlarged stems of these three plants, not to the vera causa
  5131. of community of descent, and a consequent tendency to vary in a like
  5132. manner, but to three separate yet closely related acts of creation.
  5133. Many similar cases of analogous variation have been observed by Naudin
  5134. in the great gourd-family, and by various authors in our cereals.
  5135. Similar cases occurring with insects under natural conditions have
  5136. lately been discussed with much ability by Mr. Walsh, who has
  5137. grouped them under his law of Equable Variability.
  5138.   With pigeons, however, we have another case, namely, the
  5139. occasional appearance in all the breeds, of slaty-blue birds with
  5140. two black bars on the wings, white loins, a bar at the end of the
  5141. tail, with the outer feathers externally edged near their basis with
  5142. white. As all these marks are characteristic of the parent
  5143. rock-pigeon, I presume that no one will doubt that this is a case of
  5144. reversion, and not of a new yet analogous variation appearing in the
  5145. several breeds. We may, I think, confidently come to this
  5146. conclusion, because, as we have seen, these coloured marks are
  5147. eminently liable to appear in the crossed offspring of two distinct
  5148. and differently coloured breeds; and in this case there is nothing
  5149. in the external conditions of life to cause the reappearance of the
  5150. slaty-blue, with the several marks, beyond the influence of the mere
  5151. act of crossing on the laws of inheritance.
  5152.   No doubt it is a very surprising fact that characters should
  5153. reappear after having been lost for many, probably for hundreds of
  5154. generations. But when a breed has been crossed only once by some other
  5155. breed, the offspring occasionally show for many generations a tendency
  5156. to revert in character to the foreign breed- some say, for a dozen
  5157. or even a score of generations. After twelve generations, the
  5158. proportion of blood, to use a common expression, from one ancestor, is
  5159. only 1 in 2048; and yet, as we see, it is generally believed that a
  5160. tendency to reversion is retained by this remnant of foreign blood. In
  5161. a breed which has not been crossed, but in which both parents have
  5162. lost some character which their progenitor possessed, the tendency,
  5163. whether strong or weak, to reproduce the lost character might, as
  5164. was formerly remarked, for all that we can see to the contrary, be
  5165. transmitted for almost any number of generations. When a character
  5166. which has been lost in a breed, reappears after a great number of
  5167. generations, the most probable hypothesis is, not that one
  5168. individual suddenly takes after an ancestor removed by some hundred
  5169. generations, but that in each successive generation the character in
  5170. question has been lying latent, and at last, under unknown
  5171. favourable conditions, is developed. With the barb-pigeon, for
  5172. instance, which very rarely produces a blue bird, it is probable
  5173. that there is a latent tendency in each generation to produce blue
  5174. plumage. The abstract improbability of such a tendency being
  5175. transmitted through a vast number of generations, is not greater
  5176. than that of quite useless or rudimentary organs being similarly
  5177. transmitted. A mere tendency to produce a rudiment is indeed sometimes
  5178. thus inherited.
  5179.   As all the species of the same genus are supposed to be descended
  5180. from a common progenitor, it might be expected that they would
  5181. occasionally vary in an analogous manner; so that the varieties of two
  5182. or more species would resemble each other, or that a variety of one
  5183. species would resemble in certain characters another and distinct
  5184. species,- this other species being, according to our view, only a well
  5185. marked and permanent variety. But characters exclusively due to
  5186. analogous variation would probably be of an unimportant nature, for
  5187. the preservation of all functionally important characters will have
  5188. been determined through natural selection, in accordance with the
  5189. different habits of the species. It might further be expected that the
  5190. species of the same genus would occasionally exhibit reversions to
  5191. long lost characters. As, however, we do not know the common ancestors
  5192. of any natural group, we cannot distinguish between reversionary and
  5193. analogous characters. If, for instance, we did not know that the
  5194. parent rock-pigeon was not feather-footed or turn-crowned, we could
  5195. not have told, whether such characters in our domestic breeds were
  5196. reversions or only analogous variations; but we might have inferred
  5197. that the blue colour was a case of reversion from the number of the
  5198. markings, which are correlated with this tint, and which would not
  5199. probably have all appeared together from simple variation. More
  5200. especially we might have inferred this, from the blue colour and the
  5201. several marks so often appearing when differently coloured breeds
  5202. are crossed. Hence, although under nature it must generally be left
  5203. doubtful, what cases are reversions to formerly existing characters,
  5204. and what are new but analogous variations, yet we ought, on our
  5205. theory, sometimes to find the varying offspring of a species
  5206. assuming characters which are already present in other members of
  5207. the same group. And this undoubtedly is the case.
  5208.   The difficulty in distinguishing variable species is largely due
  5209. to the varieties mocking, as it were, other species of the same genus.
  5210. A considerable catalogue, also, could be given of forms intermediate
  5211. between two other forms, which themselves can only doubtfully be
  5212. ranked as species; and this shows, unless all these closely allied
  5213. forms be considered as independently created species, that they have
  5214. in varying assumed some of the characters of the others. But the
  5215. best evidence of analogous variations is afforded by parts or organs
  5216. which are generally constant in character, but which occasionally vary
  5217. so as to resemble, in some degree, the same part or organ in an allied
  5218. species. I have collected a long list of such cases; but here, as
  5219. before, I lie under the great disadvantage of not being able to give
  5220. them. I can only repeat that such cases certainly occur, and seem to
  5221. me very remarkable.
  5222.   I will, however, give one curious and complex case, not indeed as
  5223. affecting any important character, but from occurring in several
  5224. species of the same genus, partly under domestication and partly under
  5225. nature. It is a case almost certainly of reversion. The ass
  5226. sometimes has very distinct transverse bars on its legs, like those on
  5227. the legs of the zebra: it has been asserted that these are plainest in
  5228. the foal, and, from inquiries which I have made, I believe this to
  5229. be true. The stripe on the shoulder is sometimes double, and is very
  5230. variable in length and outline. A white ass, but not an albino, has
  5231. been described without either spinal or shoulder stripe: and these
  5232. stripes are sometimes very obscure, or actually quite lost, in
  5233. dark-coloured asses. The koulan of Pallas is said to have been seen
  5234. with a double shoulder-stripe. Mr. Blyth has seen a specimen of the
  5235. hemionus with a distinct shoulder-stripe, though it properly has none;
  5236. and I have been informed by Colonel Poole that the foals of this
  5237. species are generally striped on the legs, and faintly on the
  5238. shoulder. The quagga, though so plainly barred like a zebra over the
  5239. body, is without bars on the legs; but Dr. Gray has figured one
  5240. specimen with very distinct zebra-like bars on the hocks.
  5241.   With respect to the horse, I have collected cases in England of
  5242. the spinal stripe in horses of the most distinct breeds, and of all
  5243. colours: transverse bars on the legs are not rare in duns, mouse-duns,
  5244. and in one instance in a chestnut a faint shoulder-stripe may
  5245. sometimes be seen in duns, and I have seen a trace in a bay horse.
  5246. My son made a careful examination and sketch for me of a dun Belgian
  5247. cart-horse with a double stripe on each shoulder and with leg-stripes;
  5248. I have myself seen a dun Devonshire pony, and a small dun Welsh pony
  5249. has been carefully described to me, both with three parallel stripes
  5250. on each shoulder.
  5251.   In the north-west part of India the kattywar breed of horses is so
  5252. generally striped, that, as I hear from Colonel Poole, who examined
  5253. this breed for the Indian Government, a horse without stripes is not
  5254. considered as purely-bred. The spine is always striped; the legs are
  5255. generally barred; and the shoulder-stripe, which is sometimes double
  5256. and sometimes treble, is common; the side of the face, moreover, is
  5257. sometimes striped. The stripes are often plainest in the foal; and
  5258. sometimes quite disappear in old horses. Colonel Poole has seen both
  5259. gray and bay kattywar horses striped when first foaled. I have also
  5260. reason to suspect, from information given me by Mr. W. W. Edwards,
  5261. that with the English race-horse the spinal stripe is much commoner in
  5262. the foal than in the fullgrown animal. I have myself recently bred a
  5263. foal from a bay mare (offspring of a Turkoman horse and a Flemish
  5264. mare) by a bay English race-horse; this foal when a week old was
  5265. marked on its hinder quarters and on its forehead with numerous,
  5266. very narrow, dark, zebra-like bars, and its legs were feebly
  5267. striped: all the stripes soon disappeared completely. Without here
  5268. entering on further details, I may state that I have collected cases
  5269. of leg and shoulder stripes in horses of very different breeds in
  5270. various countries from Britain to eastern China; and from Norway in
  5271. the north to the Malay Archipelago in the south. In all parts of the
  5272. world these stripes occur far oftenest in duns and mouse-duns; by
  5273. the term dun a large range of colour is included, from one between
  5274. brown and black to a close approach to cream-colour.
  5275.   I am aware that Colonel Hamilton Smith, who has written on this
  5276. subject, believes that the several breeds of the horse are descended
  5277. from several aboriginal species- one of which, the dun, was striped;
  5278. and that the above described appearances are an due to ancient crosses
  5279. with the dun stock. But this view may be safely rejected; for it is
  5280. highly improbable that the heavy Belgian cart-horse, Welsh ponies,
  5281. Norwegian cobs, the lanky kattywar race, &c., inhabiting the most
  5282. distant parts of the world, should all have been crossed with one
  5283. supposed aboriginal stock.
  5284.   Now let us turn to the effects of crossing the several species of
  5285. the horse-genus. Rollin asserts, that the common mule from the ass and
  5286. horse is particularly apt to have bars on its legs; according to Mr.
  5287. Gosse, in certain parts of the United States about nine out of ten
  5288. mules have striped legs. I once saw a mule with its legs so much
  5289. striped that any one might have thought that it was a hybrid-zebra;
  5290. and Mr. W. C. Martin, in his excellent treatise on the horse, has
  5291. given a figure of a similar mule. In four coloured drawings, which I
  5292. have seen, of hybrids between the ass and zebra, the legs were much
  5293. more plainly barred than the rest of the body; and in one of them
  5294. there was a double shoulder-stripe. In Lord Morton's famous hybrid,
  5295. from a chestnut mare and male quagga, the hybrid, and even the pure
  5296. offspring subsequently produced from the same mare by a black
  5297. Arabian sire, were much more plainly barred across the legs than is
  5298. even the pure quagga. Lastly, and this is another most remarkable
  5299. case, a hybrid has been figured by Dr. Gray (and he informs me that he
  5300. knows of a second case) from the ass and the hemionus; and this
  5301. hybrid, though the ass only occasionally has stripes on its legs and
  5302. the hemionus has none and has not even a shoulder-stripe, nevertheless
  5303. had all four legs barred, and had three short shoulder-stripes, like
  5304. those on the dun Devonshire and Welsh ponies, and even had some
  5305. zebra-like stripes on the sides of its face. With respect to this last
  5306. fact, I was so convinced that not even a stripe of colour appears from
  5307. what is commonly called chance, that I was led solely from the
  5308. occurrence of the face-stripes on this hybrid from the ass and
  5309. hemionus to ask Colonel Poole whether such face-stripes ever
  5310. occurred in the eminently striped kattywar breed of horses, and was,
  5311. as we have seen, answered in the affirmative.
  5312.   What now are we to say to these several facts? We see several
  5313. distinct species of the horse-genus becoming, by simple variation,
  5314. striped on the legs like a zebra, or striped on the shoulders like
  5315. an ass. In the horse we see this tendency strong whenever a dun tint
  5316. appears- a tint which approaches to that of the general colouring of
  5317. the other species of the genus. The appearance of the stripes is not
  5318. accompanied by any change of form or by any other new character. We
  5319. see this tendency to become striped most strongly displayed in hybrids
  5320. from between several of the most distinct species. Now observe the
  5321. case of the several breeds of pigeons: they are descended from a
  5322. pigeon (including two or three sub-species or geographical races) of
  5323. bluish colour, with certain bars and other marks; and when any breed
  5324. assumes by simple variation a bluish tint, these bars and other
  5325. marks invariably reappear; but without any other change of form or
  5326. character. When the oldest and truest breeds of various colours are
  5327. crossed, we see a strong tendency for the blue tint and bars and marks
  5328. to reappear in the mongrels. I have stated that the most probable
  5329. hypothesis to account for the reappearance of very ancient characters,
  5330. is- that there is a tendency in the young of each successive
  5331. generation to produce the long-lost character, and that this tendency,
  5332. from unknown causes, sometimes prevails. And we have just seen that in
  5333. several species of the horse-genus the stripes are either plainer or
  5334. appear more commonly in the young than in the old. Call the breeds
  5335. of pigeons, some of which have bred true for centuries, species; and
  5336. how exactly parallel is the case with that of the species of the
  5337. horse-genus! For myself, I venture confidently to look back
  5338. thousands on thousands of generations, and I see an animal striped
  5339. like a zebra, but perhaps otherwise very differently constructed,
  5340. the common parent of our domestic horse (whether or not it be
  5341. descended from one or more wild stocks), of the ass, the hemionus,
  5342. quagga, and zebra.
  5343.   He who believes that each equine species was independently
  5344. created, will, I presume, assert that each species has been created
  5345. with a tendency to vary, both under nature and under domestication, in
  5346. this particular manner, so as often to become striped like the other
  5347. species of the genus; and that each has been created with a strong
  5348. tendency, when crossed with species inhabiting distant quarters of the
  5349. world, to produce hybrids resembling in their stripes, not their own
  5350. parents, but other species of the genus. To admit this view is, as
  5351. it seems to me, to reject a real for an unreal, or at least for an
  5352. unknown, cause. It makes the works of God a mere mockery and
  5353. deception; I would almost as soon believe, with the old and ignorant
  5354. cosmogonists, that fossil shells had never lived, but had been created
  5355. in stone so as to mock the shells living on the seashore.
  5356.   Summary.- Our ignorance of the laws of variation is profound. Not in
  5357. one case out of a hundred can we pretend to assign any reason why this
  5358. or that part has varied. But whenever we have the means of instituting
  5359. a comparison, the same laws appear to have acted in producing the
  5360. lesser differences between varieties of the same species, and the
  5361. greater differences between species of the same genus. Changed
  5362. conditions generally induce mere fluctuating variability, but
  5363. sometimes they cause direct and definite effects; and these may become
  5364. strongly marked in the course of time, though we have not sufficient
  5365. evidence on this head. Habit in producing constitutional peculiarities
  5366. and use in strengthening and disuse in weakening and diminishing
  5367. organs, appear in many cases to have been potent in their effects.
  5368. Homologous parts tend to vary in the same manner, and homologous parts
  5369. tend to cohere. Modifications in hard parts and in external parts
  5370. sometimes affect softer and internal parts. When one part is largely
  5371. developed, perhaps it tends to draw nourishment from the adjoining
  5372. parts; and every part of the structure which can be saved without
  5373. detriment will be saved. Changes of structure at an early age may
  5374. affect parts subsequently developed; and many cases of correlated
  5375. variation, the nature of which we are unable to understand,
  5376. undoubtedly occur. Multiple parts are variable in number and in
  5377. structure, perhaps arising from such parts not having been closely
  5378. specialised for any particular function, so that their modifications
  5379. have not been closely cheeked by natural selection. It follows
  5380. probably from this same cause, that organic beings low in the scale
  5381. are more variable than those standing higher in the scale, and which
  5382. have their whole organisation more specialised. Rudimentary organs,
  5383. from being useless, are not regulated by natural selection, and
  5384. hence are variable. Specific characters- that is, the characters which
  5385. have, come to differ since the several species of the same genus
  5386. branched off from a common parent- are more variable than generic
  5387. characters, or those which have long been inherited, and have not
  5388. differed from this same period. In these remarks we have referred to
  5389. special parts or organs being still variable, because they have
  5390. recently varied and thus come to differ; but we have also seen in
  5391. the second chapter that the same principle applies to the whole
  5392. individual; for in a district where many species of a genus are found-
  5393. that is, where there has been much former variation and
  5394. differentiation, or where the manufactory of new specific forms has
  5395. been actively at work- in that district and amongst these species,
  5396. we now find, on an average, most varieties. Secondary sexual
  5397. characters are highly variable, and such characters differ much in the
  5398. species of the same group. Variability in the same parts of the
  5399. organisation has generally been taken advantage of in giving secondary
  5400. sexual differences to the two sexes of the same species, and
  5401. specific differences to the several species of the same genus. Any
  5402. part or organ developed to an extraordinary size or in an
  5403. extraordinary manner, in comparison with the same part or organ in the
  5404. allied species, must have gone through an extraordinary amount of
  5405. modification since the genus arose; and thus we can understand why
  5406. it should often still be variable in a much higher degree than other
  5407. parts; for variation is a long-continued and slow process, and natural
  5408. selection will in such cases not as yet have had time to overcome
  5409. the tendency to further variability and to reversion to a less
  5410. modified state. But when a species with any
  5411. extraordinarily-developed organ has become the parent of many modified
  5412. descendants- which on our view must be a very slow process,
  5413. requiring long lapse of time- in this case, natural selection has
  5414. succeeded in giving a fixed character to the organ, in however
  5415. extraordinary a manner it may have been developed. Species
  5416. inheriting nearly the same constitution from a common parent, and
  5417. exposed to similar influences, naturally tend to present analogous
  5418. variations, or these same species may occasionally revert to some of
  5419. the characters of their ancient progenitors. Although new and
  5420. important modifications may not arise from reversion and analogous
  5421. variation, such modifications will add to the beautiful and harmonious
  5422. diversity of nature.
  5423.   Whatever the cause may be of each slight difference between the
  5424. offspring and their parents- and a cause for each must exist- we
  5425. have reason to believe that it is the steady accumulation of
  5426. beneficial differences which has given rise to all the more
  5427. important modifications of structure in relation to the habits of each
  5428. species.
  5429.   CHAPTER VI
  5430.   DIFFICULTIES OF THE THEORY
  5431.  
  5432.   LONG before the reader has arrived at this part of my work, a
  5433. crowd of difficulties will have occurred to him. Some of them are so
  5434. serious that to this day I can hardly reflect on them without being in
  5435. some degree staggered; but, to the best of my judgment, the greater
  5436. number are only apparent, and those that are real are not, I think,
  5437. fatal to the theory.
  5438.   These difficulties and objections may be classed under the following
  5439. heads:- First, why, if species have descended from other species by
  5440. fine gradations, do we not everywhere see innumerable transitional
  5441. forms? Why is not all nature in confusion, instead of the species
  5442. being, as we see them, well defined?
  5443.   Secondly, is it possible that an animal having, for instance, the
  5444. structure and habits of a bat, could have been formed by the
  5445. modification of some other animal with widely different habits and
  5446. structure? Can we believe that natural selection could produce, on the
  5447. one hand, an organ of trifling importance, such as the tail of a
  5448. giraffe, which serves as a fly-flapper, and, on the other hand, an
  5449. organ so wonderful as the eye?
  5450.   Thirdly, can instincts be acquired and modified through natural
  5451. selection? What shall we say to the instinct which leads the bee to
  5452. make cells, and which has practically anticipated the discoveries of
  5453. profound mathematicians?
  5454.   Fourthly, how can we account for species, when crossed, being
  5455. sterile and producing sterile offspring, whereas, when varieties are
  5456. crossed, their fertility is unimpaired?
  5457.   The two first heads will here be discussed; some miscellaneous
  5458. objections in the following chapter; Instinct and Hybridism in the two
  5459. succeeding chapters.
  5460.   On the Absence or Rarity of Transitional Varieties.- As natural
  5461. selection acts solely by the preservation of profitable modifications,
  5462. each new form will tend in a fully-stocked country to take the place
  5463. of, and finally to exterminate, its own less improved parent-form
  5464. and other less favoured forms with which it comes into competition.
  5465. Thus extinction and natural selection go hand in hand. Hence, if we
  5466. look at each species as descended from some unknown form, both the
  5467. parent and all the transitional varieties will generally have been
  5468. exterminated by the very process of the formation and perfection of
  5469. the new form.
  5470.   But, as by this theory innumerable transitional forms must have
  5471. existed, why do we not find them embedded in countless numbers in
  5472. the crust of the earth? It will be more convenient to discuss this
  5473. question in the chapter on the Imperfection of the Geological
  5474. Record; and I will here only state that I believe the answer mainly
  5475. lies in the record being incomparably less perfect than is generally
  5476. supposed. The crust of the earth is a vast museum; but the natural
  5477. connections have been imperfectly made, and only at long intervals
  5478. of time.
  5479.   But it may be urged that when several closely-allied species inhabit
  5480. the same territory, we surely ought to find at the present time many
  5481. transitional forms. Let us take a simple case: in travelling from
  5482. north to south over a continent, we generally meet at successive
  5483. intervals with closely allied or representative species, evidently
  5484. filling nearly the same place in the natural economy of the land.
  5485. These representative species often meet and interlock; and as the
  5486. one becomes rarer and rarer, the other becomes more and more frequent,
  5487. till the one replaces the other. But if we compare these species where
  5488. they intermingle, they are generally as absolutely distinct from
  5489. each other in every detail of structure as are specimens taken from
  5490. the metropolis inhabited by each. By my theory these allied species
  5491. are descended from a common parent; and during the process of
  5492. modification, each has become adapted to the conditions of life of its
  5493. own region, and has supplanted and exterminated its original
  5494. parent-form and all the transitional varieties between its past and
  5495. present states. Hence we ought not to expect at the present time to
  5496. meet with numerous transitional varieties in each region, though
  5497. they must have existed there, and may be embedded there in a fossil
  5498. condition. But in the intermediate region, having intermediate
  5499. conditions of life, why do we not now find closely-linking
  5500. intermediate varieties? This difficulty for a long time quite
  5501. confounded me. But I think it can be in large part explained.
  5502.   In the first place we should be extremely cautious in inferring,
  5503. because an area is now continuous, that it has been continuous
  5504. during a long period. Geology would lead us to believe that most
  5505. continents have been broken up into islands even during the later
  5506. tertiary periods; and in such islands distinct species might have been
  5507. separately formed without the possibility of intermediate varieties
  5508. existing in the intermediate zones. By changes in the form of the land
  5509. and of climate, marine areas now continuous must often have existed
  5510. within recent times in a far less continuous and uniform condition
  5511. than at present. But I will pass over this way of escaping from the
  5512. difficulty; for I believe that many perfectly defined species have
  5513. been formed on strictly continuous areas; though I do not doubt that
  5514. the formerly broken condition of areas now continuous, has played an
  5515. important part in the formation of new species, more especially with
  5516. freely-crossing and wandering animals.
  5517.   In looking at species as they are now distributed over a wide
  5518. area, we generally find them tolerably numerous over a large
  5519. territory, then becoming somewhat abruptly rarer and rarer on the
  5520. confines, and finally disappearing. Hence the neutral territory
  5521. between two representative species is generally narrow in comparison
  5522. with the territory proper to each. We see the same fact in ascending
  5523. mountains, and sometimes it is quite remarkable how abruptly, as Alph.
  5524. de Candolle has observed, a common alpine species disappears. The same
  5525. fact has been noticed by E. Forbes in sounding the depths of the sea
  5526. with the dredge. To those who look at climate and the physical
  5527. conditions of life as the all-important elements of distribution,
  5528. these facts ought to cause surprise, as climate and height or depth
  5529. graduate away insensibly. But when we bear in mind that almost every
  5530. species, even in its metropolis, would increase immensely in
  5531. numbers, were it not for other competing species; that nearly all
  5532. either prey on or serve as prey for others; in short, that each
  5533. organic being is either directly or indirectly related in the most
  5534. important manner to other organic beings,- we see that the range of
  5535. the inhabitants of any country by no means exclusively depends on
  5536. insensibly changing physical conditions, but in a large part on the
  5537. presence of other species, on which it lives, or by which it is
  5538. destroyed, or with which it comes into competition; and as these
  5539. species are already defined objects, not blending one into another
  5540. by insensible gradations, the range of any one species, depending as
  5541. does on the range of others, will tend to be sharply defined.
  5542. Moreover, each species on the confines of its range, where it exists
  5543. in lessened numbers, will, during fluctuations in the number of its
  5544. enemies or of its prey, or in the nature of the seasons, be
  5545. extremely liable to utter extermination; and thus its geographical
  5546. range will come to be still more sharply defined.
  5547.   As allied or representative species, when inhabiting a continuous
  5548. area, are generally distributed in such a manner that each has a
  5549. wide range, with a comparatively narrow neutral territory between
  5550. them, in which they become rather suddenly rarer and rarer; then, as
  5551. varieties do not essentially differ from species, the same rule will
  5552. probably apply to both; and if we take a varying species inhabiting
  5553. a very large area, we shall have to adapt two varieties to two large
  5554. areas, and a third variety to a narrow intermediate zone. The
  5555. intermediate variety, consequently, will exist in lesser numbers
  5556. from inhabiting a narrow and lesser area; and practically, as far as I
  5557. can make out, this rule holds good with varieties in a state of
  5558. nature. I have met with striking instances of the rule in the case
  5559. of varieties intermediate between well-marked varieties in the genus
  5560. Balanus. And it would appear from information given me by Mr.
  5561. Watson, Dr. Asa Gray, and Mr. Wollaston, that generally, when
  5562. varieties intermediate between two other forms occur, they are much
  5563. rarer numerically than the forms which they connect. Now, if we may
  5564. trust these facts and inferences, and conclude that varieties
  5565. linking two other varieties together generally have existed in
  5566. lesser numbers than the forms which they connect, then we can
  5567. understand why intermediate varieties should not endure for very
  5568. long periods:- why, as a general rule, they should be exterminated and
  5569. disappear, sooner than the forms which they originally linked
  5570. together.
  5571.   For any form existing in lesser numbers would, as already
  5572. remarked, run a greater chance of being exterminated than one existing
  5573. in large numbers; and in this particular case the intermediate form
  5574. would be eminently liable to the inroads of closely-allied forms
  5575. existing on both sides of it. But it is a far more important
  5576. consideration, that during the process of further modification, by
  5577. which two varieties are supposed to be converted and perfected into
  5578. two distinct species, the two which exist in larger numbers, from
  5579. inhabiting larger areas, will have a great advantage over the
  5580. intermediate variety, which exists in smaller numbers in a narrow
  5581. and intermediate zone. For forms existing in larger numbers will
  5582. have a better chance, within any given period, of presenting further
  5583. favourable variations for natural selection to seize on, than will the
  5584. rarer forms which exist in lesser numbers. Hence, the more common
  5585. forms, in the race for life, will tend to beat and supplant the less
  5586. common forms, for these will be more slowly modified and improved.
  5587. It is the same principle which, as I believe, accounts for the
  5588. common species in each country, as shown in the second chapter,
  5589. presenting on an average a greater number of well-marked varieties
  5590. than do the rarer species. I may illustrate what I mean by supposing
  5591. three varieties of sheep to be kept, one adapted to an extensive
  5592. mountainous region; a second to a comparatively narrow, hilly tract;
  5593. and a third to the wide plains at the base; and that the inhabitants
  5594. are all trying with equal steadiness and skill to improve their stocks
  5595. by selection; the chances in this case will be strongly in favour of
  5596. the great holders on the mountains or on the plains, improving their
  5597. breeds more quickly than the small holders on the intermediate narrow,
  5598. hilly tract; and consequently the improved mountain or plain breed
  5599. will soon take the place of the less improved hill breed; and thus the
  5600. two breeds, which originally existed in greater numbers, will come
  5601. into close contact with each other, without the interposition of the
  5602. supplanted, intermediate hill variety.
  5603.   To sum up, I believe that species come to be tolerably
  5604. well-defined objects, and do not at any one period present an
  5605. inextricable chaos of varying and intermediate links; first, because
  5606. new varieties are very slowly formed, for variation is a slow process,
  5607. and natural selection can do nothing until favourable individual
  5608. differences or variations occur, and until a place in the natural
  5609. polity of the country can be better filled by some modification of
  5610. some one or more of its inhabitants. And such new places will depend
  5611. on slow changes of climate, or on the occasional immigration of new
  5612. inhabitants, and, probably, in a still more important degree, on
  5613. some of the old inhabitants becoming slowly modified, with the new
  5614. forms thus produced, and the old ones acting and reacting on each
  5615. other. So that, in any one region and at any one time, we ought to see
  5616. only a few species presenting slight modifications of structure in
  5617. some degree permanent; and this assuredly we do see.
  5618.   Secondly, areas now continuous must often have existed within the
  5619. recent period as isolated portions, in which many forms, more
  5620. especially amongst the classes which unite for each birth and wander
  5621. much, may have separately been rendered sufficiently distinct to
  5622. rank as representative species. In this, case, intermediate
  5623. varieties between the several representative species and their
  5624. common parent, must formerly have existed within each isolated portion
  5625. of the land, but these links during the process of natural selection
  5626. will have been supplanted and exterminated, so that they will no
  5627. longer be found in a living state.
  5628.   Thirdly, when two or more varieties have been formed in different
  5629. portions of a strictly continuous area, intermediate varieties will,
  5630. it is probable, at first have been formed in the intermediate zones,
  5631. but they will generally have had a short duration. For these
  5632. intermediate varieties will, from reasons already assigned (namely
  5633. from what we know of the actual distribution of closely allied or
  5634. representative species, and likewise of acknowledged varieties), exist
  5635. in the intermediate zones in lesser numbers than the varieties which
  5636. they tend to connect. From this cause alone the intermediate varieties
  5637. will be liable to accidental extermination; and during the process
  5638. of further modification through natural selection, they will almost
  5639. certainly be beaten and supplanted by the forms which they connect;
  5640. for these from existing in greater numbers will, in the aggregate,
  5641. present more varieties, and thus be further improved through natural
  5642. selection and gain further advantages.
  5643.   Lastly, looking not to any one time, but to all time, if my theory
  5644. be true, numberless intermediate varieties, linking closely together
  5645. all the species of the same group, must assuredly have existed; but
  5646. the very process of natural selection constantly tends, as has been so
  5647. often remarked, to exterminate the parent-forms and the intermediate
  5648. links. Consequently evidence of their former existence could be
  5649. found only amongst fossil remains, which are preserved, as we shall
  5650. attempt to show in a future chapter, in an extremely imperfect and
  5651. intermittent record.
  5652.   On the Origin and Transitions of Organic Beings with peculiar Habits
  5653. and Structure.- It has been asked by the opponents of such views as
  5654. I hold, how, for instance, could a land carnivorous animal have been
  5655. converted into one with aquatic habits; for how could the animal in
  5656. its transitional state have subsisted? It would be easy to show that
  5657. there now exist carnivorous animals presenting close intermediate
  5658. grades from strictly terrestrial to aquatic habits; and as each exists
  5659. by a struggle for life, it is clear that each must be well adapted
  5660. to its place in nature. Look at the Mustela vision of North America,
  5661. which has webbed feet, and which resembles an otter in its fur,
  5662. short legs, and form of tail. During the summer this animal dives
  5663. for and preys on fish, but during the long winter it leaves the frozen
  5664. waters, and preys, like other pole-cats, on mice and land animals.
  5665. If a different case had been taken, and it had been asked how an
  5666. insectivorous quadruped could possibly have been converted into a
  5667. flying bat, the question would have been far more difficult to answer.
  5668. Yet I think such difficulties have little weight.
  5669.   Here, as on other occasions, I lie under a heavy disadvantage,
  5670. for, out of the many striking cases which I have collected, I can only
  5671. give one or two instances of transitional habits and structures in
  5672. allied species; and of diversified habits, either constant or
  5673. occasional, in the same species. And it seems to me that nothing
  5674. less than a long list of such cases is sufficient to lessen the
  5675. difficulty in any particular case like that of the bat.
  5676.   Look at the family of squirrels; here we have the finest gradation
  5677. from animals with their tails only slightly flattened, and from
  5678. others, as Sir J. Richardson has remarked, with the posterior part
  5679. of their bodies rather wide and with the skin on their flanks rather
  5680. full, to the so-called flying squirrels; and flying squirrels have
  5681. their limbs and even the base of the tail united by a broad expanse of
  5682. skin, which serves as a parachute and allows them to glide through the
  5683. air to an astonishing distance from tree to tree. We cannot doubt that
  5684. each structure is of use to each kind of squirrel in its own
  5685. country, by enabling it to escape birds or beasts of prey, to
  5686. collect food more quickly, or, as there is reason to believe, to
  5687. lessen the danger from occasional falls. But it does not follow from
  5688. this fact that the structure of each squirrel is the best that it is
  5689. possible to conceive under all possible conditions. Let the climate
  5690. and vegetation change, let other competing rodents or new beasts of
  5691. prey immigrate, or old ones become modified, and all analogy would
  5692. lead us to believe that some at least of the squirrels would
  5693. decrease in numbers or become exterminated, unless they also become
  5694. modified and improved in structure in a corresponding manner.
  5695. Therefore, I can see no difficulty, more especially under changing
  5696. conditions of life, in the continued preservation of individuals
  5697. with fuller and fuller flank membranes, each modification being,
  5698. useful, each being propagated, until, by the accumulated effects of
  5699. this process of natural selection, a perfect so-called flying squirrel
  5700. was produced.
  5701.   Now look at the Galeopithecus or so-called flying lemur, which
  5702. formerly was ranked amongst bats, but is now believed to belong to the
  5703. Insectivora. An extremely wide flank membrane stretches from the
  5704. corners of the jaw to the tail, and includes the limbs with the
  5705. elongated fingers. This flank-membrane is furnished with an extensor
  5706. muscle. Although no graduated links of structure, fitted for gliding
  5707. through the air, now connect the Galeopithecus with the other
  5708. Insectivora, yet there is no difficulty in supposing that such links
  5709. formerly existed, and that each was developed in the same manner as
  5710. with the less perfectly gliding squirrels; each grade of structure
  5711. having been useful to its possessor. Nor can I see any insuperable
  5712. difficulty in further believing that the membrane connected fingers
  5713. and fore-arm of the Galeopithecus might have been greatly lengthened
  5714. by natural selection; and this, as far as the organs of flight are
  5715. concerned, would have converted the animal into a bat. In certain bats
  5716. in which the wing-membrane extends from the top of the shoulder to the
  5717. tail and includes the hind-legs, we perhaps see traces of an apparatus
  5718. originally fitted for gliding through the air rather than for flight.
  5719.   If about a dozen genera of birds were to become extinct, who would
  5720. have ventured to surmise that birds might have existed which used
  5721. their wings solely as flappers, like the logger-headed duck
  5722. (Micropterus of Eyton); as fins in the water and as front-legs on
  5723. the land, like the penguin; as sails, like the ostrich; and
  5724. functionally for no purpose, like the Apteryx? Yet the structure of
  5725. each of these birds is good for it, under the conditions of life to
  5726. which it is exposed, for each has to live by a struggle; but it is not
  5727. necessarily the best possible under all possible conditions. It must
  5728. not be inferred from these remarks that any of the grades of
  5729. wing-structure here alluded to, which perhaps may all be the result of
  5730. disuse, indicate the steps by which birds actually acquired their
  5731. perfect power of flight; but they serve to show what diversified means
  5732. of transition are at least possible.
  5733.   Seeing that a few members of such water-breathing classes as the
  5734. Crustacea and Mollusca are adapted to live on the land; and seeing
  5735. that we have flying birds and mammals, flying insects of the most
  5736. diversified types, and formerly had flying reptiles, it is conceivable
  5737. that flying-fish, which now glide far through the air, slightly rising
  5738. and turning by the aid of their fluttering fins, might have been
  5739. modified into perfectly winged animals. If this had been effected, who
  5740. would have ever imagined that in an early transitional state they
  5741. had been the inhabitants of the open ocean, and had used their
  5742. incipient organs of flight exclusively, as far as we know, to escape
  5743. being devoured by other fish?
  5744.   When we see any structure highly perfected for any particular habit,
  5745. as the wings of a bird for flight, we should bear in mind that animals
  5746. displaying early transitional grades of the structure will seldom have
  5747. survived to the present day, for they will have been supplanted by
  5748. their successors, which were gradually rendered more perfect through
  5749. natural selection. Furthermore, we may conclude that transitional
  5750. states between structures fitted for very different habits of life
  5751. will rarely have been developed at an early period in great numbers
  5752. and under many subordinate forms. Thus, to return to our imaginary
  5753. illustration of the flying-fish, it does not seem probable that fishes
  5754. capable of true flight would have been developed under many
  5755. subordinate forms, for taking prey of many kinds in many ways, on
  5756. the land and in the water, until their organs of flight had come to
  5757. a high stage of perfection, so as to have given them a decided
  5758. advantage over other animals in the battle for life. Hence the
  5759. chance of discovering species with transitional grades of structure in
  5760. a fossil condition will always be less, from their having existed in
  5761. lesser numbers, than in the case of species with fully developed
  5762. structures.
  5763.   I will now give two or three instances both of diversified and of
  5764. changed habits in the individuals of the same species. In either
  5765. case it would be easy for natural selection to adapt the structure
  5766. of the animal to its changed habits, or exclusively to one of its
  5767. several habits. It is, however, difficult to decide, and immaterial
  5768. for us, whether habits generally change first and structure
  5769. afterwards; or whether slight modifications of structure lead to
  5770. changed habits; both probably often occurring almost simultaneously.
  5771. Of cases of changed habits it will suffice merely to allude to that of
  5772. the many British insects which now feed on exotic plants, or
  5773. exclusively on artificial substances. Of diversified habits
  5774. innumerable instances could be given: I have often watched a tyrant
  5775. flycatcher (Saurophagus sulphuratus) in South America, hovering over
  5776. one spot and then proceeding to another, like a kestrel, and at
  5777. other times standing stationary on the margin of water, and then
  5778. dashing into it like a kingfisher at a fish. In our own country the
  5779. larger titmouse (Parus major) may be seen climbing branches, almost
  5780. like a creeper; it sometimes, like a shrike, kills small birds by
  5781. blows on the head; and I have many times seen and heard it hammering
  5782. the seeds of the yew on a branch, and thus breaking them like a
  5783. nuthatch. In North America the black bear was seen by Hearne
  5784. swimming for hours with widely open mouth, thus catching, almost
  5785. like a whale, insects in the water.
  5786.   As we sometimes see individuals following habits different from
  5787. those proper to their species and to the other species of the same
  5788. genus, we might expect that such individuals would occasionally give
  5789. rise to new species, having anomalous habits, and with their structure
  5790. either slightly or considerably modified from that of their type.
  5791. And such instances occur in nature. Can a more striking instance of
  5792. adaptation be given than that of a woodpecker for climbing trees and
  5793. seizing insects in the chinks of the bark? Yet in North America
  5794. there are woodpeckers which feed largely on fruit, and others with
  5795. elongated wings which chase insects on the wing. On the plains of La
  5796. Plata, where hardly a tree grows, there is a woodpecker (Colaptes
  5797. campestris) which has two toes before and two behind, a long pointed
  5798. tongue, pointed tail-feathers, sufficiently stiff to support the
  5799. bird in a vertical position on a post, but not so stiff as in the
  5800. typical woodpeckers, and a straight strong beak. The beak, however, is
  5801. not so straight or so strong as in the typical woodpeckers, but it
  5802. is strong enough to bore into wood. Hence this Colaptes in all the
  5803. essential parts of its structure is a woodpecker. Even in such
  5804. trifling characters as the colouring, the harsh tone of the voice, and
  5805. undulatory flight, its close blood-relationship to our common
  5806. woodpecker is plainly declared; yet, as I can assert, not only from my
  5807. own observation, but from those of the accurate Azara, in certain
  5808. large districts it does not climb trees, and it makes its nest in
  5809. holes in banks! In certain other districts, however, this same
  5810. woodpecker, as Mr. Hudson states, frequents trees, and bores holes
  5811. in the trunk for its nest. I may mention as another illustration of
  5812. the varied habits of this genus, that a Mexican Colaptes has been
  5813. described by De Saussure as boring holes into hard wood in order to
  5814. lay up a store of acorns.
  5815.   Petrels are the most aerial and oceanic of birds, but in the quiet
  5816. sounds of Tierra del Fuego, the Puffinuria berardi, in its general
  5817. habits, in its astonishing power of diving, in its manner of
  5818. swimming and of flying when made to take flight, would be mistaken
  5819. by any one for an auk or a grebe; nevertheless it is essentially a
  5820. petrel, but with many parts of its organisation profoundly modified in
  5821. relation to its new habits of life; whereas the woodpecker of La Plata
  5822. has had its structure only slightly modified. In the case of the
  5823. waterouzel, the acutest observer by examining its dead body would
  5824. never have suspected its subaquatic habits; yet this bird, which is
  5825. allied to the thrush family, subsists by diving- using its wings under
  5826. water, and grasping stones with its feet. All the members of the great
  5827. order of hymenopterous insects are terrestrial excepting the genus
  5828. Proctotrupes, which Sir John Lubbock has discovered to be aquatic in
  5829. its habits; it often enters the water and dives about by the use not
  5830. of its legs but of its wings, and remains as long as four hours
  5831. beneath the surface; yet it exhibits no modification in structure in
  5832. accordance with its abnormal habits.
  5833.   He who believes that each being has been created as we now see it,
  5834. must occasionally have felt surprise when he has met with an animal
  5835. having habits and structure not in agreement. What can be plainer than
  5836. that the webbed feet of ducks and geese are formed for swimming? Yet
  5837. there are upland geese with webbed feet which rarely go near the
  5838. water; and no one except Audubon has seen the frigate-bird, which
  5839. has all its four toes webbed, alight on the surface of the ocean. On
  5840. the other hand, grebes and coots are eminently aquatic, although their
  5841. toes are only bordered by membrane. What seems plainer than that the
  5842. long toes, not furnished with membrane, of the Grallatores are
  5843. formed for walking over swamps and floating plants?- the water-hen and
  5844. landrail are members of this order, yet the first is nearly as aquatic
  5845. as the coot, and the second nearly as terrestrial as the quail or
  5846. partridge. In such cases, and many others could be given, habits
  5847. have changed without a corresponding change of structure. The webbed
  5848. feet of the upland goose may be said to have become almost rudimentary
  5849. in function, though not in structure. In the frigate-bird, the
  5850. deeply scooped membrane between the toes shows that structure has
  5851. begun to change.
  5852.   He who believes in separate and innumerable acts of creation may
  5853. say, that in these cases it has pleased the Creator to cause a being
  5854. of one type to take the place of one belonging to another type; but
  5855. this seems to me only re-stating the fact in dignified language. He
  5856. who believes in the struggle for existence and in the principle of
  5857. natural selection, will acknowledge that every organic being is
  5858. constantly endeavouring to increase in numbers; and that if any one
  5859. being varies ever so little, either in habits or structure, and thus
  5860. gains an advantage over some other inhabitant of the same country,
  5861. it will seize on the place of that inhabitant, however different
  5862. that may be from its own place. Hence it will cause him no surprise
  5863. that there should be geese and frigatebirds with webbed feet, living
  5864. on the dry land and rarely alighting on the water; that there should
  5865. be long-toed corncrakes, living in meadows instead of in swamps;
  5866. that there should be woodpeckers where hardly a tree grows; that there
  5867. should be diving thrushes and diving Hymenoptera, and petrels with the
  5868. habits of auks.
  5869.  
  5870.   Organs of extreme Perfection and Complication
  5871.  
  5872.   To suppose that the eye with all its inimitable contrivances for
  5873. adjusting the focus to different distances, for admitting different
  5874. amounts of light, and for the correction of spherical and chromatic
  5875. aberration, could have been formed by natural selection, seems, I
  5876. freely confess, absurd in the highest degree. When it was first said
  5877. that the sun stood still and the world turned round, the common
  5878. sense of mankind declared the doctrine false; but the old saying of
  5879. Vox populi, vox Dei, as every philosopher knows, cannot be trusted
  5880. in science. Reason tells me, that if numerous gradations from a simple
  5881. and imperfect eye to one complex and perfect can be shown to exist,
  5882. each grade being useful to its possessor, as is certainly the case; if
  5883. further, the eye ever varies and the variations be inherited, as is
  5884. likewise certainly the case and if such variations should be useful to
  5885. any animal under changing conditions of life, then the difficulty of
  5886. believing that a perfect and complex eye could be formed by natural
  5887. selection, though insuperable by our imagination, should not be
  5888. considered as subversive of the theory. How a nerve comes to be
  5889. sensitive to light, hardly concerns us more than how life itself
  5890. originated; but I may remark that, as some of the lowest organisms, in
  5891. which nerves cannot be detected, are capable of perceiving light, it
  5892. does not seem impossible that certain sensitive elements in their
  5893. sarcode should become aggregated and developed into nerves, endowed
  5894. with this special sensibility.
  5895.   In searching for the gradations through which an orgain in any
  5896. species has been perfected, we ought to look exclusively to its lineal
  5897. progenitors; but this is scarcely ever possible, and we are forced
  5898. to look to other species and genera of the same group, that is to
  5899. the collateral descendants from the same parent-form, in order to
  5900. see what gradations are possible, and for the chance of some
  5901. gradations having been transmitted in an unaltered or little altered
  5902. condition. But the state of the same organ in distinct classes may
  5903. incidentally throw light on the steps by which it has been perfected.
  5904.   The simplest organ which can be called an eye consists of an optic
  5905. nerve, surrounded by pigment-cells, and covered by translucent skin,
  5906. but without any lens or other refractive body. We may, however,
  5907. according to M. Jourdain, descend even a step lower and find
  5908. aggregates of pigment-cells, apparently serving as organs of vision,
  5909. without any nerves, and resting merely on sarcodic tissue. Eyes of the
  5910. above simple nature are not capable of distinct vision, and serve only
  5911. to distinguish light from darkness. In certain star-fishes, small
  5912. depressions in the layer of pigment which surrounds the nerve are
  5913. filled, as described by the author just quoted, with transparent
  5914. gelatinous matter, projecting with a convex surface, like the cornea
  5915. in the higher animals. He suggests that this serves not to form an
  5916. image, but only to concentrate the luminous rays and render their
  5917. perception more easy. In this concentration of the rays we gain the
  5918. first and by far the most important step towards the formation of a
  5919. true, picture-forming eye; for we have only to place the naked
  5920. extremity of the optic nerve, which in some of the lower animals
  5921. lies deeply buried in the body, and in some near the surface, at the
  5922. right distance from the concentrating apparatus, and an image will
  5923. be formed on it.
  5924.   In the great class of the Articulata, we may start from an optic
  5925. nerve simply coated with pigment, the latter sometimes forming a
  5926. sort of pupil, but destitute of a lens or other optical contrivance.
  5927. With insects it is now known that the numerous facets on the cornea of
  5928. their great compound eyes form true lenses, and that the cones include
  5929. curiously modified nervous filaments. But these organs in the
  5930. Articulata are so much diversified that Muller formerly made three
  5931. main classes with seven subdivisions, besides a fourth main class of
  5932. aggregated simple eyes.
  5933.   When we reflect on these facts, here given much too briefly, with
  5934. respect to the wide, diversified, and graduated range of structure
  5935. in the eyes of the lower animals; and when we bear in mind how small
  5936. the number of all living forms must be in comparison with those
  5937. which have become extinct, the difficulty ceases to be very great in
  5938. believing that natural selection may have converted the simple
  5939. apparatus of an optic nerve, coated with pigment and invested by
  5940. transparent membrane, into an optical instrument as perfect as is
  5941. possessed by any member of the articulate class.
  5942.   He who will go thus far, ought not to hesitate to go one step
  5943. further, if he finds on finishing this volume that large bodies of
  5944. facts, otherwise inexplicable, can be explained by the theory of
  5945. modification through natural selection; he ought to admit that a
  5946. structure even as perfect as an eagle's eye might thus be formed,
  5947. although in this case he does not know the transitional states. It has
  5948. been objected that in order to modify the eye and still preserve it as
  5949. a perfect instrument, many changes would have to be effected
  5950. simultaneously, which, it is assumed, could not be done through
  5951. natural selection; but as I have attempted to show in my work on the
  5952. variation of domestic animals, it is not necessary to suppose that the
  5953. modifications were all simultaneous, if they were extremely slight and
  5954. gradual. Different kinds of modification would, also, serve for the
  5955. same general purpose: as Mr. Wallace has remarked, "if a lens has
  5956. too short or too long a focus, it may be amended either by an
  5957. alteration of curvature, or an alteration of density; if the curvature
  5958. be irregular, and the rays do not converge to a point, then any
  5959. increased regularity of curvature will be an improvement. So the
  5960. contraction of the iris and the muscular movements of the eye are
  5961. neither of them essential to vision, but only improvements which might
  5962. have been added and perfected at any stage of the construction of
  5963. the instrument." Within the highest division of the animal kingdom,
  5964. namely, the Vertebrata, we can start from an eye so simple, that it
  5965. consists, as in the lancelet, of a little sack of transparent skin,
  5966. furnished with a nerve and lined with pigment, but destitute of any
  5967. other apparatus. In fishes and reptiles, as Owen has remarked, "the
  5968. range of gradations of dioptric structures is very great." It is a
  5969. significant fact that even in man, according to the high authority
  5970. of Virchow, the beautiful crystalline lens is formed in the embryo
  5971. by an accumulation of epidermic cells, lying in a sack-like fold of
  5972. the skin; and the vitreous body is formed from embryonic sub-cutaneous
  5973. tissue. To arrive, however, at a just conclusion regarding the
  5974. formation of the eye, with all its marvellous yet not absolutely
  5975. perfect characters, it is indispensable that the reason should conquer
  5976. the imagination; but I have felt the difficulty far too keenly to be
  5977. surprised at others hesitating to extend the principle of natural
  5978. selection to so startling a length.
  5979.   It is scarcely possible to avoid comparing the eye with a telescope.
  5980. We know that this instrument has been perfected by the
  5981. long-continued efforts of the highest human intellects; and we
  5982. naturally infer that the eye has been formed by a somewhat analogous
  5983. process. But may not this inference be presumptuous? Have we any right
  5984. to assume that the Creator works by intellectual powers like those
  5985. of man? If we must compare the eye to an optical instrument, we
  5986. ought in imagination to take a thick layer of transparent tissue, with
  5987. spaces filled with fluid, and with a nerve sensitive to light beneath,
  5988. and then suppose every part of this layer to be continually changing
  5989. slowly in density, so as to separate into layers of different
  5990. densities and thicknesses, placed at different distances from each
  5991. other, and with the surfaces of each layer slowly changing in form.
  5992. Further we must suppose that there is a power, represented by
  5993. natural selection or the survival of the fittest, always intently
  5994. watching each slight alteration in the transparent layers; and
  5995. carefully preserving each which, under varied circumstances, in any
  5996. way or in any degree, tends to produce a distincter image. We must
  5997. suppose each new state of the instrument to be multiplied by the
  5998. million; each to be preserved until a better one is produced, and then
  5999. the old ones to be all destroyed. In living bodies, variation will
  6000. cause the slight alterations, generation will multiply them almost
  6001. infinitely, and natural selection will pick out with unerring skill
  6002. each improvement. Let this process go on for millions of years; and
  6003. during each year on millions of individuals of many kinds; and may
  6004. we not believe that a living optical instrument might thus be formed
  6005. as superior to one of glass, as the works of the Creator are to
  6006. those of man?
  6007.  
  6008.   Modes of Transition
  6009.  
  6010.   If it could be demonstrated that any complex organ existed, which
  6011. could not possibly have been formed by numerous, successive, slight
  6012. modifications, my theory would absolutely break down. But I can find
  6013. out no such case. No doubt many organs exist of which we do not know
  6014. the transitional grades, more especially if we look to much-isolated
  6015. species, round which, according to the theory, there has been much
  6016. extinction. Or again, if we take an organ common to all the members of
  6017. a class, for in this latter case the organ must have been originally
  6018. formed at a remote period, since which all the many members of the
  6019. class have been developed; and in order to discover the early
  6020. transitional grades through which the organ has passed, we should have
  6021. to look to very ancient ancestral forms, long since become extinct.
  6022.   We should be extremely cautious in concluding that an organ could
  6023. not have been formed by transitional gradations of some kind. Numerous
  6024. cases could be given amongst the lower animals of the same organ
  6025. performing at the same time wholly distinct functions; thus in the
  6026. larva of the dragon-fly and in the fish Cobitis the alimentary canal
  6027. respires, digests, and excretes. In the Hydra, the animal may be
  6028. turned inside out, and the exterior surface will then digest and the
  6029. stomach respire. In such cases natural selection might specialise,
  6030. if any advantage were thus gained, the whole or part of an organ,
  6031. which had previously performed two functions, for one function
  6032. alone, and thus by insensible steps greatly change its nature. Many
  6033. plants are known which regularly produce at the same time
  6034. differently constructed flowers; and if such plants were to produce
  6035. one kind alone, a great change would be effected with comparative
  6036. suddenness in the character of the species. It is, however, probable
  6037. that the two sorts of flowers borne by the same plant were
  6038. originally differentiated by finely graduated steps, which may still
  6039. be followed in some few cases.
  6040.   Again, two distinct organs, or the same organ under two very
  6041. different forms, may simultaneously perform in the same individual the
  6042. same function, and this is an extremely important means of transition:
  6043. to give one instance,- there are fish with gills or branchiae that
  6044. breathe the air dissolved in the water, at the same time that they
  6045. breathe free air in their swimbladders, this latter organ being
  6046. divided by highly vascular partitions and having a ductus
  6047. pneumaticus for the supply of air. To give another instance from the
  6048. vegetable kingdom: plants climb by three distinct means, by spirally
  6049. twining, by clasping a support with their sensitive tendrils, and by
  6050. the emission of aerial rootlets; these three means are usually found
  6051. in distinct groups, but some few species exhibit two of the means,
  6052. or even all three, combined in the same individual. In all such
  6053. cases one of the two organs might readily be modified and perfected so
  6054. as to perform all the work, being aided during the progress of
  6055. modification by the other organ; and then this other organ might be
  6056. modified for some other and quite distinct purpose, or be wholly
  6057. obliterated.
  6058.   The illustration of the swimbladder in fishes is a good one, because
  6059. it shows us clearly the highly important fact that an organ originally
  6060. constructed for one purpose, namely, flotation, may be converted
  6061. into one for a widely different purpose, namely, respiration. The
  6062. swimbladder has, also, been worked in as an accessory to the
  6063. auditory organs of certain fishes. All physiologists admit that the
  6064. swimbladder is homologous, or "ideally similar" in position and
  6065. structure with the lungs of the higher vertebrate animals: hence there
  6066. is no reason to doubt that the swimbladder has actually been converted
  6067. into lungs, or an organ used exclusively for respiration.
  6068.   According to this view it may be inferred that all vertebrate
  6069. animals with true lungs are descended by ordinary generation from an
  6070. ancient and unknown prototype, which was furnished with a floating
  6071. apparatus or swimbladder. We can thus, as I infer from Owen's
  6072. interesting description of these parts, understand the strange fact
  6073. that every particle of food and drink & which we swallow has to pass
  6074. over the orifice of the trachea, with some risk of falling into the
  6075. lungs, notwithstanding the beautiful contrivance by which the
  6076. glottis is closed. In the higher Vertebrate the branchiae have
  6077. wholly disappeared- but in the embryo the slits on the sides of the
  6078. neck and the loop-like course of the arteries still mark their
  6079. former position. But it is conceivable that the now utterly lost
  6080. branchiae might have been gradually worked in by natural selection for
  6081. some distinct purpose: for instance, Landois has shown that the
  6082. wings of insects are developed from the tracheae; it is therefore
  6083. highly probable that in this great class organs which once served
  6084. for respiration have been actually converted into organs for flight.
  6085.   In considering transitions of organs, it is so important to bear
  6086. in mind the probability of conversion from one function to another,
  6087. that I will give another instance. Pedunculated cirripedes have two
  6088. minute folds of skin, called by me the ovigerous frena, which serve,
  6089. through the means of a sticky secretion, to retain the eggs until they
  6090. are hatched within the sack. These cirripedes have no branchiae, the
  6091. whole surface of the body and of the sack, together with the small
  6092. frena, serving for respiration. The Balanidae or sessile cirripedes,
  6093. on the other hand, have no ovigerous frena, the eggs lying loose at
  6094. the bottom of the sack, within the well-enclosed shell; but they have,
  6095. in the same relative position with the frena, large, much-folded
  6096. membranes, which freely communicate with the circulatory lacunae of
  6097. the sack and body, and which have been considered by all naturalists
  6098. to act as branchiae. Now I think no one will dispute that the
  6099. ovigerous frena in the one family are strictly homologous with the
  6100. branchiae of the other family; indeed, they graduate into each
  6101. other. Therefore it need not be doubted that the two little folds of
  6102. skin, which originally served as ovigerous frena, but which, likewise,
  6103. very slightly aided in the act of respiration, have been gradually
  6104. converted by natural selection into branchiae simply through an
  6105. increase in their size and the obliteration of their adhesive
  6106. glands. If all pedunculated cirripedes had become extinct, and they
  6107. have suffered far more extinction than have sessile cirripedes, who
  6108. would ever have imagined that the branchiae in this latter family
  6109. had originally existed as organs for preventing the ova from being
  6110. washed out of the sack?
  6111.   There is another possible mode of transition, namely, through the
  6112. acceleration or retardation of the period of reproduction. This has
  6113. lately been insisted on by Prof. Cope and others in the United States.
  6114. It is now known that some animals are capable of reproduction at a
  6115. very early age, before they have acquired their perfect characters;
  6116. and if this power became thoroughly well developed in a species, it
  6117. seems probable that the adult stage of development would sooner or
  6118. later be lost; and in this case, especially if the larva differed much
  6119. from the mature form, the character of the species would be greatly
  6120. changed and degraded. Again, not a few animals, after arriving at
  6121. maturity, go on changing in character during nearly their whole lives.
  6122. With mammals, for instance, the form of the skull is often much
  6123. altered with age, of which Dr. Murie has given some striking instances
  6124. with seals; every one knows how the horns of stags become more and
  6125. more branched, and the plumes of some birds become more finely
  6126. developed, as they grow older. Prof. Cope states that the teeth of
  6127. certain lizards change much in shape with advancing years; with
  6128. crustaceans not only many trivial, but some important parts assume a
  6129. new character, as recorded by Fritz Muller, after maturity. In all
  6130. such cases,- and many could be given,- if the age for reproduction
  6131. were retarded, the character of the species, at least in its adult
  6132. state, would be modified; nor is it improbable that the previous and
  6133. earlier stages of development would in some cases be hurried through
  6134. and finally lost. Whether species have often or ever been modified
  6135. through this comparatively sudden mode of transition, I can form no
  6136. opinion; but if this has occurred, it is probable that the differences
  6137. between the young and the mature, and between the mature and the
  6138. old, were primordially acquired by graduated steps.
  6139.  
  6140.   Special Difficulties of the Theory Of Natural Selection
  6141.  
  6142.   Although we must be extremely cautious in concluding that any
  6143. organ could not have been produced by successive, small,
  6144. transitional gradations, yet undoubtedly serious cases of difficulty
  6145. occur.
  6146.   One of the most serious is that of neuter insects, which are often
  6147. differently constructed from either the males or fertile females;
  6148. but this case will be treated of in the next chapter. The electric
  6149. organs of fishes offer another case of special difficulty; for it is
  6150. impossible to conceive by, what steps these wondrous organs have
  6151. been produced. But this is not surprising, for we do not even know
  6152. of what use they are. In the Gymnotus and torpedo they no doubt
  6153. serve as powerful means of defence, and perhaps for securing prey; yet
  6154. in the ray, as observed by Matteucci, an analogous organ in the tail
  6155. manifests but little electricity, even when the animal is greatly
  6156. irritated; so little, that it can hardly be of any use for the above
  6157. purposes. Moreover, in the ray, besides the organ just referred to,
  6158. there is, as Dr. R. McDonnell has shown, another organ near the
  6159. head, not known to be electrical, but which appears to be the real
  6160. homologue of the electric battery in the torpedo. It is generally
  6161. admitted that there exists between these organs and ordinary muscle
  6162. a close analogy, in intimate structure, in the distribution of the
  6163. nerves, and in the manner in which they are acted on by various
  6164. reagents. It should, also, be especially observed that muscular
  6165. contraction is accompanied by an electrical discharge; and, as Dr.
  6166. Radcliffe insists, "in the electrical apparatus of the torpedo
  6167. during rest, there would seem be a charge in every respect like that
  6168. which is met with in muscle and nerve during rest, and the discharge
  6169. of the torpedo, instead of being peculiar, may be only another form of
  6170. the discharge which depends upon the action of muscle and motor
  6171. nerve." Beyond this we cannot at present go in the way of explanation;
  6172. but as we know so little about the uses of these organs, and as we
  6173. know nothing about the habits and structure of the progenitors of
  6174. the existing electric fishes, it would be extremely bold to maintain
  6175. that no serviceable transitions are possible by which these organs
  6176. might have been gradually developed.
  6177.   These organs appear at first to offer another and far more serious
  6178. difficulty; for they occur in about a dozen kinds of fish, of which
  6179. several are widely remote in their affinities. When the same organ
  6180. is found in several members of the same class, especially if in
  6181. members having very different habits of life, we may generally
  6182. attribute its presence to inheritance from a common ancestor; and
  6183. its absence in some of the members to loss through disuse or natural
  6184. selection. So that, if the electric organs had been inherited from
  6185. some one ancient progenitor, we might have expected that all
  6186. electric fishes would have been specially related to each other; but
  6187. this is far from the case. Nor does geology at all lead to the
  6188. belief that most fishes formerly possessed electric organs, which
  6189. their modified descendants have now lost. But when we look at the
  6190. subject more closely, we find in the several fishes provided with
  6191. electric organs, that these are situated in different parts of the
  6192. body,- that they differ in construction, as in the arrangement of
  6193. the plates, and, according to Pacini, in the process or means by which
  6194. the electricity is excited- and lastly, in being supplied with
  6195. nerves proceeding from different sources, and this is perhaps the most
  6196. important of all the differences. Hence in the several fishes
  6197. furnished with electric organs, these cannot be considered as
  6198. homologous, but only as analogous in function. Consequently there is
  6199. no reason to suppose that they have been inherited from a common
  6200. progenitor; for had this been the case they would have closely
  6201. resembled each other in all respects. Thus the difficulty of an organ,
  6202. apparently the same, arising in several remotely allied species,
  6203. disappears, leaving only the lesser yet still great difficulty;
  6204. namely, by what graduated steps these organs have been developed in
  6205. each separate group of fishes.
  6206.   The luminous organs which occur in a few insects, belonging to
  6207. widely different families, and which are situated in different parts
  6208. of the body, offer, under our present state of ignorance, a difficulty
  6209. almost exactly parallel with that of the electric organs. Other
  6210. similar cases could be given; for instance in plants, the very curious
  6211. contrivance of a mass of pollen-grains, borne on a foot-stalk with
  6212. an adhesive gland, is apparently the same in Orchis and Asclepias,-
  6213. genera almost as remote as is possible amongst flowering plants; but
  6214. here again the parts are not homologous. In all cases of beings, far
  6215. removed from each other in the scale of organisation, which are
  6216. furnished with similar and peculiar organs, it will be found that
  6217. although the general appearance and function of the organs may be
  6218. the same, yet fundamental differences between them can always be
  6219. detected. For instance, the eyes of cephalopods or cuttle-fish and
  6220. of vertebrate animals appear wonderfully alike; and in such widely
  6221. sundered groups no part of this resemblance can be due to
  6222. inheritance from a common progenitor. Mr. Mivart has advanced this
  6223. case as one of special difficulty, but I am unable to see the force of
  6224. his argument. An organ for vision must be formed of transparent
  6225. tissue, and must include some sort of lens for throwing an image at
  6226. the back of a darkened chamber. Beyond this superficial resemblance,
  6227. there is hardly any real similarity between the eyes of cuttle-fish
  6228. and vertebrates, as may be seen by consulting Hensen's admirable
  6229. memoir on these organs in the Cephalopoda. It is impossible for me
  6230. here to enter on details, but I may specify a few of the points of
  6231. difference. The crystalline lens in the higher cuttle-fish consists of
  6232. two parts, placed one behind the other like two lenses, both having
  6233. a very different structure and disposition to what occurs in the
  6234. vertebrata. The retina is wholly different, with an actual inversion
  6235. of the elemental parts, and with a large nervous ganglion included
  6236. within the membranes of the eye. The relations of the muscles are as
  6237. different as it is possible to conceive, and so in other points. Hence
  6238. it is not a little difficult to decide how far even the same terms
  6239. ought to be employed in describing the eyes of the Cephalopoda and
  6240. Vertebrata. It is, of course, open to any one to deny that the eye
  6241. in either case could have been developed through the natural selection
  6242. of successive slight variations; but if this be admitted in the one
  6243. case, it is clearly possible in the other; and fundamental differences
  6244. of structure in the visual organs of two groups might have been
  6245. anticipated, in accordance with this view of their manner of
  6246. formation. As two men have sometimes independently hit on the same
  6247. invention, so in the several foregoing cases it appears that natural
  6248. selection, working for the good of each being, and taking advantage of
  6249. all favourable variations, has produced similar organs, as far as
  6250. function is concerned, in distinct organic beings, which owe none of
  6251. their structure in common to inheritance from a common progenitor.
  6252.   Fritz Muller, in order to test the conclusions arrived at in this
  6253. volume, has followed out with much care a nearly similar line of
  6254. argument. Several families of crustaceans include a few species,
  6255. possessing an air-breathing apparatus and fitted to live out of the
  6256. water. In two of these families, which were more especially examined
  6257. by Muller and which are nearly related to each other, the species
  6258. agree most closely in all important characters; namely, in their sense
  6259. organs, circulating system, in the position of the tufts of hair
  6260. within their complex stomachs, and lastly in the whole structure of
  6261. the water-breathing branchiae, even to the microscopical hooks by
  6262. which they are cleansed. Hence it might have been expected that in the
  6263. few species belonging to both families which live on the land, the
  6264. equally important air-breathing apparatus would have been the same;
  6265. for why should this one apparatus, given for the same purpose, have
  6266. been made to differ, whilst all the other important organs were
  6267. closely similar or rather identical?
  6268.   Fritz Muller argues that this close similarity in so many points
  6269. of structure must, in accordance with the views advanced by me, be
  6270. accounted for by inheritance from a common progenitor. But as the vast
  6271. majority of the species in the above two families, as well as most
  6272. other crustaceans, are aquatic in their habits, it is improbable in
  6273. the highest degree, that their common progenitor should have been
  6274. adapted for breathing air was thus led carefully to examine the
  6275. apparatus in the air-breathing species; and he found it to differ in
  6276. each in several important points, as in the position of the
  6277. orifices, in the manner in which they are opened and closed, and in
  6278. some accessory details. Now such differences are intelligible, and
  6279. might even have been expected, on the supposition that species
  6280. belonging to distinct families had slowly become adapted to live
  6281. more and more out of water, and to breathe the air. For these species,
  6282. from belonging to distinct families, would have differed to a
  6283. certain extent, and in accordance with the principle that the nature
  6284. of each variation depends on two factors, viz., the nature of the
  6285. organism and that of the surrounding conditions, their variability
  6286. assuredly would not have been exactly the same. Consequently natural
  6287. selection would have had different materials or variations to work on,
  6288. in order to arrive at the same functional result; and the structures
  6289. thus acquired would almost necessarily have differed. On the
  6290. hypothesis of separate acts of creation the whole case remains
  6291. unintelligible. This line of argument seems to have had great weight
  6292. in leading Fritz Muller to accept the views maintained by me in this
  6293. volume.
  6294.   Another distinguished zoologist, the late Professor Claparide, has
  6295. argued in the same manner, and has arrived at the same result. He
  6296. shows that there are parasitic mites (Acaridae), belonging to distinct
  6297. sub-families and families, which are furnished with hair-claspers.
  6298. These organs must have been independently developed, as they could not
  6299. have been inherited from a common progenitor; and in the several
  6300. groups they are formed by the modification of the fore-legs,- of the
  6301. hind-legs,- of the maxillae or lips,- and of appendages on the under
  6302. side of the hind part of the body.
  6303.  
  6304.   In the foregoing cases, we see the same end gained and the same
  6305. function performed, in beings not at all or only remotely allied, by
  6306. organs in appearance, though not in development, closely similar. On
  6307. the other hand, it is a common rule throughout nature that the same
  6308. end should be gained, even sometimes in the case of closely-related
  6309. beings, by the most diversified means. How differently constructed
  6310. is the feathered wing of a bird and the membrane-covered wing of a
  6311. bat; and still more so the four wings of a butterfly, the two wings of
  6312. a fly, and the two wings with the elytra of a beetle. Bivalve shells
  6313. are made to open and shut, but on what a number of patterns is the
  6314. hinge constructed,- from the long row of neatly interlocking teeth
  6315. in a Nucula to the simple ligament of a Mussel! Seeds are disseminated
  6316. by their minuteness,- by their capsule being converted into a light
  6317. balloon-like envelope,- by being embedded in pulp or flesh, formed
  6318. of the most diverse parts, and rendered nutritious, as well as
  6319. conspicuously coloured, so as to attract and be devoured by birds,- by
  6320. having hooks and grapnels of many kinds and serrated arms, so as to
  6321. adhere to the fur of quadrupeds,- and by being furnished with wings
  6322. and plumes, as different in shape as they are elegant in structure, so
  6323. as to be wafted by every breeze. I will give one other instance; for
  6324. this subject of the same end being gained by the most diversified
  6325. means well deserves attention. Some authors maintain that organic
  6326. beings have been formed in many ways for the sake of mere variety,
  6327. almost like toys in a shop, but such a view of nature is incredible.
  6328. With plants having separated sexes, and with those in which, though
  6329. hermaphrodites, the pollen does not spontaneously fall on the
  6330. stigma, some aid is necessary for their fertilisation. With several
  6331. kinds this is effected by the pollen-grains, which are light and
  6332. incoherent, being blown by the wind through mere chance on to the
  6333. stigma; and this is the simplest plan which can well be conceived.
  6334. An almost equally simple, though very different, plan occurs in many
  6335. plants in which a symmetrical flower secretes a few drops of nectar,
  6336. and is consequently visited by insects; and these carry the pollen
  6337. from the anthers to the stigma.
  6338.   From this simple stage we may pass through an inexhaustible number
  6339. of contrivances, all for the same purpose and effected in
  6340. essentially the same manner, but entailing changes in every part of
  6341. the flower. The nectar may be stored in variously shaped
  6342. receptacles, with the stamens and pistils modified in many ways,
  6343. sometimes forming trap-like contrivances, and sometimes capable of
  6344. neatly adapted movements through irritability or elasticity. From such
  6345. structures we may advance till we come to such a case of extraordinary
  6346. adaptation as that lately described by Dr. Cruger in the Coryanthes.
  6347. This orchid has part of its labellum or lower lip hollowed out into
  6348. a great bucket, into which drops of almost pure water continually fall
  6349. from two secreting horns which stand above it; and when the bucket
  6350. is half full, the water overflows by a spout on one side. The basal
  6351. part of the labellum stands over the bucket, and is itself hollowed
  6352. out into a sort of chamber with two lateral entrances; within this
  6353. chamber there are curious fleshy ridges. The most ingenious man, if he
  6354. had not witnessed what takes place, could never have imagined what
  6355. purpose all these parts serve. But Dr. Cruger saw crowds of large
  6356. humble-bees visiting the gigantic flowers of this orchid, not in order
  6357. to suck nectar, but to gnaw off the ridges within the chamber above
  6358. the bucket; in doing this they frequently pushed each other into the
  6359. bucket, and their wings being thus wetted they could not fly away, but
  6360. were compelled to crawl out through the passage formed by the spout or
  6361. overflow. Dr. Cruger saw a "continual procession" of bees thus
  6362. crawling out of their involuntary bath. The passage is narrow, and
  6363. is roofed over by the column, so that a bee, in forcing its way out,
  6364. first rubs its back against the viscid stigma and then against the
  6365. viscid glands of the pollen-masses. The pollen-masses are thus glued
  6366. to the back of the be which first happens to crawl out through the
  6367. passage of a lately expanded flower, and are thus carried away. Dr.
  6368. Cruger sent me a flower in spirits of wine, with a bee which he had
  6369. killed before it had quite crawled out with a pollen-mass still
  6370. fastened to its back. When the bee, thus provided, flies to another
  6371. flower, or to the same flower a second time, and is pushed by its
  6372. comrades into the bucket and then crawls out by the passage, the
  6373. pollen-mass necessarily comes first into contact with the viscid
  6374. stigma, and adheres to it, and the flower is fertilised. Now at last
  6375. we see the full use of every part of the flower, of the
  6376. water-secreting horns, of the bucket half full of water, which
  6377. prevents the bees from flying away, and forces them to crawl out
  6378. through the spout, and rub against the properly placed viscid
  6379. pollen-masses and the viscid stigma.
  6380.   The construction of the flower in another closely allied orchid,
  6381. namely the Catasetum, is widely different, though serving the same
  6382. end; and is equally curious. Bees visit these flowers, like those of
  6383. the Coryanthes, in order to gnaw the labellum; in doing this they
  6384. inevitably touch a long, tapering, sensitive projection, or, as I have
  6385. called it, the antenna. This antenna, when touched, transmits a
  6386. sensation or vibration to a certain membrane which is instantly
  6387. ruptured; this sets free a spring by which the pollen-mass is shot
  6388. forth, like an arrow, in the right direction, and adheres by its
  6389. viscid extremity to the back of the bee. The pollen-mass of the male
  6390. plant (for the sexes are separate in this orchid) is thus carried to
  6391. the flower of the female plant where it is brought into contact with
  6392. the stigma, which is viscid enough to break certain elastic threads,
  6393. and retaining the pollen, fertilisation is effected.
  6394.   How, it may be asked, in the foregoing and in innumerable other
  6395. instances, can we understand the graduated scale of complexity and the
  6396. multifarious means for gaining the same end. The answer no doubt is,
  6397. as already remarked, that when two forms vary, which already differ
  6398. from each other in some slight degree, the variability will not be
  6399. of the same exact nature, and consequently the results obtained
  6400. through natural selection for the same general purpose will not be the
  6401. same. We should also bear in mind that every highly developed organism
  6402. has passed through many changes; and that each modified structure
  6403. tends to be inherited, so that each modification will not readily be
  6404. quite lost, but may be again and again further altered. Hence the
  6405. structure of each part of each species, for whatever purpose it may
  6406. serve, is the sum of many inherited changes, through which the species
  6407. has passed during its successive adaptations to changed habits and
  6408. conditions of life.
  6409.   Finally then, although in many cases it is most difficult even to
  6410. conjecture by what transitions organs have arrived at their present
  6411. state; yet, considering how small the proportion of living and known
  6412. forms is to the extinct and unknown, I have been astonished how rarely
  6413. an organ can be named, towards which no transitional grade is known to
  6414. lead. It certainly is true, that new organs appearing as if created
  6415. for some special purpose, rarely or never appear in any being;- as
  6416. indeed is shown by that old, but somewhat exaggerated, canon in
  6417. natural history of "Natura non facit saltum." We meet with this
  6418. admission in the writings of almost every experienced naturalist; or
  6419. as Milne Edwards has well expressed it, Nature is prodigal in variety,
  6420. but niggard in innovation. Why, on the theory of Creation, should
  6421. there be so much variety and so little real novelty? Why should all
  6422. the parts and organs of many independent beings, each supposed to have
  6423. been separately created for its proper place in nature, be so commonly
  6424. linked together by graduated steps? Why should not Nature take a
  6425. sudden leap from structure to structure? On the theory of natural
  6426. selection, we can clearly understand why she should not; for natural
  6427. selection acts only by taking advantage of slight successive
  6428. variations; she can never take a great and sudden leap, but must
  6429. advance by short and sure, though slow steps.
  6430.  
  6431.   Organs of little apparent Importance, as affected by Natural
  6432. Selection
  6433.  
  6434.   As natural selection acts by life and death,- by the survival of the
  6435. fittest, and by the destruction of the less well-fitted
  6436. individuals,- I have sometimes felt great difficulty in
  6437. understanding the origin or formation of parts of little importance;
  6438. almost as great, though of a very different kind, as in the case of
  6439. the most perfect and complex organs.
  6440.   In the first place, we are much too ignorant in regard to the
  6441. whole economy of any one organic being, to say what slight
  6442. modifications would be of importance or not. In a former chapter I
  6443. have given instances of very trifling characters, such as the down
  6444. on fruit and the colour of its flesh, the colour of the skin and
  6445. hair of quadrupeds, which, from being correlated with constitutional
  6446. differences or from determining the attacks of insects, might
  6447. assuredly be acted on by natural selection. The tail of the giraffe
  6448. looks like an artificially constructed fly-flapper; and it seems at
  6449. first incredible that this could have been adapted for its present
  6450. purpose by successive slight modifications, each better and better
  6451. fitted, for so trifling an object as to drive away flies; yet we
  6452. should pause before being too positive even in this case, for we
  6453. know that the distribution and existence of cattle and other animals
  6454. in South America absolutely depend on their power of resisting the
  6455. attacks of insects: so that individuals which could by any means
  6456. defend themselves from these small enemies, would be able to range
  6457. into new pastures and thus gain a great advantage. It is not that
  6458. the larger quadrupeds are actually destroyed (except in some rare
  6459. cases) by flies, but they are incessantly harassed and their
  6460. strength reduced, so that they are more subject to disease, or not
  6461. so well enabled in a coming dearth to search for food, or to escape
  6462. from beasts of prey.
  6463.   Organs now of trifling importance have probably in some cases been
  6464. of high importance to an early progenitor, and, after having been
  6465. slowly perfected at a former period, have been transmitted to existing
  6466. species in nearly the same state, although now of very slight use; but
  6467. any actually injurious deviations in their structure would of course
  6468. have been checked by natural selection. Seeing how important an
  6469. organ of locomotion the tail is in most aquatic animals, its general
  6470. presence and use for many purposes in so many land animals, which in
  6471. their lungs or modified swimbladders betray their aquatic origin,
  6472. may perhaps be thus accounted for. A well-developed tail having been
  6473. formed in an aquatic animal, it might subsequently come to be worked
  6474. in for all sorts of purposes,- as a fly-flapper, an organ of
  6475. prehension, or as an aid in turning, as in the case of the dog, though
  6476. the aid in this latter respect must be slight, for the hare, with
  6477. hardly any tail, can double still more quickly.
  6478.   In the second place, we may easily err in attributing importance
  6479. to characters, and in believing that they have been developed
  6480. through natural selection. We must by no means overlook the effects of
  6481. the definite action of changed conditions of life,- of so-called
  6482. spontaneous variations, which seem to depend in a quite subordinate
  6483. degree on the nature of the conditions,- of the tendency to
  6484. reversion to long-lost characters,- of the complex laws of growth,
  6485. such as of correlation, compensation, of the pressure of one part on
  6486. another, &c.,- and finally of sexual selection, by which characters of
  6487. use to one sex are often gained and then transmitted more or less
  6488. perfectly to the other sex, though of no use to this sex. But
  6489. structures thus indirectly gained, although at first of no advantage
  6490. to a species, may subsequently have been taken advantage of by its
  6491. modified descendants, under new conditions of life and newly
  6492. acquired habits.
  6493.   If green woodpeckers alone had existed, and we did not know that
  6494. there were many black and pied kinds, I dare say that we should have
  6495. thought that the green colour was a beautiful adaptation to conceal
  6496. this tree-frequenting bird from its enemies; and consequently that
  6497. it was a character of importance, and had been acquired through
  6498. natural selection; as it is, the colour is probably in chief part
  6499. due to sexual selection. A trailing palm in the Malay Archipelago
  6500. climbs the loftiest trees by the aid of exquisitely constructed
  6501. hooks clustered around the ends of the branches, and this contrivance,
  6502. no doubt, is of the highest service to the plant; but as we see nearly
  6503. similar hooks on many trees which are not climbers, and which, as
  6504. there is reason to believe from the distribution of the
  6505. thorn-bearing species in Africa and South America, serve as a
  6506. defence against browsing quadrupeds, so the spikes on the palm may
  6507. at first have been developed for this object, and subsequently have
  6508. been improved and taken advantage of by the plant, as it underwent
  6509. further modification and became a climber. The naked skin on the
  6510. head of a vulture is generally considered as a direct adaptation for
  6511. wallowing in putridity; and so it may be, or it may possibly be due to
  6512. the direct action of putrid matter; but we should be very cautious
  6513. in drawing any such inference, when we see that the skin on the head
  6514. of the clean-feeding male turkey is likewise naked. The sutures in the
  6515. skull? of young mammals have been advanced as a beautiful adaptation
  6516. for aiding parturition, and no doubt they facilitate, or may be
  6517. indispensable for this act; but as sutures occur in the skulls of
  6518. young birds and reptiles, which have only to escape from a broken egg,
  6519. we may infer that this structure has arisen from the laws of growth,
  6520. and has been taken advantage of in the parturition of the higher
  6521. animals.
  6522.   We are profoundly ignorant of the cause of each slight variation
  6523. or individual difference; and we are immediately made conscious of
  6524. this by reflecting on the differences between the breeds of our
  6525. domesticated animals in different countries,- more especially in the
  6526. less civilised countries where there has been but little methodical
  6527. selection. Animals kept by savages in different countries often have
  6528. to struggle for their own subsistence, and are exposed to a certain
  6529. extent to natural selection, and individuals with slightly different
  6530. constitutions would succeed best under different climates. With cattle
  6531. susceptibility to the attacks of flies is correlated with colour, as
  6532. is the liability to be poisoned by certain plants; so that even colour
  6533. would be thus subjected to the action of natural selection. Some
  6534. observers are convinced that a damp climate affects the growth of
  6535. the hair, and that with the hair the horns are correlated. Mountain
  6536. breeds always differ from lowland breeds; and a mountainous country
  6537. would probably affect the hind limbs from exercising them more, and
  6538. possibly even the form of the pelvis; and then by the law of
  6539. homologous variation, the front limbs and the head would probably be
  6540. affected. The shape, also, of the pelvis might affect by pressure
  6541. the shape of certain parts of the young in the womb. The laborious
  6542. breathing necessary in high regions tends, as we have good reason to
  6543. believe, to increase the size of the chest; and again correlation
  6544. would come into play. The effects of lessened exercise together with
  6545. abundant food on the whole organisation is probably still more
  6546. important; and this, as H. von Nathusius has lately shown in his
  6547. excellent treatise, is apparently one chief cause of the great
  6548. modification which the breeds of swine have undergone. But we are
  6549. far too ignorant to speculate on the relative importance of the
  6550. several known and unknown causes of variation; and I have made these
  6551. remarks only to show that, if we are unable to account for the
  6552. characteristic differences of our several domestic breeds, which
  6553. nevertheless are generally admitted to have arisen through ordinary
  6554. generation from one or a few parent-stocks, we ought not to lay too
  6555. much stress on our ignorance of the precise cause of the slight
  6556. analogous differences between true species.
  6557.  
  6558.   Utilitarian Doctrine, how far true: Beauty, how acquired.
  6559.  
  6560.   The foregoing remarks lead me to say a few words on the protest
  6561. lately made by some naturalists, against the utilitarian doctrine that
  6562. every detail of structure has been produced for the good of its
  6563. possessor. They believe that many structures have been created for the
  6564. sake of beauty, to delight man or the Creator (but this latter point
  6565. is beyond the scope of scientific discussion), or for the sake of mere
  6566. variety, a view already discussed. Such doctrines, if true, would be
  6567. absolutely fatal to my theory. I fully admit that many structures
  6568. are now of no direct use to their possessors, and may never have
  6569. been of any use to their progenitors; but this does not prove that
  6570. they were formed solely for beauty or variety. No doubt the definite
  6571. action of changed conditions, and the various causes of modifications,
  6572. lately specified, have all produced an effect, probably a great
  6573. effect, independently of any advantage thus gained. But a still more
  6574. important consideration is that the chief part of the organisation
  6575. of every living creature is due to inheritance; and consequently,
  6576. though each being assuredly is well fitted for its place in nature,
  6577. many structures have now no very close and direct relation to
  6578. present habits of life. Thus, we can hardly believe that the webbed
  6579. feet of the upland goose or of the frigate-bird are of special use
  6580. to these birds; we cannot believe that the similar bones in the arm of
  6581. the monkey, in the fore-leg of the horse, in the wing of the bat,
  6582. and in the flipper of the seal, are of special use to these animals.
  6583. We may safely attribute these structures to inheritance. But webbed
  6584. feet no doubt were as useful to the progenitor of the upland goose and
  6585. of the frigate-bird, as they now are to the most aquatic of living
  6586. birds. So we may believe that the progenitor of the seal did not
  6587. possess a flipper, but a foot with five toes fitted for walking or
  6588. grasping; but we may further venture to believe that the several bones
  6589. in the limbs of the monkey, horse, and bat, were originally developed,
  6590. on the principle of utility, probably through the reduction of more
  6591. numerous bones in the fin of some ancient fish-like progenitor of
  6592. the whole class. It is scarcely possible to decide how much
  6593. allowance ought to be made for such causes of change, as the
  6594. definite action of external conditions, so-called spontaneous
  6595. variations, and the complex laws of growth; but with these important
  6596. exceptions, we may conclude that the structure of every living
  6597. creature either now is, or was formerly, of some direct or indirect
  6598. use to its possessor.
  6599.   With respect to the belief that organic beings have been created
  6600. beautiful for the delight of man,- a belief which it has been
  6601. pronounced is subversive of my whole theory,- I may first remark
  6602. that the sense of beauty obviously depends on the nature of the
  6603. mind, irrespective of any real quality in the admired object; and that
  6604. the idea of what is beautiful, is not innate or unalterable. We see
  6605. this, for instance, in the men of different races admiring an entirely
  6606. different standard of beauty in their women. If beautiful objects
  6607. had been created solely for man's gratification, it ought to be
  6608. shown that before man appeared, there was less beauty on the face of
  6609. the earth than since he came on the stage. Were the beautiful volute
  6610. and cone shells of the Eocene epoch, and the gracefully sculptured
  6611. ammonites of the Secondary period, created that man might ages
  6612. afterwards admire them in his cabinet? Few objects are more
  6613. beautiful than the minute siliceous cases of the diatomaceae: were
  6614. these created that they might be examined and admired under the higher
  6615. powers of the microscope? The beauty in this latter case, and in
  6616. many others, is apparently wholly due to symmetry of growth. Flowers
  6617. rank amongst the most beautiful productions of nature; but they have
  6618. been rendered conspicuous in contrast with the green leaves, and in
  6619. consequence at the same time beautiful, so that they may be easily
  6620. observed by insects. I have come to this conclusion from finding it an
  6621. invariable rule that when a flower is fertilised by the wind it
  6622. never has a gaily-coloured corolla. Several plants habitually
  6623. produce two kinds of flowers; one kind open and coloured so as to
  6624. attract insects; the other closed, not coloured, destitute of
  6625. nectar, and never visited by insects. Hence we may conclude that, if
  6626. insects had not been developed on the face of the earth, our plants
  6627. would not have been decked with beautiful flowers, but would have
  6628. produced only such poor flowers as we see on our fir, oak, nut and ash
  6629. trees, on grasses, spinach, docks, and nettles, which are all
  6630. fertilised through the agency of the wind. A similar line of
  6631. argument holds good with fruits; that a ripe strawberry or cherry is
  6632. as pleasing to the eye as to the palate,- that the gaily-coloured
  6633. fruit of the spindle-wood tree and the scarlet berries of the holly
  6634. are beautiful objects,- will be admitted by every one. But this beauty
  6635. serves merely as a guide to birds and beasts, in order that the
  6636. fruit may be devoured and the matured seeds disseminated: I infer that
  6637. this is the case from having as yet found no exception to the rule
  6638. that seeds are always thus disseminated when embedded within a fruit
  6639. of any kind (that is within a fleshy or pulpy envelope), if it be
  6640. coloured of any brilliant tint, or rendered conspicuous by being white
  6641. or black.
  6642.   On the other hand, I willingly admit that a great number of male
  6643. animals, as all our most gorgeous birds, some fishes, reptiles, and
  6644. mammals, and a host of magnificently coloured butterflies, have been
  6645. rendered beautiful for beauty's sake; but this has been effected
  6646. through sexual selection, that is, by the more beautiful males
  6647. having been continually preferred by the females, and not for the
  6648. delight of man. So it is with the music of birds. We may infer from
  6649. all this that a nearly similar taste for beautiful colours and for
  6650. musical sounds runs through a large part of the animal kingdom. When
  6651. the female is as beautifully coloured as the male, which is not rarely
  6652. the case with birds and butterflies, the cause apparently lies in
  6653. the colours acquired through sexual selection having been
  6654. transmitted to both sexes, instead of to the males alone. How the
  6655. sense of beauty in its simplest form- that is, the reception of a
  6656. peculiar kind of pleasure from certain colours, forms, and sounds- was
  6657. first developed in the mind of man and of the lower animals, is a very
  6658. obscure subject. The same sort of difficulty is presented, if we
  6659. enquire how it is that certain flavours and odours give pleasure,
  6660. and others displeasure. Habit in all these cases appears to have
  6661. come to a certain extent into play; but there must be some fundamental
  6662. cause in the constitution of the nervous system in each species.
  6663.  
  6664.   Natural selection cannot possibly produce any modification in a
  6665. species exclusively for the good of another species; though throughout
  6666. nature one species incessantly takes advantage of, and profits by, the
  6667. structures of others. But natural selection can and does often produce
  6668. structures for the direct injury of other animals, as we see in the
  6669. fang of the adder, and in the ovipositor of the ichneumon, by which
  6670. its eggs are deposited in the living bodies of other insects. If it
  6671. could be proved that any part of the structure of any one species
  6672. had been formed for the exclusive good of another species, it would
  6673. annihilate my theory, for such could not have been produced through
  6674. natural selection. Although many statements may be found in works on
  6675. natural history to this effect, I cannot find even one which seems
  6676. to me of any weight. It is admitted that the rattlesnake has a
  6677. poison-fang for its own defence, and for the destruction of its
  6678. prey; but some authors suppose that at the same time it is furnished
  6679. with a rattle for its own injury, namely, to warn its prey. I would
  6680. almost as soon believe that the cat curls the end of its tail when
  6681. preparing to spring, in order to warn the doomed mouse. It is a much
  6682. more probable view that the rattlesnake uses its rattle, the cobra
  6683. expands its frill, and the puff-adder swells whilst hissing so
  6684. loudly and harshly, in order to alarm the many birds and beasts
  6685. which are known to attack even the most venomous species. Snakes act
  6686. on the same principle which makes the hen ruffle her feathers and
  6687. expand her wings when a dog approaches her chickens; but I have not
  6688. space here to enlarge on the many ways by which animals endeavour to
  6689. frighten away their enemies.
  6690.   Natural selection will never produce in a being any structure more
  6691. injurious than beneficial to that being, for natural selection acts
  6692. solely by and for the good of each. No organ will be formed, as
  6693. Paley has remarked, for the purpose of causing pain or for doing an
  6694. injury to its possessor. If a fair balance be struck between the
  6695. good and evil caused by each part, each will be found on the whole
  6696. advantageous. After the lapse of time, under changing conditions of
  6697. life, if any part comes to be injurious, it will be modified; or if it
  6698. be not so, the being Will become extinct as myriads have become
  6699. extinct.
  6700.   Natural selection tends only to make each organic being as perfect
  6701. as, or slightly more perfect than, the other inhabitants of the same
  6702. country with which it comes into competition. And we see that this
  6703. is the standard of perfection attained under nature. The endemic
  6704. productions of New Zealand, for instance, are perfect one compared
  6705. with another; but they are now rapidly yielding before the advancing
  6706. legions of plants and animals introduced from Europe. Natural
  6707. selection will not produce absolute perfection, nor do we always meet,
  6708. as far as we can judge, with this high standard under nature. The
  6709. correction for the aberration of light is said by Muller not to be
  6710. perfect even in that most perfect organ, the human eye. Helmholtz,
  6711. whose judgment no one will dispute, after describing in the
  6712. strongest terms the wonderful powers of the human eye, adds these
  6713. remarkable words: "That which we have discovered in the way of
  6714. inexactness and imperfection in the optical machine and in the image
  6715. on the retina, is as nothing in comparison with the incongruities
  6716. which we have just come across in the domain of the sensations. One
  6717. might say that nature has taken delight in accumulating contradictions
  6718. in order to remove all foundation from the theory of a pre-existing
  6719. harmony between the external and internal worlds." If our reason leads
  6720. us to admire with enthusiasm a multitude of inimitable contrivances in
  6721. nature, this same reason tells us, though we may easily err on both
  6722. sides, that some other contrivances are less perfect. Can we
  6723. consider the sting of the bee as perfect, which, when used against
  6724. many kinds of enemies, cannot be withdrawn, owing to the backward
  6725. serratures, and thus inevitably causes the death of the insect by
  6726. tearing out its viscera?
  6727.   If we look at the sting of the bee, as having existed in a remote
  6728. progenitor, as a boring and serrated instrument, like that in so
  6729. many members of the same great order, and which has since been
  6730. modified but not perfected for its present purpose, with the poison
  6731. originally adapted for some other object, such as to produce galls,
  6732. since intensified, we can perhaps understand how it is that the use of
  6733. the sting should so often cause the insect's own death: for if on
  6734. the whole the power of stinging be useful to the social community,
  6735. it will fulfil all the requirements of natural selection, though it
  6736. may cause the death of some few members. If we admire the truly
  6737. wonderful power of scent by which the males of many insects find their
  6738. females, can we admire the production for this single purpose of
  6739. thousands of drones, which are utterly useless to the community for
  6740. any other purpose, and which are ultimately slaughtered by their
  6741. industrious and sterile sisters? It may be difficult, but we ought
  6742. to admire the savage instinctive hatred of the queen-bee, which
  6743. urges her to destroy the young queens, her daughters, as soon as
  6744. they are born, or to perish herself in the combat; for undoubtedly
  6745. this is for the good of the community; and maternal love or maternal
  6746. hatred, though the latter fortunately is most rare, is all the same to
  6747. the inexorable principle of natural selection. If we admire the
  6748. several ingenious contrivances, by which orchids and many other plants
  6749. are fertilised through insect agency, can we consider as equally
  6750. perfect the elaboration of dense clouds of pollen by our fir trees, so
  6751. that a few granules may be wafted by chance on to the ovules?
  6752.  
  6753.   Summary: the Law of Unity of Type and of the Conditions of Existence
  6754. embraced by the Theory of Natural Selection
  6755.  
  6756.   We have in this chapter discussed some of the difficulties and
  6757. objections which may be urged against the theory. Many of them are
  6758. serious; but I think that in the discussion light has been thrown on
  6759. several facts, which on the belief of independent acts of creation are
  6760. utterly obscure. We have seen that species at any one period are not
  6761. indefinitely variable, and are not linked together by a multitude of
  6762. intermediate gradations, partly because the process of natural
  6763. selection is always very slow, and at any one time acts only on a
  6764. few forms; and partly because the very process of natural selection
  6765. implies the continual supplanting and extinction of preceding and
  6766. intermediate gradations. Closely allied species, now living on a
  6767. continuous area, must often have been formed when the area was not
  6768. continuous, and when the conditions of life did not insensibly
  6769. graduate away from one part to another. When two varieties are
  6770. formed in two districts of a continuous area, an intermediate
  6771. variety will often be formed, fitted for an intermediate zone; but
  6772. from reasons assigned, the intermediate variety will usually exist
  6773. in lesser numbers than the two forms which it connects; consequently
  6774. the two latter, during the course of further modification, from
  6775. existing in greater numbers, will have a great advantage over the less
  6776. numerous intermediate variety, and will thus generally succeed in
  6777. supplanting and exterminating it.
  6778.   We have seen in this chapter how cautious we should be in concluding
  6779. that the most different habits of life could not graduate into each
  6780. other; that a bat, for instance, could not have been formed by natural
  6781. selection from an animal which at first only glided through the air.
  6782.   We have seen that a species under new conditions of life may
  6783. change its habits; or it may have diversified habits, with some very
  6784. unlike those of its nearest congeners. Hence we can understand,
  6785. bearing in mind that each organic being is trying to live wherever
  6786. it can live, how it has arisen that there are upland geese with webbed
  6787. feet, ground woodpeckers, diving thrushes, and petrels with the habits
  6788. of auks.
  6789.   Although the belief that an organ so perfect as the eye could have
  6790. been formed by natural selection, is enough to stagger any one; yet in
  6791. the case of any organ, if we know of a long series of gradations in
  6792. complexity, each good for its possessor, then, under changing
  6793. conditions of life, there is no logical impossibility in the
  6794. acquirement of any conceivable degree of perfection through natural
  6795. selection. In the cases in which we know of no intermediate or
  6796. transitional states, we should be extremely cautious in concluding
  6797. that none can have existed, for the metamorphoses of many organs
  6798. show what wonderful changes in function are at least possible. For
  6799. instance, a swimbladder has apparently been converted into an
  6800. air-breathing lung. The same organ having performed simultaneously
  6801. very different functions, and then having been in part or in whole
  6802. specialised for one function; and two distinct organs having performed
  6803. at the same time the same function, the one having been perfected
  6804. whilst aided by the other, must often have largely facilitated
  6805. transitions.
  6806.   We have seen that in two beings widely remote from each other in the
  6807. natural scale, organs serving for the same purpose and in external
  6808. appearance closely similar may have been separately and
  6809. independently formed; but when such organs are closely examined,
  6810. essential differences in their structure can almost always be
  6811. detected; and this naturally follows from the principle of natural
  6812. selection. On the other hand, the common rule throughout nature is
  6813. infinite diversity of structure for gaining the same end; and this
  6814. again naturally follows from the same great principle.
  6815.   In many cases we are far too ignorant to be enabled to assert that a
  6816. part or organ is so unimportant for the welfare of a species, that
  6817. modifications in its structure could not have been slowly
  6818. accumulated by means of natural selection. In many other cases,
  6819. modifications are probably the direct result of the laws of
  6820. variation or of growth, independently of any good having been thus
  6821. gained. But even such structures have often, as we may feel assured,
  6822. been subsequently taken advantage of, and still further modified,
  6823. for the good of species under new conditions of life. We may, also,
  6824. believe that a part formerly of high importance has frequently been
  6825. retained (as the tail of an aquatic animal by its terrestrial
  6826. descendants), though it has become of such small importance that it
  6827. could not, in its present state, have been acquired by means of
  6828. natural selection.
  6829.   Natural selection can produce nothing in one species for the
  6830. exclusive good or injury of another; though it may well produce parts,
  6831. organs, and excretions highly useful or even indispensable, or again
  6832. highly injurious to another species, but in all cases at the same time
  6833. useful to the possessor. In each well-stocked country natural
  6834. selection acts through the competition of the inhabitants, and
  6835. consequently leads to success in the battle for life, only in
  6836. accordance with the standard of that particular country. Hence the
  6837. inhabitants of one country, generally the smaller one, often yield
  6838. to the inhabitants of another and generally the larger country. For in
  6839. the larger country there will have existed more individuals and more
  6840. diversified forms, and the competition will have been severer, and
  6841. thus the standard of perfection will have been rendered higher.
  6842. Natural selection will not necessarily lead to absolute perfection;
  6843. nor, as far as we can judge by our limited faculties, can absolute
  6844. perfection be everywhere predicated.
  6845.   On the theory of natural selection we can clearly understand the
  6846. full meaning of that old canon in natural history, "Natura non facit
  6847. saltum." This canon, if we look to the present inhabitants alone of
  6848. the world, is not strictly correct; but if we include all those of
  6849. past times, whether known or unknown, it must on this theory be
  6850. strictly true.
  6851.   It is generally acknowledged that all organic beings have been
  6852. formed on two great laws: Unity of Type, and the Conditions of
  6853. Existence. By unity of type is meant that fundamental agreement in
  6854. structure which we see in organic beings of the same class, and
  6855. which is quite independent of their habits of life. On my theory,
  6856. unity of type is explained by unity of descent. The expression of
  6857. conditions of existence, so often insisted on by the illustrious
  6858. Cuvier, is fully embraced by the principle of natural selection. For
  6859. natural selection acts by either now adapting the varying parts of
  6860. each being to its organic and inorganic conditions of life; or by
  6861. having adapted them during past periods of time: the adaptations being
  6862. aided in many cases by the increased use or disuse of parts, being
  6863. affected by the direct action of the external conditions of life,
  6864. and subjected in all cases to the several laws of growth and
  6865. variation. Hence, in fact, the law of the Conditions of Existence is
  6866. the higher law; as it includes, through the inheritance of former
  6867. variations and adaptations, that of Unity of Type.
  6868.   CHAPTER VII
  6869.   MISCELLANEOUS OBJECTIONS TO THE THEORY OF NATURAL SELECTION
  6870.  
  6871.   I WILL devote this chapter to the consideration of various
  6872. miscellaneous objections which have been advanced against my views, as
  6873. some of the previous discussions may thus be made clearer; but it
  6874. would be useless to discuss all of them, as many have been made by
  6875. writers who have not taken the trouble to understand the subject. Thus
  6876. a distinguished German naturalist has asserted that the weakest part
  6877. of my theory is, that I consider all organic beings as imperfect: what
  6878. I have really said is, that all are not as perfect as they might
  6879. have been in relation to their conditions; and this is shown to be the
  6880. case by so many native forms in many quarters of the world having
  6881. yielded their places to intruding foreigners. Nor can organic
  6882. beings, even if they were at any one time perfectly adapted to their
  6883. conditions of life, have remained so, when their conditions changed,
  6884. unless they themselves likewise changed; and no one will dispute
  6885. that the physical conditions of each country, as well as the numbers
  6886. and kinds of its inhabitants, have undergone many mutations.
  6887.   A critic has lately insisted, with some parade of mathematical
  6888. accuracy, that longevity is a great advantage to all species, so
  6889. that he who believes in natural selection "must arrange his
  6890. genealogical tree" in such a manner that all the descendants have
  6891. longer lives than their progenitors! Cannot our critic conceive that a
  6892. biennial plant or one of the lower animals might range into a cold
  6893. climate and perish there every winter; and yet, owing to advantages
  6894. gained through natural selection, survive from year to year by means
  6895. of its seeds or ova? Mr. E. Ray Lankester has recently discussed
  6896. this subject, and he concludes, as far as its extreme complexity
  6897. allows him to form a judgment, that longevity is generally related
  6898. to the standard of each species in the scale of organisation, as
  6899. well as to the amount of expenditure in reproduction and in general
  6900. activity. And these conditions have, it is probable, been largely
  6901. determined through natural selection.
  6902.   It has been argued that, as none of the animals and plants of Egypt,
  6903. of which we know anything, have changed during the last three or
  6904. four thousand years, so probably have none in any part of the world.
  6905. But, as Mr. G. H. Lewes has remarked, this line of argument proves too
  6906. much, for the ancient domestic races figured on the Egyptian
  6907. monuments, or embalmed, are closely similar or even identical with
  6908. those now living; yet all naturalists admit that such races have
  6909. been produced through the modification of their original types. The
  6910. many animals which have remained unchanged since the commencement of
  6911. the glacial period, would have been an incomparably stronger case, for
  6912. these have been exposed to great changes of climate and have
  6913. migrated over great distances; whereas, in Egypt, during the last
  6914. several thousand years, the conditions of life, as far as we know,
  6915. have remained absolutely uniform. The fact of little or no
  6916. modification having been effected since the glacial period would
  6917. have been of some avail against those who believe in an innate and
  6918. necessary law of development, but is powerless against the doctrine of
  6919. natural selection or the survival of the fittest, which implies that
  6920. when variations or individual differences of a beneficial nature
  6921. happen to arise, these will be preserved; but this will be effected
  6922. only under certain favourable circumstances.
  6923.   The celebrated palaeontologist, Bronn, at the close of his German
  6924. translation of this work, asks, how, on the principle of natural
  6925. selection, can a variety live side by side with the parent species? If
  6926. both have become fitted for slightly different habits of life or
  6927. conditions, they might live together; and if we lay on one side
  6928. polymorphic species, in which the variability seems to be of a
  6929. peculiar nature, and all mere temporary variations, such as size,
  6930. albinism, &c., the more permanent varieties are generally found, as
  6931. far as I can discover, inhabiting distinct stations,- such as high
  6932. land or low land, dry or moist districts. Moreover, in the case of
  6933. animals which wander much about and cross freely, their varieties seem
  6934. to be generally confined to distinct regions.
  6935.   Bronn also insists that distinct species never differ from each
  6936. other in single characters, but in many parts; and he asks, how it
  6937. always comes that many parts of the organisation should have been
  6938. modified at the same time through variation and natural selection .
  6939. " But there is no necessity for supposing that all the parts of any
  6940. being have been simultaneously modified. The most striking
  6941. modifications, excellently adapted for some purpose, might, as was
  6942. formerly remarked, be acquired by successive variations, if slight,
  6943. first in one part and then in another; and as they would be
  6944. transmitted all together, they would appear to us as if they had
  6945. been simultaneously developed. The best answer, however, to the
  6946. above objection is afforded by those domestic races which have been
  6947. modified, chiefly through man's power of selection, for some special
  6948. purpose. Look at the race and dray horse, or at the greyhound and
  6949. mastiff. Their whole frames and even their mental characteristics have
  6950. been modified; but if we could trace each step in the history of their
  6951. transformation,- and the latter steps can be traced,- we should not
  6952. see great and simultaneous changes, but first one part and then
  6953. another slightly modified and improved. Even when selection has been
  6954. applied by man to some one character alone,- of which our cultivated
  6955. plants offer the best instances,- it will invariably be found that
  6956. although this one part, whether it be the flower, fruit, or leaves,
  6957. has been greatly changed, almost all the other parts have been
  6958. slightly modified. This may be attributed partly to the principle of
  6959. correlated growth, and partly to so-called spontaneous variation.
  6960.   A much more serious objection has been urged by Bronn, and
  6961. recently by Broca, namely, that many characters appear to be of no
  6962. service whatever to their possessors, and therefore cannot have been
  6963. influenced through natural selection. Bronn adduces the length of
  6964. the ears and tails in the different species of hares and mice,- the
  6965. complex folds of enamel in the teeth of many animals, and a
  6966. multitude of analogous cases. With respect to plants, this subject has
  6967. been discussed by Nageli in an admirable essay. He admits that natural
  6968. selection has effected much, but he insists that the families of
  6969. plants differ chiefly from each other in morphological characters,
  6970. which appear to be quite unimportant for the welfare of the species.
  6971. He consequently believes in an innate tendency towards progressive and
  6972. more perfect development. He specifies the arrangement of the cells in
  6973. the tissues, and of the leaves on the axis, as cases in which
  6974. natural selection could not have acted. To these may be added the
  6975. numerical divisions in the parts of the flower, the position of the
  6976. ovules, the shape of the seed, when not of any use for
  6977. dissemination, &c.
  6978.   There is much force in the above objection. Nevertheless, we
  6979. ought, in the first place, to be extremely cautious in pretending to
  6980. decide what structures now are, or have formerly been, use to each
  6981. species. In the second place, it should always be borne in mind that
  6982. when part is modified, so will be other parts, through certain dimly
  6983. seen causes, such as an increased or diminished flow of nutriment to a
  6984. part, mutual pressure, an early developed part affecting one
  6985. subsequently developed, and so forth,- as well as through other causes
  6986. which lead to the many mysterious cases of correlation, which we do
  6987. not in the least understand. These agencies may be all grouped
  6988. together, for the sake of brevity, under the expression of the laws of
  6989. growth. In the third place, we have to allow for the direct and
  6990. definite action of changed conditions of life, and for so-called
  6991. spontaneous variations, in which the nature of the conditions
  6992. apparently plays a quite subordinate part. Bud-variations, such as the
  6993. appearance of a moss-rose on a common rose, or of a nectarine on a
  6994. peach tree offer good instances of spontaneous variations; but even in
  6995. these cases, if we bear in mind the power of a minute drop of poison
  6996. in producing complex galls, we ought not to feel too sure that the
  6997. above variations are not the effect of some local change in the nature
  6998. of the sap, due to some change in the conditions. There must be some
  6999. efficient cause for each slight individual difference, as well as
  7000. for more strongly marked variations which occasionally arise; and if
  7001. the unknown cause were to act persistently, it is almost certain
  7002. that all the individuals of the species would be similarly modified.
  7003.   In the earlier editions of this work I underrated, as it now seems
  7004. probable, the frequency and importance of modifications due to
  7005. spontaneous variability. But it is impossible to attribute to this
  7006. cause the innumerable structures which are so well adapted to the
  7007. habits of life of each species. I can no more believe in this than
  7008. that the well-adapted form of a race-horse or greyhound, which
  7009. before the principle of selection by man was well understood,
  7010. excited so much surprise in the minds of the older naturalists, can
  7011. thus be explained.
  7012.   It may be worth while to illustrate some of the foregoing remarks.
  7013. With respect to the assumed inutility of various parts and organs,
  7014. it is hardly necessary to observe that even in the higher and
  7015. best-known animals many structures exist, which are so highly
  7016. developed that no one doubts that they are of importance, yet their
  7017. use has not been, or has only recently been, ascertained. As Bronn
  7018. gives the length of the ears and tail in the several species of mice
  7019. as instances, though trifling ones, of differences in structure
  7020. which can be of no special use, I may mention that, according to Dr.
  7021. Schobl, the external ears of the common mouse are supplied in an
  7022. extraordinary manner with nerves, so that they no doubt serve as
  7023. tactile organs; hence the length of the ears can hardly be quite
  7024. unimportant. We shall, also, presently see that the tail is a highly
  7025. useful prehensile organ to some of the species; and its use would be
  7026. much influenced by its length.
  7027.   With respect to plants, to which on account of Nageli's essay I
  7028. shall confine myself in the following remarks, it will be admitted
  7029. that the flowers of orchids present a multitude of curious structures,
  7030. which a few years ago would have been considered as mere morphological
  7031. differences without any special function; but they are now known to be
  7032. of the highest importance for the fertilisation of the species through
  7033. the aid of insects, and have probably been gained through natural
  7034. selection. No one until lately would have imagined that in dimorphic
  7035. and trimorphic plants the different lengths of the stamens and
  7036. pistils, and their arrangement, could have been of any service, but
  7037. now we know this to be the case.
  7038.   In certain whole groups of plants the ovules stand erect, and in
  7039. others they are suspended; and within the same ovarium of some few
  7040. plants, one ovule holds the former and a second ovule the latter
  7041. position. These positions seem at first purely morphological, or of no
  7042. physiological signification; but Dr. Hooker informs me that within the
  7043. same ovarium, the upper ovules alone in some cases, and in other cases
  7044. the lower ones alone are fertilised; and he suggests that this
  7045. probably depends on the direction in which the pollen-tubes enter
  7046. the ovarium. If so, the position of the ovules, even when one is erect
  7047. and the other suspended within the same ovarium, would follow from the
  7048. selection of any slight deviations in position which favoured their
  7049. fertilisation, and the production of seed.
  7050.   Several plants belonging to distinct orders habitually produce
  7051. flowers of two kinds,- the one open of the ordinary structure, the
  7052. other closed and imperfect. These two kinds of flowers sometimes
  7053. differ wonderfully in structure, yet may be seen to graduate into each
  7054. other on the same plant. The ordinary and open flowers can be
  7055. intercrossed; and the benefits which certainly are derived from this
  7056. process are thus secured. The closed and imperfect flowers are,
  7057. however, manifestly of high importance, as they yield with the
  7058. utmost safety a large stock of seed, with the expenditure of
  7059. wonderfully little pollen. The two kinds of flowers often differ much,
  7060. as just stated, in structure. The petals in the imperfect flowers
  7061. almost always consist of mere rudiments, and the pollen-grains are
  7062. reduced in diameter. In Ononis columnae five of the alternate
  7063. stamens are rudimentary; and in some species of Viola three stamens
  7064. are in this state, two retaining their proper function, but being of
  7065. very small size. In six out of thirty of the closed flowers in an
  7066. Indian violet (name unknown, for the plants have never produced with
  7067. me perfect flowers), the sepals are reduced from the normal number
  7068. of five to three. In one section of the Malpighiaceae the closed
  7069. flowers, according to A. de Jussieu, are still further modified, for
  7070. the five stamens which stand opposite to the sepals are all aborted,
  7071. sixth stamen standing opposite to a petal being alone developed; and
  7072. this stamen is not present in the ordinary flowers of these species;
  7073. the style is aborted; and the ovaria are reduced from three to two.
  7074. Now although natural selection may well have had the power to
  7075. prevent some of the flowers from expanding, and to reduce the amount
  7076. of pollen, when rendered by the closure of the flowers superfluous,
  7077. yet hardly any of the above special modifications can have been thus
  7078. determined, but must have followed from the laws of growth,
  7079. including the functional inactivity of parts, during the progress of
  7080. the reduction of the pollen and the closure of the flowers.
  7081.   It is so necessary to appreciate the important effects of the laws
  7082. of growth, that I will give some additional cases of another kind,
  7083. namely of differences in the same part or organ, due to differences in
  7084. relative position on the same plant. In the Spanish chestnut, and in
  7085. certain fir-trees, the angles of divergence of the leaves differ,
  7086. according to Schacht, in the nearly horizontal and in the upright
  7087. branches. In the common rue and some other plants, one flower, usually
  7088. the central or terminal one, opens first, and has five sepals and
  7089. petals, and five divisions to the ovarium; whilst all the other
  7090. flowers on the plant are tetramerous. In the British Adoxa the
  7091. uppermost flower generally has two calyx-lobes with the other organs
  7092. tetramerous, whilst the surrounding flowers generally have three
  7093. calyx-lobes with the other organs pentamerous. In many Compositae
  7094. and Umbelliferae (and in some other plants) the circumferential
  7095. flowers have their corollas much more developed than those of the
  7096. centre; and this seems often connected with the abortion of the
  7097. reproductive organs. It is a more curious fact, previously referred
  7098. to, that the achenes or seeds of the circumference and centre
  7099. sometimes differ greatly in form, colour, and other characters. In
  7100. Carthamus and some other Compositae the central achenes alone are
  7101. furnished with a pappus; and in Hyoseris the same head yields
  7102. achenes of three different forms. In certain Umbelliferae the exterior
  7103. seeds, according to Tausch, are orthospermous, and the central one
  7104. coelospermous, and this is a character which was considered by De
  7105. Candolle to be in other species of the highest systematic
  7106. importance. Prof. Braun mentions a Fumariaceous genus, in which the
  7107. flowers in the lower part of the spike bear oval, ribbed, one-seeded
  7108. nutlets; and in the upper part of the spike, lanceolate, two-valved,
  7109. and two-seeded siliques. In these several cases, with the exception of
  7110. that of the well developed rayflorets, which are of service in
  7111. making the flowers conspicuous to insects, natural selection cannot,
  7112. as far as we can judge, have come into play, or only in a quite
  7113. subordinate manner. All these modifications follow from the relative
  7114. position and inter-action of the parts; and it can hardly be doubted
  7115. that if all the flowers and leaves on the same plant had been
  7116. subjected to the same external and internal condition, as are the
  7117. flowers and leaves in certain positions, all would have been
  7118. modified in the same manner.
  7119.   In numerous other cases we find modifications of structure, which
  7120. are considered by botanists to be generally of a highly important
  7121. nature, affecting only some of the flowers on the same plant, or
  7122. occurring on distinct plants, which grow close together under the same
  7123. conditions. As these variations seem of no special use to the
  7124. plants, they cannot have been influenced by natural selection. Of
  7125. their cause we are quite ignorant; we cannot even attribute them, as
  7126. in the last class of cases, to any proximate agency, such as
  7127. relative position. I will give only a few instances. It is so common
  7128. to observe on the same plant, flowers indifferently tetramerous,
  7129. pentamerous, &c., that I need not give examples; but as numerical
  7130. variations are comparatively rare when the parts are few, I may
  7131. mention that, according to De Candolle, the flowers of Papaver
  7132. bracteatum offer either two sepals with four petals (which is the
  7133. common type with poppies), or three sepals with six petals. The manner
  7134. in which the petals are folded in the bud is in most groups a very
  7135. constant morphological character; but Professor Asa Gray states that
  7136. with some species of Mimulus, the aestivation is almost as
  7137. frequently that of the Rhinanthideae as of the Antirrhinideae, to
  7138. which latter tribe the genus belongs. Auguste de Saint-Hilaire gives
  7139. the following cases: the genus Zanthoxylon belongs to a division of
  7140. the Rutacese with a single ovary, but in some species flowers may be
  7141. found on the same plant, and even in the same panicle, with either one
  7142. or two ovaries. In Helianthemum the capsule has been described as
  7143. unilocular or trilocular; and in H. mutabile, "Une lame, plus ou moins
  7144. large, s'etend entre le pericarpe et le placenta." In the flowers of
  7145. Saponaria officinalis, Dr. Masters has observed instances of both
  7146. marginal and free central placentation. Lastly, Saint-Hilaire found
  7147. towards the southern extreme of the range of Gomphia oleaeformis two
  7148. forms which he did not at first doubt were distinct species, but he
  7149. subsequently saw them growing on the same bush; and he then adds,
  7150. "Voila donc dans un meme individu des loges et un style qui se
  7151. rattachent tantot a un axe verticale et tantot a un gynobase."
  7152.   We thus see that with plants many morphological changes may be
  7153. attributed to the laws of growth and the inter-action of parts,
  7154. independently of natural selection. But with respect to Nageli's
  7155. doctrine of an innate tendency towards perfection or progressive
  7156. development, can it be said in the case of these strongly pronounced
  7157. variations, that the plants have been caught in the act of progressing
  7158. towards a higher state of development? On the contrary, I should infer
  7159. from the mere fact of the parts in question differing or varying
  7160. greatly on the same plant, that such modifications were of extremely
  7161. small importance to the plants themselves, of whatever importance they
  7162. may generally be to us for our classifications. The acquisition of a
  7163. useless part can hardly be said to raise an organism in the natural
  7164. scale; and in the case of the imperfect, closed flowers above
  7165. described, if any new principle has to be invoked, it must be one of
  7166. retrogression rather than of progression; and so it must be with
  7167. many parasitic and degraded animals. We are ignorant of the exciting
  7168. cause of the above specified modifications; but if the unknown cause
  7169. were to act almost uniformly for a length of time, we may infer that
  7170. the result would be almost uniform; and in this case all the
  7171. individuals of the species would be modified in the same manner.
  7172.   From the fact of the above characters being unimportant for the
  7173. welfare of the species, any slight variations which occurred in them
  7174. would not have been accumulated and augmented through natural
  7175. selection. A structure which has been developed through long-continued
  7176. selection, when it ceases to be of service to a species, generally
  7177. becomes variable, as we see with rudimentary organs; for it will no
  7178. longer be regulated by this same power of selection. But when, from
  7179. the nature of the organism and of the conditions, modifications have
  7180. been induced which are unimportant for the welfare of the species,
  7181. they may be, and apparently often have been, transmitted in nearly the
  7182. same state to numerous, otherwise modified, descendants. It cannot
  7183. have been of much importance to the greater number of mammals,
  7184. birds, or reptiles, whether they were clothed with hair, feathers,
  7185. or scales; yet hair has been transmitted to almost all mammals,
  7186. feathers to all birds, and scales to all true reptiles. A structure,
  7187. whatever it may be, which is common to many allied forms, is ranked by
  7188. us as of high systematic importance, and consequently is often assumed
  7189. to be of high vital importance to the species. Thus, as I am
  7190. inclined to believe, differences, which we consider as important- such
  7191. as the arrangement of the leaves, the divisions of the flower or of
  7192. the ovarium, the position of the ovules, &c.- first appeared in many
  7193. cases as fluctuating variations, which sooner or later became constant
  7194. through the nature of the organism and of the surrounding
  7195. conditions, as well as through the intercrossing of distinct
  7196. individuals, but not through natural selection; for as these
  7197. morphological characters do not affect the welfare of the species, any
  7198. slight deviations in them could not have been governed or
  7199. accumulated through this latter agency. It is a strange result which
  7200. we thus arrive at, namely that characters of slight vital importance
  7201. to the species, are the most important to the systematist; but, as
  7202. we shall hereafter see when we treat of the genetic principle of
  7203. classification, this is by no means so paradoxical as it may at
  7204. first appear.
  7205.   Although we have no good evidence of the existence in organic beings
  7206. of an innate tendency towards progressive development, yet this
  7207. necessarily follows, as I have attempted to show in the fourth
  7208. chapter, through the continued action of natural selection. For the
  7209. best definition which has ever been given of a high standard of
  7210. organisation, is the degree to which the parts have been specialised
  7211. or differentiated; and natural selection tends towards this end,
  7212. inasmuch as the parts are thus enabled to perform their functions more
  7213. efficiently.
  7214.  
  7215.   A distinguished zoologist, Mr. St. George Mivart, has recently
  7216. collected all the objections which have ever been advanced by myself
  7217. and others against the theory of natural selection, as propounded by
  7218. Mr. Wallace and myself, and has illustrated them with admirable art
  7219. and force. When thus marshalled, they make a formidable array; and
  7220. as it forms no part of Mr. Mivart's plan to give the various facts and
  7221. considerations opposed to his conclusions, no slight effort of
  7222. reason and memory is left to the reader, who may wish to weigh the
  7223. evidence on both sides. When discussing special cases, Mr. Mivart
  7224. passes over the effects of the increased use and disuse of parts,
  7225. which I have always maintained to be highly important, and have
  7226. treated in my Variation under Domestication at greater length than, as
  7227. I believe, any other writer. He likewise often assumes that I
  7228. attribute nothing to variation, independently of natural selection,
  7229. whereas in the work just referred to I have collected a greater number
  7230. of well-established cases than can be found in any other work known to
  7231. me. My judgment may not be trustworthy, but after reading with care
  7232. Mr. Mivart's book, and comparing each section with what I have said on
  7233. the same head, I never before felt so strongly convinced of the
  7234. general truth of the conclusions here arrived at, subject, of
  7235. course, in so intricate a subject, to much partial error.
  7236.   All Mr. Mivart's objections will be, or have been, considered in the
  7237. present volume. The one new point which appears to have struck many
  7238. readers is, "that natural selection is incompetent to account for
  7239. the incipient stages of useful structures." This subject is intimately
  7240. connected with that of the gradation of characters, often
  7241. accompanied by a change of function,- for instance, the conversion
  7242. of a swimbladder into lungs,- points which were discussed in the
  7243. last chapter under two headings. Nevertheless, I will here consider in
  7244. some detail several of the cases advanced by Mr. Mivart, selecting
  7245. those which are the most illustrative, as want of space prevents me
  7246. from considering all.
  7247.   The giraffe, by its lofty stature, much elongated neck, fore-legs,
  7248. head and tongue, has its whole frame beautifully adapted for
  7249. browsing on the higher branches of trees. It can thus obtain food
  7250. beyond the reach of the other Ungulata or hoofed animals inhabiting
  7251. the same country; and this must be a great advantage to it during
  7252. dearths. The Niata cattle in S. America show us how small a difference
  7253. in structure may make, during such periods, a great difference in
  7254. preserving an animal's life. These cattle can browse as well as others
  7255. on grass, but from the projection of the lower jaw they cannot, during
  7256. the often recurrent droughts, browse on the twigs of trees, reeds,
  7257. &c., to which food the common cattle and horses are then driven; so
  7258. that at these times the Niatas perish, if not fed by their owners.
  7259. Before coming to Mr. Mivart's objections, it may be well to explain
  7260. once again how natural selection will act in all ordinary cases. Man
  7261. has modified some of his animals, without necessarily having
  7262. attended to special points of structure, by simply preserving and
  7263. breeding from the fleetest individuals, as with the race-horse and
  7264. greyhound, or as with the game-cock, by breeding from the victorious
  7265. birds. So under nature with the nascent giraffe the individuals
  7266. which were the highest browsers, and were able during dearths to reach
  7267. even an inch or two above the others, will often have been
  7268. preserved; for they will have roamed over the whole country in
  7269. search of food. That the individuals of the same species often
  7270. differ slightly in the relative lengths of all their parts may be seen
  7271. in many works of natural history, in which careful measurements are
  7272. given. These slight proportional differences, due to the laws of
  7273. growth and variation, are not of the slightest use or importance to
  7274. most species. But it will have been otherwise with the nascent
  7275. giraffe, considering its probable habits of life; for those
  7276. individuals which had some one part or several parts of their bodies
  7277. rather more elongated than usual, would generally have survived. These
  7278. will have intercrossed and left offspring, either inheriting the
  7279. same bodily peculiarities, or with a tendency to vary again in the
  7280. same manner; whilst the individuals, less favoured in the same
  7281. respects, will have been the most liable to perish.
  7282.   We here see that there is no need to separate single pairs, as man
  7283. does, when he methodically improves a breed: natural selection will
  7284. preserve and thus separate all the superior individuals, allowing them
  7285. freely to intercross, and will destroy all the inferior individuals.
  7286. By this process long-continued, which exactly corresponds with what
  7287. I have called unconscious selection by man, combined no doubt in a
  7288. most important manner with the inherited effects of the increased
  7289. use of parts, it seems to me almost certain that an ordinary hoofed
  7290. quadruped might be converted into a giraffe.
  7291.   To this conclusion Mr. Mivart brings forward two objections. One
  7292. is that the increased size of the body would obviously require an
  7293. increased supply of food, and he considers it as "very problematical
  7294. whether the disadvantages thence arising would not, in times of
  7295. scarcity, more than counterbalance the advantages." But as the giraffe
  7296. does actually exist in large numbers in S. Africa, and as some of
  7297. the largest antelopes in the world, taller than an ox, abound there,
  7298. why should we doubt that, as far as size is concerned, intermediate
  7299. gradations could formerly have existed there, subjected as now to
  7300. severe dearths. Assuredly the being able to reach, at each stage of
  7301. increased size, to a supply of food, left untouched by the other
  7302. hoofed quadrupeds of the country, would have been of some advantage to
  7303. the nascent giraffe. Nor must we overlook the fact, that increased
  7304. bulk would act as a protection against almost all beasts of prey
  7305. excepting the lion; and against this animal, its tall neck,- and the
  7306. taller the better,- would, as Mr. Chauncey Wright has remarked,
  7307. serve as a watch-tower. It is from this cause, as Sir S. Baker
  7308. remarks, that no animal is more difficult to stalk than the giraffe.
  7309. This animal also uses its long neck as a means of offence or
  7310. defence, by violently swinging his head armed with stump-like horns.
  7311. The preservation of each species can rarely be determined by any one
  7312. advantage, but by the union of all, great and small.
  7313.   Mr. Mivart then asks (and this is his second objection), if
  7314. natural selection be so potent, and if high browsing be so great an
  7315. advantage, why has not any other hoofed quadruped acquired a long neck
  7316. and lofty stature, besides the giraffe, and, in a lesser degree, the
  7317. camel, guanaeo, and macrauchenia? Or, again, why has not any member of
  7318. the group acquired a long proboscis? With respect to S. Africa,
  7319. which was formerly inhabited by numerous herds of the giraffe, the
  7320. answer is not difficult, and can best be given by an illustration.
  7321. In every meadow in England in which trees grow, we see the lower
  7322. branches trimmed or planed to an exact level by the browsing of the
  7323. horses or cattle; and what advantage would it be, for instance, to
  7324. sheep, if kept there, to acquire slightly longer necks? In every
  7325. district some one kind of animal will almost certainly be able to
  7326. browse higher than the others; and it is almost equally certain that
  7327. this one kind alone could have its neck elongated for this purpose,
  7328. through natural selection and the effects of increased use. In S.
  7329. Africa the competition for browsing on the higher branches of the
  7330. acacias and other trees must be between giraffe and giraffe, and not
  7331. with the other ungulate animals.
  7332.   Why, in other quarters of the world, various animals belonging to
  7333. this same order have not acquired either an elongated neck or a
  7334. proboscis, cannot be distinctly answered; but it is as unreasonable to
  7335. expect a distinct answer to such a question, as why some event in
  7336. the history of mankind did not occur in one country, whilst it did
  7337. in another. We are ignorant with respect to the conditions which
  7338. determine the numbers and range of each species; and we cannot even
  7339. conjecture what changes of structure would be favourable to its
  7340. increase in some new country. We can, however, see in a general manner
  7341. that various causes might have interfered with the development of a
  7342. long neck or proboscis. To reach the foliage at a considerable
  7343. height (without climbing, for which hoofed animals are singularly
  7344. ill-constructed) implies greatly increased bulk of body; and we know
  7345. that some areas support singularly few large quadrupeds, for
  7346. instance S. America, though it is so luxuriant; whilst S. Africa
  7347. abounds with them to an unparalleled degree. Why this should be so, we
  7348. do not know; nor why the later tertiary periods should have been so
  7349. much more favourable for their existence than the present time.
  7350. Whatever the causes may have been, we can see that certain districts
  7351. and times would have been much more favourable than others for the
  7352. development of so large a quadruped as the giraffe.
  7353.   In order that an animal should acquire some structure specially
  7354. and largely developed, it is almost indispensable that several other
  7355. parts should be modified and co-adapted. Although every part of the
  7356. body varies slightly, it does not follow that the necessary parts
  7357. should always vary in the right direction and to the right degree.
  7358. With the different species of our domesticated animals we know that
  7359. the parts vary in a different manner and degree; and that some species
  7360. are much more variable than others. Even if the fitting variations did
  7361. arise, it does not follow that natural selection would be able to
  7362. act on them, and produce a structure which apparently would be
  7363. beneficial to the species. For instance, if the number of
  7364. individuals existing in a country is determined chiefly through
  7365. destruction by beasts of prey,- by external or internal parasites,
  7366. &c.,- as seems often to be the case, then natural selection will be
  7367. able to do little, or will be greatly retarded, in modifying any
  7368. particular structure for obtaining food. Lastly, natural selection
  7369. is a slow process, and the same favourable conditions must long endure
  7370. in order that any marked effect should thus be produced. Except by
  7371. assigning such general and vague reasons, we cannot explain why, in
  7372. many quarters of the world, hoofed quadrupeds have not acquired much
  7373. elongated necks or other means for browsing on the higher branches
  7374. of trees.
  7375.   Objections of the same nature as the foregoing have been advanced by
  7376. man writers. In each case various causes, besides the general ones
  7377. just indicated, have probably interfered with the acquisition
  7378. through natural selection of structures, which it is thought would
  7379. be beneficial to certain species. One writer asks, why has not the
  7380. ostrich acquired the power of flight? But a moment's reflection will
  7381. show what an enormous supply of food would be necessary to give to
  7382. this bird of the desert force to move its huge body through the air.
  7383. Oceanic islands are inhabited by bats and seals, but by no terrestrial
  7384. mammals; yet as some of these bats are peculiar species, they must
  7385. have long inhabited their present homes. Therefore Sir C. Lyell
  7386. asks, and assigns certain reasons in answer, why have not seals and
  7387. bats given birth on such islands to forms fitted to live on the
  7388. land? But seals would necessarily be first converted into
  7389. terrestrial carnivorous animals of considerable size, and bats into
  7390. terrestrial insectivorous animals; for the former there would be no
  7391. prey; for the bats ground-insects would serve as food, but these would
  7392. already be largely preyed on by the reptiles or birds, which first
  7393. colonise and abound on most oceanic islands. Gradations of
  7394. structure, with each stage beneficial to a changing species, will be
  7395. favoured only under certain peculiar conditions. A strictly
  7396. terrestrial animal, by occasionally hunting for food in shallow water,
  7397. then in streams or lakes, might at last be converted into an animal so
  7398. thoroughly aquatic as to brave the open ocean. But seals would not
  7399. find on oceanic islands the conditions favourable to their gradual
  7400. reconversion into a terrestrial form. Bats, as formerly shown,
  7401. probably acquired their wings by at first gliding through the air from
  7402. tree to tree, like the so-called flying squirrels, for the sake of
  7403. escaping from their enemies, or for avoiding falls; but when the power
  7404. of true flight had once been acquired, it would never be reconverted
  7405. back, at least for the above purposes, into the less efficient power
  7406. of gliding through the air. Bats might, indeed, like many birds,
  7407. have had their wings greatly reduced in size, or completely lost,
  7408. through disuse; but in this case it would be necessary that they
  7409. should first have acquired the power of running quickly on the ground,
  7410. by the aid of their hind legs alone, so as to compete with birds or
  7411. other ground animals; and for such a change a bat seems singularly
  7412. ill-fitted. These conjectural remarks have been made merely to show
  7413. that a transition of structure, with each step beneficial, is a highly
  7414. complex affair; and that there is nothing strange in a transition
  7415. not having occurred in any particular case.
  7416.   Lastly, more than one writer has asked, why have some animals had
  7417. their mental powers more highly developed than others, as such
  7418. development would be advantageous to an? Why have not apes acquired
  7419. the intellectual powers of man? Various causes could be assigned;
  7420. but as they are conjectural, and their relative probability cannot
  7421. be weighed, it would be useless to give them. A definite answer to the
  7422. latter question ought not to be expected, seeing that no one can solve
  7423. the simpler problem why, of two races of savages, one has risen higher
  7424. in the scale of civilisation than the other; and this apparently
  7425. implies increased brain-power.
  7426.   We will return to Mr. Mivart's other objections. Insects often
  7427. resemble for the sake of protection various objects, such as green
  7428. or decayed leaves, dead twigs, bits of lichen, flowers, spines,
  7429. excrement of birds, and living insects; but to this latter point I
  7430. shall hereafter recur. The resemblance is often wonderfully close, and
  7431. is not confined to colour, but extends to form, and even to the manner
  7432. in which the insects hold themselves. The caterpillars which project
  7433. motionless like dead twigs from the bushes on which they feed, offer
  7434. an excellent instance of a resemblance of this kind. The cases of
  7435. the imitation of such objects as the excrement of birds, are rare
  7436. and exceptional. On this head, Mr. Mivart remarks, "As, according to
  7437. Mr. Darwin's theory, there is a constant tendency to indefinite
  7438. variation, and as the minute incipient variations will be in all
  7439. directions, they must tend to neutralise each other, and at first to
  7440. form such unstable modifications that it is difficult, if not
  7441. impossible, to see how such indefinite oscillations of infinitesimal
  7442. beginnings can ever build up a sufficiently appreciable resemblance to
  7443. a leaf, bamboo, or other object, for Natural Selection to seize upon
  7444. and perpetuate."
  7445.   But in all the foregoing cases the insects in their original state
  7446. no doubt presented some rude and accidental resemblance to an object
  7447. commonly found in the stations frequented by them. Nor is this at
  7448. all improbable, considering the almost infinite number of
  7449. surrounding objects and the diversity in form and colour of the
  7450. hosts of insects which exist. As some rude resemblance is necessary
  7451. for the first start, we can understand how it is that the larger and
  7452. higher animals do not (with the exception, as far as I know, of one
  7453. fish) resemble for the sake of protection special objects, but only
  7454. the surface which commonly surrounds them, and this chiefly in colour.
  7455. Assuming that an insect originally happened to resemble in some degree
  7456. a dead twig or a decayed leaf, and that it varied slightly in many
  7457. ways, then all the variations which rendered the insect at all more
  7458. like any such object, and thus favoured its escape, would be
  7459. preserved, whilst other variations would be neglected and ultimately
  7460. lost; or, if they rendered the insect at all less like the imitated
  7461. object, they would be eliminated. There would indeed be force in Mr.
  7462. Mivart's objection, if we were to attempt to account for the above
  7463. resemblances, independently of natural selection, through mere
  7464. fluctuating variability; but as the case stands there is none.
  7465.   Nor can I see any force in Mr. Mivart's difficulty with respect to
  7466. "the last touches of perfection in the mimicry"; as in the case
  7467. given by Mr. Wallace, of a walking-stick insect (Ceroxylus laceratus),
  7468. which resembles "a stick grown over by a creeping moss or
  7469. jungermannia." So close was this resemblance, that a native Dyak
  7470. maintained that the foliaceous excrescences were really moss.
  7471. Insects are preyed on by birds and other enemies, whose sight is
  7472. probably sharper than ours, and every grade in resemblance which aided
  7473. an insect to escape notice or detection, would tend towards its
  7474. preservation; and the more perfect the resemblance so much the
  7475. better for the insect. Considering the nature of the differences
  7476. between the species in the group which includes the above Ceroxylus,
  7477. there is nothing improbable in this insect having varied in the
  7478. irregularities on its surface, and in these having become more or less
  7479. green-coloured; for in every group the characters which differ in
  7480. the several species are the most apt to vary, whilst the generic
  7481. characters, or those common to all the species, are the most constant.
  7482.  
  7483.   The Greenland whale is one of the most wonderful animals in the
  7484. world, and the baleen, or whale-bone, one of its greatest
  7485. peculiarities. The baleen consists of a row, on each side of the upper
  7486. jaw, of about 300 plates or laminae, which stand close together
  7487. transversely to the longer axis of the mouth. Within the main row
  7488. there are some subsidiary rows. The extremities and inner margins of
  7489. all the plates are frayed into stiff bristles, which clothe the
  7490. whole gigantic palate, and serve to strain or sift the water, and thus
  7491. to secure the minute prey on which these great animals subsist. The
  7492. middle and longest lamina in the Greenland whale is ten, twelve, or
  7493. even fifteen feet in length; but in the different species of cetaceans
  7494. there are gradations in length; the middle lamina being in one
  7495. species, according to Scoresby, four feet, in another three, in
  7496. another eighteen inches, and in the Balaenoptera rostrata only about
  7497. nine inches in length. The quality of the whale-bone also differs in
  7498. the different species.
  7499.   With respect to the baleen, Mr. Mivart remarks that if it "had
  7500. once attained such a size and development as to be at all useful, then
  7501. its preservation and augmentation within serviceable limits would be
  7502. promoted by natural selection alone. But how to obtain the beginning
  7503. of such useful development?" In answer, it may be asked, why should
  7504. not the early progenitors of the whales with baleen have possessed a
  7505. mouth constructed something like the lamellated beak of a duck? Ducks,
  7506. like whales, subsist by sifting the mud and water; and the family
  7507. has sometimes been called Criblatores, or sifters. I hope that I may
  7508. not be misconstrued into saying that the progenitors of whales did
  7509. actually possess mouths lamellated like the beak of a duck. I wish
  7510. only to show that this is not incredible, and that the immense
  7511. plates of baleen in the Greenland whale might have been developed from
  7512. such lamellae by finely graduated steps, each of service to its
  7513. possessor.
  7514.   The beak of a shoveller-duck (Spatula elypedta) is a more
  7515. beautiful and complex structure than the mouth of a whale. The upper
  7516. mandible is furnished on each side (in the specimen examined by me)
  7517. with a row or comb formed of 188 thin, elastic lamellae, obliquely
  7518. bevelled so as to be pointed, and placed transversely to the longer
  7519. axis of the mouth. They arise from the palate, and are attached by
  7520. flexible membrane to the sides of the mandible. Those standing towards
  7521. the middle are the longest, being about one-third of an inch in
  7522. length, and they project .14 of an inch beneath the edge. At their
  7523. bases there is a short subsidiary row of obliquely transverse
  7524. lamellae. In these several respects they resemble the plates of baleen
  7525. in the mouth of a whale. But towards the extremity of the beak they
  7526. differ much, as they project inwards, instead of straight downwards.
  7527. The entire head of the shoveller, though incomparably less bulky, is
  7528. about one-eighteenth of the length of the head of a moderately large
  7529. Balaenoptera rostrata, in which species the baleen is only nine inches
  7530. long; so that if we were to make the head of the shoveller as long
  7531. as that of the Balaenoptera, the lamellae would be six inches in
  7532. length,- that is, two-thirds of the length of the baleen in this
  7533. species of whale. The lower mandible of the shoveller-duck is
  7534. furnished with lamellae of equal length with those above, but finer;
  7535. and in being thus furnished it differs conspicuously from the lower
  7536. jaw of a whale, which is destitute of baleen. On the other hand the
  7537. extremities of these lower lamellae are frayed into fine bristly
  7538. points, so that they thus curiously resemble the plates of baleen.
  7539. In the genus Prion, a member of the distinct family of the petrels,
  7540. the upper mandible alone is furnished with lamellae, which are well
  7541. developed and project beneath the margin; so that the beak of this
  7542. bird resembles in this respect the mouth of a whale.
  7543.   From the highly developed structure of the shoveller's beak we may
  7544. proceed (as I have learnt from information and specimens sent to me by
  7545. Mr. Salvin), without any great break, as far as fitness for sifting is
  7546. concerned, through the beak of the Merganetta armata, and in some
  7547. respects through that of the Aix sponsa, to the beak of the common
  7548. duck. In this latter species, the lamellae are much coarser than in
  7549. the shoveller, and are firmly attached to the sides of the mandible;
  7550. they are only about 50 in number on each side, and do not project at
  7551. all beneath the margin. They are square-topped, and are edged with
  7552. translucent hardish tissue, as if for crushing food. The edges of
  7553. the lower mandible are crossed by numerous fine ridges, which
  7554. project very little. Although the beak is thus very inferior as a
  7555. sifter to that of the shoveller, yet this bird, as every one knows,
  7556. constantly uses it for this purpose. There are other species, as I
  7557. hear from Mr. Salvin, in which the lamellae are considerably less
  7558. developed than in the common duck; but I do not know whether they
  7559. use their beaks for sifting the water.
  7560.   Turning to another group of the same family: in the Egyptian goose
  7561. (Chenalopex) the beak closely resembles that of the common ducks;
  7562. but the lamellae are not so numerous, nor so distinct from each other,
  7563. nor do they project so much inwards; yet this goose, as I am
  7564. informed by Mr. E. Bartlett, "uses its bill like a duck by throwing
  7565. the water out at the corners." Its chief food, however, is grass,
  7566. which it crops like the common goose. In this latter bird, the
  7567. lamellae of the upper mandible are much coarser than in the common
  7568. duck, almost confluent, about 27 in number on each side, and
  7569. terminating upwards in teeth-like knobs. The palate is also covered
  7570. with hard rounded knobs. The edges of the lower mandible are
  7571. serrated with teeth much more prominent, coarser, and sharper than
  7572. in the duck. The common goose does not sift the water, but uses its
  7573. beak exclusively for tearing or cutting herbage, for which purpose
  7574. it is so well fitted, that it can crop grass closer than almost any
  7575. other animal. There are other species of geese, as I hear from Mr.
  7576. Bartlett, in which the lamellae are less developed than in the
  7577. common goose.
  7578.   We thus see that a member of the duck family, with a beak
  7579. constructed like that of the common goose and adapted solely for
  7580. grazing, or even a member with a beak having less well-developed
  7581. lamellae, might be converted by small changes into a species like
  7582. the Egyptian goose,- this into one like the common duck,- and, lastly,
  7583. into one like the shoveller, provided with a beak almost exclusively
  7584. adapted for sifting the water; for this bird could hardly use any part
  7585. of its beak, except the hooked tip, for seizing or tearing solid food.
  7586. The beak of a goose, as I may add, might also be converted by small
  7587. changes into one provided with prominent, recurved teeth, like those
  7588. of the merganser (a member of the same family), serving for the widely
  7589. different purpose of securing live fish.
  7590.   Returning to the whales: the Hyperoodon bidens is destitute of
  7591. true teeth in an efficient condition, but its palate is roughened,
  7592. according to Lacepide, with small, unequal, hard points of horn. There
  7593. is, therefore, nothing improbable in supposing that some early
  7594. cetacean form was provided with similar points of horn on the
  7595. palate, but rather more regularly placed, and which, like the knobs on
  7596. the beak of the goose, aided it in seizing or tearing its food. If so,
  7597. it will hardly be denied that the points might have been converted
  7598. through variation and natural selection into lamellae as well
  7599. developed as those of the Egyptian goose, in which case they would
  7600. have been used both for seizing objects and for sifting the water;
  7601. then into lamellae like those of the domestic duck; and so onwards,
  7602. until they became as well constructed as those of the shoveller, in
  7603. which case they would have served exclusively as a sifting
  7604. apparatus. From this stage, in which the lamellae would be
  7605. two-thirds of the length of the plates of baleen in the Balaenoptera
  7606. rostrata, gradations, which may be observed in still-existing
  7607. cetaceans, lead us onwards to the enormous plates of baleen in the
  7608. Greenland whale. Nor is there the least reason to doubt that each step
  7609. in this scale might have been as serviceable to certain ancient
  7610. cetaceans, with the functions of the parts slowly changing during
  7611. the progress of development, as are the gradations in the beaks of the
  7612. different existing members of the duck family. We should bear in
  7613. mind that each species of duck is subjected to a severe struggle for
  7614. existence, and that the structure of every part of its frame must be
  7615. well adapted to its conditions of life.
  7616.   The Pleuronectidae, or flat-fish, are remarkable for their
  7617. asymmetrical bodies. They rest on one side,- in the greater number
  7618. of species on the left, but in some on the right side; and
  7619. occasionally reversed adult specimens occur. The lower, or
  7620. resting-surface, resembles at first sight the ventral surface of an
  7621. ordinary fish: it is of a white colour, less developed in many ways
  7622. than the upper side, with the lateral fins often of smaller size.
  7623. But the eyes offer the most remarkable peculiarity; for they are
  7624. both placed on the upper side of the head. During early youth,
  7625. however, they stand opposite to each other, and the whole body is then
  7626. symmetrical, with both sides equally coloured. Soon the eye proper
  7627. to the lower side begins to glide slowly round the head to the upper
  7628. side; but does not pass right through the skull, as was formerly
  7629. thought to be the case. It is obvious that unless the lower eye did
  7630. thus travel round, it could not be used by the fish whilst lying in
  7631. its habitual position on one side. The lower eye would, also, have
  7632. been liable to be abraded by the sandy bottom. That the Pleuronectidae
  7633. are admirably adapted by their flattened and asymmetrical structure
  7634. for their habits of life, is manifest from several species, such as
  7635. soles, flounders, &c., being extremely common. The chief advantages
  7636. thus gained seem to be protection from their enemies, and facility for
  7637. feeding on the ground. The different members, however, of the family
  7638. present, as Schiodte remarks, "a long series of forms exhibiting a
  7639. gradual transition from Hippoglossus pinguis, which does not in any
  7640. considerable degree alter the shape in which it leaves the ovum, to
  7641. the soles, which are entirely thrown to one side."
  7642.   Mr. Mivart has taken up this case, and remarks that a sudden
  7643. spontaneous transformation in the position of the eyes is hardly
  7644. conceivable, in which I quite agree with him. He then adds: "If the
  7645. transit was gradual, then how such transit of one eye a minute
  7646. fraction of the journey towards the other side of the head could
  7647. benefit the individual is, indeed, far from clear. It seems, even,
  7648. that such an incipient transformation must rather have been
  7649. injurious." But he might have found an answer to this objection in the
  7650. excellent observations published in 1867 by Malm. The Pleuronectidae
  7651. whilst very young and still symmetrical, with their eyes standing on
  7652. opposite sides of the head, cannot long retain a vertical position,
  7653. owing to the excessive depth of their bodies, the small size of
  7654. their lateral fins, and to their being destitute of a swimbladder.
  7655. Hence soon growing tired, they fall to the bottom on one side.
  7656. Whilst thus at rest they often twist, as Malm observed, the lower
  7657. eye upwards, to see above them; and they do this so vigorously that
  7658. the eye is pressed hard against the upper part of the orbit. The
  7659. forehead between the eyes consequently becomes, as could be plainly
  7660. seen, temporarily contracted in breadth. On one occasion Malm saw a
  7661. young fish raise and depress the lower eye through an angular distance
  7662. of about seventy degrees.
  7663.   We should remember that the skull at this early age is cartilaginous
  7664. and flexible, so that it readily yields to muscular action. It is also
  7665. known with the higher animals, even after early youth, that the
  7666. skull yields and is altered in shape, if the skin or muscles be
  7667. permanently contracted through disease or some accident. With
  7668. long-eared rabbits, if one ear lops forwards and downwards, its weight
  7669. drags forward all the bones of the skull on the same side, of which
  7670. I have given a figure. Malm states that the newly-hatched young of
  7671. perches, salmon, and several other symmetrical fishes, have the
  7672. habit of occasionally resting on one side at the bottom; and he has
  7673. observed that they often then strain their lower eyes so as to look
  7674. upwards; and their skulls are thus rendered rather crooked. These
  7675. fishes, however, are soon able to hold themselves in a vertical
  7676. position, and no permanent effect is thus produced. With the
  7677. Pleuronectidae, on the other hand, the older they grow the more
  7678. habitually they rest on one side, owing to the increasing flatness
  7679. of their bodies, and a permanent effect is thus produced on the form
  7680. of the head, and on the position of the eyes. Judging from analogy,
  7681. the tendency to distortion would no doubt be increased through the
  7682. principle of inheritance. Schiodte believes, in opposition to some
  7683. other naturalists, that the Pleuronectidae are not quite symmetrical
  7684. even in the embryo; and if this be so, we could understand how it is
  7685. that certain species, whilst young, habitually fall over and rest on
  7686. the left side, and other species on the right side. Malm adds, in
  7687. confirmation of the above view, that the adult Trachypterus
  7688. arcticus, which is not a member of the Pleuronectidae, rests on its
  7689. left side at the bottom, and swims diagonally through the water; and
  7690. in this fish, the two sides of the head are said to be somewhat
  7691. dissimilar. Our great authority on fishes, Dr. Gunther, concludes
  7692. his abstract of Malm's paper, by remarking that "the author gives a
  7693. very simple explanation of the abnormal condition of the
  7694. pleuronectoids."
  7695.   We thus see that the first stages of the transit of the eye from one
  7696. side of the head to the other, which Mr. Mivart considers would be
  7697. injurious, may be attributed to the habit, no doubt beneficial to
  7698. the individual and to the species, of endeavouring to look upwards
  7699. with both eyes, whilst resting on one side at the bottom. We may
  7700. also attribute to the inherited effects of use the fact of the mouth
  7701. in several kinds of flat-fish being bent towards the lower surface,
  7702. with the jaw bones stronger and more effective on this, the eyeless
  7703. side of the head, than on the other, for the sake, as Dr. Traquair
  7704. supposes, of feeding with ease on the ground. Disuse, on the other
  7705. hand, will account for the less developed condition of the whole
  7706. inferior half of the body, including the lateral fins; though Yarrel
  7707. thinks that the reduced size of these fins is advantageous to the
  7708. fish, as "there is so much less room for their action, than with the
  7709. larger fins above." Perhaps the lesser number of teeth in the
  7710. proportion of four to seven in the upper halves of the two jaws of the
  7711. plaice, to twenty-five to thirty in the lower halves, may likewise
  7712. be accounted for by disuse. From the colourless state of the ventral
  7713. surface of most fishes and of many other animals, we may reasonably
  7714. suppose that the absence of colour in flat-fish on the side, whether
  7715. it be the right or left, which is undermost, is due to the exclusion
  7716. of light. But it cannot be supposed that the peculiar speckled
  7717. appearance of the upper side of the sole, so like the sandy bed of the
  7718. sea, or the power in some species, as recently shown by Pouchet, of
  7719. changing their colour in accordance with the surrounding surface, or
  7720. the presence of bony tubercles on the upper side of the turbot, are
  7721. due to the action of the light. Here natural selection has probably
  7722. come into play, as well as in adapting the general shape of the body
  7723. of these fishes, and many other peculiarities, to their habits of
  7724. life. We should keep in mind, as I have before insisted, that the
  7725. inherited effects of the increased use of parts, and perhaps of
  7726. their disuse, will be strengthened by natural selection. For all
  7727. spontaneous variations in the right direction will thus be
  7728. preserved; as will those individuals which inherit in the highest
  7729. degree the effects of the increased and beneficial use of any part.
  7730. How much to attribute in each particular case to the effects of use,
  7731. and how much to natural selection, it seems impossible to decide.
  7732.   I may give another instance of a structure which apparently owes its
  7733. origin exclusively to use or habit. The extremity of the tail in
  7734. some American monkeys has been converted into a wonderfully perfect
  7735. prehensile organ, and serves as a fifth hand. A reviewer who agrees
  7736. with Mr. Mivart in every detail, remarks on this structure: "It is
  7737. impossible to believe that in any number of ages the first slight
  7738. incipient tendency to grasp could preserve the lives of the
  7739. individuals possessing it, or favour their chance of having and of
  7740. rearing offspring." But there is no necessity for any such belief.
  7741. Habit, and this almost implies that some benefit great or small is
  7742. thus derived, would in all probability suffice for the work. Brehm saw
  7743. the young of an African monkey (Cercopithecus) clinging to the under
  7744. surface of their mother by their hands, and at the same time they
  7745. hooked their little tails round that of their mother. Professor
  7746. Henslow kept in confinement some harvest mice (Mus messorius) which do
  7747. not possess a structurally prehensile tail; but he frequently observed
  7748. that they curled their tails round the branches of a bush placed in
  7749. the cage, and thus aided themselves in climbing. I have received an
  7750. analogous account from Dr. Gunther, who has seen a mouse thus
  7751. suspend itself. If the harvest mouse had been more strictly
  7752. arboreal, it would perhaps have had its tail rendered structurally
  7753. prehensile, as is the case with some members of the same order. Why
  7754. Cereopithecus, considering its habits whilst young, has not become
  7755. thus provided, it would be difficult to say. It is, however,
  7756. possible that the long tail of this monkey may be of more service to
  7757. it as a balancing organ in making its prodigious leaps, than as a
  7758. prehensile organ.
  7759.  
  7760.   The mammary glands are common to the whole class of mammals, and are
  7761. indispensable for their existence; they must, therefore, have been
  7762. developed at an extremely remote period, and we can know nothing
  7763. positively about their manner of development. Mr. Mivart asks: "Is
  7764. it conceivable that the young of any animal was ever saved from
  7765. destruction by accidentally sucking a drop of scarcely nutritious
  7766. fluid from an accidentally hypertrophied cutaneous gland of its
  7767. mother? And even if one was so, what chance was there of the
  7768. perpetuation of such a variation?" But the case is not here put
  7769. fairly. It is admitted by most evolutionists that mammals are
  7770. descended from a marsupial form; and if so, the mammary glands will
  7771. have been at first developed within the marsupial sack. In the case of
  7772. the fish (Hippocampus) the eggs are hatched, and the young are
  7773. reared for a time, within a sack of this nature; and an American
  7774. naturalist, Mr. Lockwood, believes from what he has seen of the
  7775. development of the young, that they are nourished by a secretion
  7776. from the cutaneous glands of the sack. Now with the early
  7777. progenitors of mammals, almost before they deserved to be thus
  7778. designated, is it not at least possible that the young might have been
  7779. similarly nourished? And in this case, the individuals which
  7780. secreted a fluid, in some degree or manner the most nutritious, so
  7781. as to partake of the nature of milk, would in the long run have reared
  7782. a larger number of well-nourished offspring, than would the
  7783. individuals which secreted a poorer fluid; and thus the cutaneous
  7784. glands, which are the homologues of the mammary glands, would have
  7785. been improved or rendered more effective. It accords with the widely
  7786. extended principle of specialisation, that the glands over a certain
  7787. space of the sack should have become more highly developed than the
  7788. remainder; and they would then have formed a breast, but at first
  7789. without a nipple as we see in the Ornithorhynchus, at the base of
  7790. the mammalian series. Through what agency the glands over a certain
  7791. space became more highly specialised than the others, I will not
  7792. pretend to decide, whether in part through compensation of growth, the
  7793. effects of use, or of natural selection.
  7794.   The development of the mammary glands would have been of no service,
  7795. and could not have been effected through natural selection, unless the
  7796. young at the same time were able to partake of the secretion. There is
  7797. no greater difficulty in understanding how young mammals have
  7798. instinctively learnt to suck the breast, than in understanding how
  7799. unhatched chickens have learnt to break the egg-shell by tapping
  7800. against it with their specially adapted beaks; or how a few hours
  7801. after leaving the shell they have learnt to pick up grains of food. In
  7802. such cases the most probable solution seems to be, that the habit
  7803. was at first acquired by practice at a more advanced age, and
  7804. afterwards transmitted to the offspring at an earlier age. But the
  7805. young kangaroo is said not to suck, only to cling to the nipple of its
  7806. mother, who has the power of injecting milk into the mouth of her
  7807. helpless, half-formed offspring. On this head, Mr. Mivart remarks:
  7808. "Did no special provision exist, the young one must infallibly be
  7809. choked by the intrusion of the milk into the windpipe. But there is
  7810. a special provision. The larynx is so elongated that it rises up
  7811. into the posterior end of the nasal passage, and is thus enabled to
  7812. give free entrance to the air for the lungs, while the milk passes
  7813. harmlessly on each side of this elongated larynx, and so safely
  7814. attains the gullet behind it." Mr. Mivart then asks how did natural
  7815. selection remove in the adult kangaroo (and in most other mammals,
  7816. on the assumption that they are descended from a marsupial form),
  7817. "this at least perfectly innocent and harmless structure?" It may be
  7818. suggested in answer that the voice, which is certainly of high
  7819. importance to many animals, could hardly have been used with full
  7820. force as long as the larynx entered the nasal passage; and Professor
  7821. Flower has suggested to me that this structure would have greatly
  7822. interfered with an animal swallowing solid food.
  7823.   We will now turn for a short space to the lower divisions of the
  7824. animal kingdom. The Echinodermata (star-fishes, sea-urchins, &c.)
  7825. are furnished with remarkable organs, called pedicellariae, which
  7826. consist, when well developed, of a tridactyle forceps- that is, of one
  7827. formed of three serrated arms, neatly fitting together and placed on
  7828. the summit of a flexible stem, moved by muscles. These forceps can
  7829. firmly seize hold of any object; and Alexander Agassiz has seen an
  7830. Echinus or sea-urchin rapidly passing particles of excrement from
  7831. forceps to forceps down certain lines of its body, in order that its
  7832. shell should not be fouled. But there is no doubt that besides
  7833. removing dirt of all kinds, they subserve other functions; and one
  7834. of these apparently is defence.
  7835.   With respect to these organs, Mr. Mivart, as on so many previous
  7836. occasions, asks: "What would be the utility of the first rudimentary
  7837. beginnings of such structures, and how could such incipient buddings
  7838. have ever preserved the life of a single Echinus?" He adds, "Not
  7839. even the sudden development of the snapping action could have been
  7840. beneficial without the freely moveable stalk, nor could the latter
  7841. have been efficient without the snapping jaws, yet no minute merely
  7842. indefinite variations could simultaneously evolve these complex
  7843. co-ordinations of structure; to deny this seems to do no less than
  7844. to affirm a startling paradox." Paradoxical as this may appear to
  7845. Mr. Mivart, tridactyle forcepses, immovably fixed at the base, but
  7846. capable of a snapping action, certainly exist on some starfishes;
  7847. and this is intelligible if they serve, at least in part, as a means
  7848. of defence. Mr. Agassiz, to whose great kindness I am indebted for
  7849. much information on the subject, informs me that there are other
  7850. star-fishes, in which one of the three arms of the forceps is
  7851. reduced to a support for the other two; and again, other genera in
  7852. which the third arm is completely lost. In Echinoneus, the shell is
  7853. described by M. Perrier as bearing two kinds of pedicellariae, one
  7854. resembling those of Echinus, and the other those of Spatangus; and
  7855. such cases are always interesting as affording the means of apparently
  7856. sudden transitions, through the abortion of one of the two states of
  7857. an organ.
  7858.   With respect to the steps by which these curious organs have been
  7859. evolved, Mr. Agassiz infers from his own researches and those of
  7860. Muller, that both in star-fishes and sea-urchins the pedicellariae
  7861. must undoubtedly be looked at as modified spines. This may be inferred
  7862. from their manner of development in the individual, as well as from
  7863. a long and perfect series of gradations in different species and
  7864. genera, from simple granules to ordinary spines, to perfect tridactyle
  7865. pedicellariae. The gradations extend even to the manner in which
  7866. ordinary spines and pedicellariae with their supporting calcareous
  7867. rods are articulated to the shell. In certain genera of star-fishes,
  7868. "the very combinations needed to show that the pedicellariae are
  7869. only modified branching spines" may be found. Thus we have fixed
  7870. spines, with three equidistant, serrated, moveable branches,
  7871. articulated to near their bases; and higher up, on the same spine,
  7872. three other moveable branches. Now when the latter arise from the
  7873. summit of a spine they form in fact a rude tridactyle pedicellaria,
  7874. and such may be seen on the same spine together with the three lower
  7875. branches. In this case the identity in nature between the arms of
  7876. the pedicellariae and the moveable branches of a spine, is
  7877. unmistakable. It is generally admitted that the ordinary spines
  7878. serve as a protection; and if so, there can be no reason to doubt that
  7879. those furnished with serrated and moveable branches likewise serve for
  7880. the same purpose; and they would thus serve still more effectively
  7881. as soon as by meeting together they acted as a prehensile or
  7882. snapping apparatus. Thus every gradation, from an ordinary fixed spine
  7883. to a fixed pedicellaria, would be of service.
  7884.   In certain genera of star-fishes these organs, instead of being
  7885. fixed or borne on an immoveable support, are placed on the summit of a
  7886. flexible and muscular, though short, stem; and in this case they
  7887. probably subserve some additional function besides defence. In the
  7888. sea-urchins the steps can be followed by which a fixed spine becomes
  7889. articulated to the shell, and is thus rendered moveable. I wish I
  7890. had space here to give a fuller abstract of Mr. Agassiz's
  7891. interesting observations on the development of the pedicellariae.
  7892. All possible gradations, as he adds, may likewise be found between the
  7893. pedicellariae of the star-fishes and the hooks of the ophiurians,
  7894. another group of Echinodermata; and again between the pedicellariae of
  7895. sea-urchins and the anchors of the Holothuriae, also belonging to
  7896. the same great class.
  7897.  
  7898.   Certain compound animals, or zoophytes as they have been termed,
  7899. namely the Polyzoa, are provided with curious organs called
  7900. avicularia. These differ much in structure in the different species.
  7901. In their most perfect condition, they curiously resemble the head
  7902. and beak of a vulture in miniature, seated on a neck and capable of
  7903. movement, as is likewise the lower jaw or mandible. In one species
  7904. observed by me all the avicularia on the same branch often moved
  7905. simultaneously backwards and forwards, with the lower jaw widely open,
  7906. through an angle of about 90 degrees, in the course of five seconds;
  7907. and their movement caused the whole polyzoary to tremble. When the
  7908. jaws are touched with a needle they seize it so firmly that the branch
  7909. can thus be shaken.
  7910.   Mr. Mivart adduces this case, chiefly on account of the supposed
  7911. difficulty of organs, namely the avicularia of the Polyzoa and the
  7912. pedicellariae of the Echinodermata, which he considers as "essentially
  7913. similar," having been developed through natural selection in widely
  7914. distinct divisions of the animal kingdom. But, as far as structure
  7915. is concerned, I can see no similarity between tridactyle pedicellariae
  7916. and avicularia. The latter resemble somewhat more closely the chelae
  7917. or pincers of crustaceans; and Mr. Mivart might have adduced with
  7918. equal appropriateness this resemblance as a special difficulty; or
  7919. even their resemblance to the head and beak of a bird. The
  7920. avicularia are believed by Mr. Busk, Dr. Smitt, and Dr. Nitsche-
  7921. naturalists who have carefully studied this group- to be homologous
  7922. with the zooids and their cells which compose the zoophyte; the
  7923. moveable lip or lid of the cell corresponding with the lower and
  7924. moveable mandible of the avicularium. Mr. Busk, however, does not know
  7925. of any gradations now existing between a zooid and an avicularium.
  7926. It is therefore impossible to conjecture by what serviceable
  7927. gradations the one could have been converted into the other: but it by
  7928. no means follows from this that such gradations have not existed.
  7929.   As the chelae of crustaceans resemble in some degree the
  7930. avicularia of Polyzoa, both serving as pincers, it may be worth
  7931. while to show that with the former a long series of serviceable
  7932. gradations still exists. In the first and simplest stage, the terminal
  7933. segment of a limb shuts down either on the square summit of the
  7934. broad penultimate segment, or against one whole side; and is thus
  7935. enabled to catch hold of an object; but the limb still serves as an
  7936. organ of locomotion. We next find one corner of the broad
  7937. penultimate segment slightly prominent, sometimes furnished with
  7938. irregular teeth; and against these the terminal segment shuts down. By
  7939. an increase in the size of this projection, with its shape, as well as
  7940. that of the terminal segment, slightly modified and improved, the
  7941. pincers are rendered more and more perfect, until we have at last an
  7942. instrument as efficient as the chelae of a lobster; and all these
  7943. gradations can be actually traced.
  7944.   Besides the avicularia, the Polyzoa possess curious organs called
  7945. vibracula. These generally consist of long bristles, capable of
  7946. movement and easily excited. In one species examined by me the
  7947. vibracula were slightly curved and serrated along the outer margin;
  7948. and all of them on the same polyzoary often moved simultaneously; so
  7949. that, acting like long oars, they swept a branch rapidly across the
  7950. object-glass of my microscope. When a branch was placed on its face,
  7951. the vibracula became entangled, and they made violent efforts to
  7952. free themselves. They are supposed to serve as a defence, and may be
  7953. seen, as Mr. Busk remarks, "to sweep slowly and carefully over the
  7954. surface of the polyzoary, removing what might be noxious to the
  7955. delicate inhabitants of the cells when their tentacula are protruded."
  7956. The avicularia, like the vibracula, probably serve for defence, but
  7957. they also catch and kill small living animals, which it is believed
  7958. are afterwards swept by the currents within reach of the tentacula
  7959. of the zooids. Some species are provided with avicularia and
  7960. vibracula; some with avicularia alone, and a few with vibracula alone.
  7961.   It is not easy to imagine two objects more widely different in
  7962. appearance than a bristle or vibraculum, and an avicularium like the
  7963. head of a bird; yet they are almost certainly homologous and have been
  7964. developed from the same common source, namely a zooid with its cell.
  7965. Hence we can understand how it is that these organs graduate in some
  7966. cases, as I am informed by Mr. Busk, into each other. Thus with the
  7967. avicularia of several species of Lepralia, the moveable mandible is so
  7968. much produced and is so like a bristle, that the presence of the upper
  7969. or fixed beak alone serves to determine even its avicularian nature.
  7970. The vibracula may have been directly developed from the lips of the
  7971. cells, without having passed through the avicularian stage; but it
  7972. seems more probable that they have passed through this stage, as
  7973. during the early stages of the transformation, the other parts of
  7974. the cell with the included zooid could hardly have disappeared at
  7975. once. In many cases the vibracula have a grooved support at the
  7976. base, which seems to represent the fixed beak; though this support
  7977. in some species is quite absent. This view of the development of the
  7978. vibracula, if trustworthy, is interesting; for supposing that all
  7979. the species provided with avicularia had become extinct, no one with
  7980. the most vivid imagination would ever have thought that the
  7981. vibracula had originally existed as part of an organ, resembling a
  7982. bird's head or an irregular box or hood. It is interesting to see
  7983. two such widely different organs developed from a common origin; and
  7984. as the moveable lip of the cell serves as a protection to the zooid,
  7985. there is no difficulty in believing that all the gradations, by
  7986. which the lip became converted first into the lower mandible of an
  7987. avicularium and then into an elongated bristle, likewise served as a
  7988. protection in different ways and under different circumstances.
  7989.  
  7990.   In the vegetable kingdom Mr. Mivart only alludes to two cases,
  7991. namely the structure of the flowers of orchids, and the movements of
  7992. climbing plants. With respect to the former, he says, "The explanation
  7993. of their origin is deemed thoroughly unsatisfactory- utterly
  7994. insufficient to explain the incipient, infinitesimal beginnings of
  7995. structures which are of utility only when they are considerably
  7996. developed." As I have fully treated this subject in another work, I
  7997. will here give only a few details on one alone of the most striking
  7998. peculiarities of the flowers of orchids, namely their pollinia. A
  7999. pollinium when highly developed consists of a mass of pollen-grains,
  8000. affixed to an elastic footstalk or caudicle, and this to a little mass
  8001. of extremely viscid matter. The pollinia are by this means transported
  8002. by insects from one flower to the stigma of another. In some orchids
  8003. there is no caudicle to the pollen-masses, and the grains are merely
  8004. tied together by fine threads; but as these are not confined to
  8005. orchids, they need not here be considered; yet I may mention that at
  8006. the base of the orchidaceous series, in Cypripedium, we can see how
  8007. the threads were probably first developed. In other orchids the
  8008. threads cohere at one end of the pollen-masses; and this forms the
  8009. first or nascent trace of a caudicle. That this is the origin of the
  8010. caudicle, even when of considerable length and highly developed, we
  8011. have good evidence in the aborted pollen-grains which can sometimes be
  8012. detected embedded within the central and solid parts.
  8013.   With respect to the second chief peculiarity, namely the little mass
  8014. of viscid matter attached to the end of the caudicle, a long series of
  8015. gradations can be specified, each of plain service to the plant. In
  8016. most flowers belonging to other orders the stigma secretes a little
  8017. viscid matter. Now in certain orchids similar viscid matter is
  8018. secreted, but in much larger quantities by one alone of the three
  8019. stigmas; and this stigma, perhaps in consequence of the copious
  8020. secretion, is rendered sterile. When an insect visits a flower of this
  8021. kind, it rubs off some of the viscid matter and thus at the same
  8022. time drags away some of the pollen-grains. From this simple condition,
  8023. which differs but little from that of a multitude of common flowers,
  8024. there are endless gradations,- to species in which the pollen-mass
  8025. terminates in a very short, free caudicle,- to others in which the
  8026. caudicle becomes firmly attached to the viscid matter, with the
  8027. sterile stigma itself much modified. In this latter case we have a
  8028. pollinium in its most highly developed and perfect condition. He who
  8029. will carefully examine the flowers of orchids for himself will not
  8030. deny the existence of the above series of gradations- from a mass of
  8031. pollen-grains merely tied together by threads, with the stigma
  8032. differing but little from that of an ordinary flower, to a highly
  8033. complex pollinium, admirably adapted for transportal by insects; nor
  8034. will he deny that all the gradations in the several species are
  8035. admirably adapted in relation to the general structure of each
  8036. flower for its fertilisation by different insects. In this, and in
  8037. almost every other case, the enquiry may be pushed further
  8038. backwards; and it may be asked how did the stigma of an ordinary
  8039. flower become viscid, but as we do not know the full history of any
  8040. one group of beings, it is as useless to ask, as it is hopeless to
  8041. attempt answering, such questions.
  8042.   We will now turn to climbing plants. These can be arranged in a long
  8043. series, from those which simply twine round a support, to those
  8044. which I have called leaf-climbers, and to those provided with
  8045. tendrils. In these two latter classes the stems have generally, but
  8046. not always, lost the power of twining, though they retain the power of
  8047. revolving, which the tendrils likewise possess. The gradations from
  8048. leaf-climbers to tendril-bearers are wonderfully close, and certain
  8049. plants may be indifferently placed in either class. But in ascending
  8050. the series from simple twiners to leaf-climbers, an important
  8051. quality is added, namely sensitiveness to a touch, by which means
  8052. the foot-stalks of the leaves or flowers, or these modified and
  8053. converted into tendrils, are excited to bend round and clasp the
  8054. touching object. He who will read my memoir on these plants will, I
  8055. think, admit that all the many gradations in function and structure
  8056. between simple twiners and tendril-bearers are in each case beneficial
  8057. in a high degree to the species. For instance, it is clearly a great
  8058. advantage to a twining plant to become a leaf-climber; and it is
  8059. probable that every twiner which possessed leaves with long
  8060. foot-stalks would have been developed into a leaf-climber if the
  8061. footstalks had possessed in any slight degree the requisite
  8062. sensitiveness to a touch.
  8063.   As twining is the simplest means of ascending a support, and forms
  8064. the basis of our series, it may naturally be asked how did plants
  8065. acquire this power in an incipient degree, afterwards to be improved
  8066. and increased through natural selection. The power of twining depends,
  8067. firstly, on the stems whilst young being extremely flexible (but
  8068. this is a character common to many plants which are not climbers);
  8069. and, secondly, on their continually bending to all points of the
  8070. compass, one after the other in succession, in the same order. By this
  8071. movement the stems are inclined to all sides, and are made to move
  8072. round and round. As soon as the lower part of a stem strikes against
  8073. any object and is stopped, the upper part still goes on bending and
  8074. revolving, and thus necessarily twines round and up the support. The
  8075. revolving movement ceases after the early growth of each shoot. As
  8076. in many widely separated families of plants, single species and single
  8077. genera possess the power of revolving, and have thus become twiners,
  8078. they must have independently acquired it, and cannot have inherited it
  8079. from a common progenitor. Hence I was led to predict that some
  8080. slight tendency to a movement of this kind would be found to be far
  8081. from uncommon with plants which did not climb; and that this had
  8082. afforded the basis for natural selection to work on and improve.
  8083. When I made this prediction, I knew of only one imperfect case,
  8084. namely, of the young flower-peduncles of a Maurandia which revolved
  8085. slightly and irregularly, like the stems of twining plants, but
  8086. without making any use of this habit. Soon afterwards Fritz Muller
  8087. discovered that the young stems of an Alisima and of a Linum,-
  8088. plants which do not climb and are widely separated in the natural
  8089. system,- revolved plainly, though irregularly; and he states that he
  8090. has reason to suspect that this occurs with some other plants. These
  8091. slight movements appear to be of no service to the plants in question;
  8092. anyhow, they are not of the least use in the way of climbing, which is
  8093. the point that concerns us. Nevertheless we can see that if the
  8094. stems of these plants had been flexible, and if under the conditions
  8095. to which they are exposed it had profited them to ascend to a
  8096. height, then the habit of slightly and irregularly revolving might
  8097. have been increased and utilised through natural selection, until they
  8098. had become converted into well-developed twining species.
  8099.   With respect to the sensitiveness of the footstalks of the leaves
  8100. and flowers, and of tendrils, nearly the same remarks are applicable
  8101. as in the case of the revolving movements of twining plants. As a vast
  8102. number of species, belonging to widely distinct groups, are endowed
  8103. with this kind of sensitiveness, it ought to be found in a nascent
  8104. condition in many plants which have not become climbers. This is the
  8105. case: I observed that the young flower-peduncles of the above
  8106. Maurandia curved themselves a little toward the side which was
  8107. touched. Morren found in several species of Oxalis that the leaves and
  8108. their foot-stalks moved, especially after exposure to a hot sun,
  8109. when they were gently and repeatedly touched, or when the plant was
  8110. shaken. I repeated these observations on some other species of
  8111. Oxalis with the same result; in some of them the movement was
  8112. distinct, but was best seen in the young leaves; in others it was
  8113. extremely slight. It is a more important fact that according to the
  8114. high authority of Hofmeister, the young shoots and leaves of all
  8115. plants move after being shaken; and with climbing plants it is, as
  8116. we know, only during the early stages of growth that the foot-stalks
  8117. and tendrils are sensitive.
  8118.   It is scarcely possible that the above slight movements, due to a
  8119. touch or shake, in the young and growing organs of plants, can be of
  8120. any functional importance to them. But plants possess, in obedience to
  8121. various stimuli, powers of movement, which are of manifest
  8122. importance to them; for instance, towards and more rarely from the
  8123. light,- in opposition to, and more rarely in the direction of, the
  8124. attraction of gravity. When the nerves and muscles of an animal are
  8125. excited by galvanism or by the absorption of strychnine, the
  8126. consequent movements may be called an incidental result, for the
  8127. nerves and muscles have not been rendered specially sensitive to these
  8128. stimuli. So with plants it appears that, from having the power of
  8129. movement in obedience to certain stimuli, they are excited in an
  8130. incidental manner by a touch, or by being shaken. Hence there is no
  8131. great difficulty in admitting that in the case of leaf-climbers and
  8132. tendril-bearers, it is this tendency which has been taken advantage of
  8133. and increased through natural selection. It is, however, probable,
  8134. from reasons which I have assigned in my memoir, that this will have
  8135. occurred only with plants which had already acquired the power of
  8136. revolving, and had thus become twiners.
  8137.   I have already endeavoured to explain how plants became twiners,
  8138. namely, by the increase of a tendency to slight and irregular
  8139. revolving movements, which were at first of no use to them; this
  8140. movement, as well as that due to a touch or shake, being the
  8141. incidental result of the power of moving, gained for other and
  8142. beneficial purposes. Whether, during the gradual development of
  8143. climbing plants, natural selection has been aided by the inherited
  8144. effects of use, I will not pretend to decide; but we know that certain
  8145. periodical movements, for instance the so-called sleep of plants,
  8146. are governed by habit.
  8147.  
  8148.   I have now considered enough, perhaps more than enough, of the
  8149. cases, selected with care by a skilful naturalist, to prove that
  8150. natural selection is incompetent to account for the incipient stages
  8151. of useful structures; and I have shown, as I hope, that there is no
  8152. great difficulty on this head. A good opportunity has thus been
  8153. afforded for enlarging a little on gradations of structure, often
  8154. associated with changed functions,- an important subject which was not
  8155. treated at sufficient length in the former editions of this work. I
  8156. will now briefly recapitulate the foregoing cases.
  8157.   With the giraffe, the continued preservation of the individuals of
  8158. some extinct high-reaching ruminant, which had the longest necks,
  8159. legs, &c., and could browse a little above the average height, and the
  8160. continued destruction of those which could not browse so high, would
  8161. have sufficed for the production of this remarkable quadruped; but the
  8162. prolonged use of all the parts together with inheritance will have
  8163. aided in an important manner in their co-ordination. With the many
  8164. insects which imitate various objects, there is no improbability in
  8165. the belief that an accidental resemblance to some common object was in
  8166. each case the foundation for the work of natural selection, since
  8167. perfected through the occasional preservation of slight variations
  8168. which ma de the resemblance at all closer; and this will have been
  8169. carried on as long as the insect continued to vary, and as long as a
  8170. more and more perfect resemblance led to its escape from sharp-sighted
  8171. enemies. In certain species of whales there is a tendency to the
  8172. formation of irregular little points of horn on the palate; and it
  8173. seems to be quite within the scope of natural selection to preserve
  8174. all favourable variations, until the points were converted first
  8175. into lamellated knobs or teeth, like those on the beak of a goose,-
  8176. then into short lamellae, like those of the domestic ducks,- and
  8177. then into lamellae, as perfect as those of the shoveller-duck,- and
  8178. finally into the gigantic plates of baleen, as in the mouth of the
  8179. Greenland whale. In the family of the ducks, the lamellae are first
  8180. used as teeth, then partly as teeth, and partly as a sifting
  8181. apparatus, and at last almost exclusively for this latter purpose.
  8182.   With such structures as the above lamellae of horn or whalebone,
  8183. habit or use can have done little or nothing, as far as we can
  8184. judge, towards their development. On the other hand, the transportal
  8185. of the lower eye of a flat-fish to the upper side of the head, and the
  8186. formation of a prehensile tail, may be attributed almost wholly to
  8187. continued use, together with inheritance. With respect to the mammae
  8188. of the higher animals, the most probable conjecture is that
  8189. primordially the cutaneous glands over the whole surface of a
  8190. marsupial sack secreted a nutritious fluid; and that these glands were
  8191. improved in function through natural selection, and concentrated
  8192. into a confined area, in which case they would have formed a mamma.
  8193. There is no more difficulty in understanding how the branched spines
  8194. of some ancient echinoderm, which served as a defence, became
  8195. developed through natural selection into tridactyle pedicellariae,
  8196. than in understanding the development of the pincers of crustaceans,
  8197. through slight, serviceable modifications in the ultimate and
  8198. penultimate segments of a limb, which was at first used solely for
  8199. locomotion. In the avicularia and vibracula of the Polyzoa we have
  8200. organs widely different in appearance developed from the same
  8201. source; and with the vibracula we can understand how the successive
  8202. gradations might have been of service. With the pollinia of orchids,
  8203. the threads which originally served to tie together the pollen-grains,
  8204. can be traced cohering into caudicles; and the steps can likewise be
  8205. followed by which viscid matter, such as that secreted by the
  8206. stigmas of ordinary flowers, and still subserving nearly but not quite
  8207. the same purpose, became attached to the free ends of the
  8208. caudicles;- all these gradations being of modest benefit to the plants
  8209. in question. With respect to climbing plants, I need not repeat what
  8210. has been so lately said.
  8211.   It has often been asked, if natural selection be so potent, why
  8212. has not this or that structure been gained by certain species, to
  8213. which it would apparently have been advantageous? But it is
  8214. unreasonable to expect a precise answer to such questions, considering
  8215. our ignorance of the past history of each species, and of the
  8216. conditions which at the present day determine its numbers and range.
  8217. In most cases only general reasons, but in some few cases special
  8218. reasons, can be assigned. Thus to adapt a species to new habits of
  8219. life, many co-ordinated modifications are almost indispensable, and it
  8220. may often have happened that the requisite parts did not vary in the
  8221. right manner or to the right degree. Many species must have been
  8222. prevented from increasing in numbers through destructive agencies,
  8223. which stood in no relation to certain structures, which we imagine
  8224. would have been gained through natural selection from appearing to
  8225. us advantageous to the species. In this case, as the struggle for life
  8226. did not depend on such structures, they could not have been acquired
  8227. through natural selection. In many cases complex and long-enduring
  8228. conditions, often of a peculiar nature, are necessary for the
  8229. development of a structure; and the requisite conditions may seldom
  8230. have concurred. The belief that any given structure, which we think,
  8231. often erroneously, would have been beneficial to a species, would have
  8232. been gained under all circumstances through natural selection, is
  8233. opposed to what we can understand of its manner of action. Mr.
  8234. Mivart does not deny that natural selection has effected something;
  8235. but he considers it as "demonstrably insufficient" to account for
  8236. the phenomena which I explain by its agency. His chief arguments
  8237. have now been considered, and the others will hereafter be considered.
  8238. They seem to me to partake little of the character of demonstration,
  8239. and to have little weight in comparison with those in favour of the
  8240. power of natural selection, aided by the other agencies often
  8241. specified. I am bound to add, that some of the facts and arguments
  8242. here used by me, have been advanced for the same purpose in an able
  8243. article lately published in the Medico-Chirurgical Review.
  8244.   At the present day almost all naturalists admit evolution under some
  8245. form. Mr. Mivart believes that species change through "an internal
  8246. force or tendency," about which it is not pretended that anything is
  8247. known. That species have a capacity for change will be admitted by all
  8248. evolutionists; but there is no need, as it seems to me, to invoke
  8249. any internal force beyond the tendency to ordinary variability,
  8250. which through the aid of selection by man has given rise to many
  8251. well-adapted domestic races, and which through the aid of natural
  8252. selection would equally well give rise by graduated steps to natural
  8253. races or species. The final result will generally have been, as
  8254. already explained, an advance, but in some few cases a
  8255. retrogression, in organisation.
  8256.   Mr. Mivart is further inclined to believe, and some naturalists
  8257. agree with him, that new species manifest themselves "with
  8258. suddenness and by modifications appearing at once." For instance, he
  8259. supposes that the differences between the extinct three-toed Hipparion
  8260. and the horse arose suddenly. He thinks it difficult to believe that
  8261. the wing of a bird "was developed in any other way than by a
  8262. comparatively sudden modification of a marked and important kind"; and
  8263. apparently he would extend the same view to the wings of bats and
  8264. pterodactyles. This conclusion, which implies great breaks or
  8265. discontinuity in the series, appears to me improbable in the highest
  8266. degree.
  8267.   Every one who believes in slow and gradual evolution, will of course
  8268. admit that specific changes may have been as abrupt and as great as
  8269. any single variation which we meet with under nature, or even under
  8270. domestication. But as species are more variable when domesticated or
  8271. cultivated than under their natural conditions, it is not probable
  8272. that such great and abrupt variations have often occurred under
  8273. nature, as are known occasionally to arise under domestication. Of
  8274. these latter variations several may be attributed to reversion; and
  8275. the characters which thus reappear were, it is probable, in many cases
  8276. at first gained in a gradual manner. A still greater number must be
  8277. called monstrosities, such as six-fingered men, porcupine men, Ancon
  8278. sheep, Niata cattle, &c.; and as they are widely different in
  8279. character from natural species, they throw very little light on our
  8280. subject. Excluding such cases of abrupt variations, the few which
  8281. remain would at best constitute, if found in a state of nature,
  8282. doubtful species, closely related to their parental types.
  8283.   My reasons for doubting whether natural species have changed as
  8284. abruptly as have occasionally domestic races, and for entirely
  8285. disbelieving that they have changed in the wonderful manner
  8286. indicated by Mr. Mivart, are as follows. According to our
  8287. experience, abrupt and strongly marked variations occur in our
  8288. domesticated productions, singly and at rather long intervals of time.
  8289. If such occurred under nature, they would be liable, as formerly
  8290. explained, to be lost by accidental causes of destruction and by
  8291. subsequent inter-crossing; and so it is known to be under
  8292. domestication, unless abrupt variations of this kind are specially
  8293. preserved and separated by the care of man. Hence in order that a
  8294. new species should suddenly appear in the manner supposed by Mr.
  8295. Mivart, it is almost necessary to believe, in opposition to all
  8296. analogy, that several wonderfully changed individuals appeared
  8297. simultaneously within the same district. This difficulty, as in the
  8298. case of unconscious selection by man, is avoided on the theory of
  8299. gradual evolution, through the preservation of a large number of
  8300. individuals, which varied more or less in any favourable direction,
  8301. and of the destruction of a large number which varied in an opposite
  8302. manner.
  8303.   That many species have been evolved in an extremely gradual
  8304. manner, there can hardly be a doubt. The species and even the genera
  8305. of many large natural families are so closely allied together, that it
  8306. is difficult to distinguish not a few of them. On every continent in
  8307. proceeding from north to south, from lowland to upland, &c., we meet
  8308. with a host of closely related or representative species; as we
  8309. likewise do on certain distinct continents, which we have reason to
  8310. believe were formerly connected. But in making these and the following
  8311. remarks, I am compelled to allude to subjects hereafter to be
  8312. discussed. Look at the many outlying islands round a continent, and
  8313. see how many of their inhabitants can be raised only to the rank of
  8314. doubtful species. So it is if we look to past times, and compare the
  8315. species which have just passed away with those still living within the
  8316. same areas; or if we compare the fossil species embedded in the
  8317. sub-stages of the same geological formation. It is indeed manifest
  8318. that multitudes of species are related in the closest manner to
  8319. other species that still exist, or have lately existed; and it will
  8320. hardly be maintained that such species have been developed in an
  8321. abrupt or sudden manner. Nor should it be forgotten, when we look to
  8322. the special parts of allied species, instead of to distinct species,
  8323. that numerous and wonderfully fine gradations can be traced,
  8324. connecting together widely different structures.
  8325.   Many large groups of facts are intelligible only on the principle
  8326. that species have been evolved by very small steps: for instance,
  8327. the fact that the species included in the larger genera are more
  8328. closely related to each other, and present a greater number of
  8329. varieties than do the species in the smaller genera. The former are
  8330. also grouped in little clusters, like varieties round species, and
  8331. they present other analogies with varieties, as was shown in our
  8332. second chapter. On this same principle we can understand how it is
  8333. that specific characters are more variable than generic characters;
  8334. and how the parts which are developed in an extraordinary degree or
  8335. manner are more variable than other parts of the same species. Many
  8336. analogous facts, all pointing in the same direction, could be added.
  8337.   Although very many species have almost certainly been produced by
  8338. steps not greater than those separating fine varieties; yet it may
  8339. be maintained that some have been developed in a different and
  8340. abrupt manner. Such an admission, however, ought not to be made
  8341. without strong evidence being assigned. The vague and in some respects
  8342. false analogies, as they have been shown to be by Mr. Chauncey Wright,
  8343. which have been advanced in favour of this view, such as the sudden
  8344. crystallisation of inorganic substances, or the falling of a
  8345. facetted spheroid from one facet to another, hardly deserve
  8346. consideration. One class of facts, however, namely, the sudden
  8347. appearance of new and distinct forms of life in our geological
  8348. formations, supports at first sight the belief in abrupt
  8349. development. But the value of this evidence depends entirely on the
  8350. perfection of the geological record, in relation to periods remote
  8351. in the history of the world. If the record is as fragmentary as many
  8352. geologists strenuously assert, there is nothing strange in new forms
  8353. appearing as if suddenly developed.
  8354.   Unless we admit transformations as prodigious as those advocated
  8355. by Mr. Mivart, such as the sudden development of the wings of birds or
  8356. bats, or the sudden conversion of a Hipparion into a horse, hardly any
  8357. light is thrown by the belief in abrupt modifications on the
  8358. deficiency of connecting links in our geological formations. But
  8359. against the belief in such abrupt changes, embryology enters a
  8360. strong protest. It is notorious that the wings of birds and bats,
  8361. and the legs of horses or other quadrupeds, are undistinguishable at
  8362. an early embryonic period, and that they become differentiated by
  8363. insensibly fine steps. Embryological resemblances of all kinds can
  8364. be accounted for, as we shall hereafter see, by the progenitors of our
  8365. existing species having varied after early youth, and having
  8366. transmitted their newly acquired characters to their offspring, at a
  8367. corresponding age. The embryo is thus left almost unaffected, and
  8368. serves as a record of the past condition of the species. Hence it is
  8369. that existing species during the early stages of their development
  8370. so often resemble ancient and extinct forms belonging to the same
  8371. class. On this view of the meaning of embryological resemblances,
  8372. and indeed on any view, it is incredible that an animal should have
  8373. undergone such momentous and abrupt transformations, as those above
  8374. indicated; and yet should not bear even a trace in its embryonic
  8375. condition of any sudden modification; every detail in its structure
  8376. being developed by insensibly fine steps.
  8377.   He who believes that some ancient form was transformed suddenly
  8378. through an internal force or tendency into, for instance, one
  8379. furnished with wings, will be almost compelled to assume, in
  8380. opposition to all analogy, that many individuals varied
  8381. simultaneously. It cannot be denied that such abrupt and great changes
  8382. of structure are widely different from those which most species
  8383. apparently have undergone. He will further be compelled to believe
  8384. that many structures beautifully adapted to all the other parts of the
  8385. same creature and to the surrounding conditions, have been suddenly
  8386. produced; and of such complex and wonderful co-adaptations, he will
  8387. not be able to assign a shadow of an explanation. He will be forced to
  8388. admit that these great and sudden transformations have left no trace
  8389. of their action on the embryo. To admit all this is, as it seems to
  8390. me, to enter into the realms of miracle, and to leave those of
  8391. Science.
  8392.   CHAPTER VIII
  8393.   INSTINCT
  8394.  
  8395.   MANY instincts are so wonderful that their development will probably
  8396. appear to the reader a difficulty sufficient to overthrow my whole
  8397. theory. I may here premise that I have nothing to do with the origin
  8398. of the mental powers, any more than I have with that of life itself.
  8399. We are concerned only with the diversities of instinct and of the
  8400. other mental faculties in animals of the same class.
  8401.   I will not attempt any definition of instinct. It would be easy to
  8402. show that several distinct mental actions are commonly embraced by
  8403. this term; but every one understands what is meant, when it is said
  8404. that instinct impels the cuckoo to migrate and to lay her eggs in
  8405. other birds' nests. An action, which we ourselves require experience
  8406. to enable us to perform, when performed by an animal, more
  8407. especially by a very young one, without experience, and when performed
  8408. by many individuals in the same way, without their knowing for what
  8409. purpose it is performed, is usually said to be instinctive. But I
  8410. could show that none of these characters are universal. A little
  8411. dose of judgment or reason, as Pierre Huber expresses it, often
  8412. comes into play, even with animals low in the scale of nature.
  8413.   Frederic Cuvier and several of the older metaphysicians have
  8414. compared instinct with habit. This comparison gives, I think, an
  8415. accurate notion of the frame of mind under which an instinctive action
  8416. is performed, but not necessarily of its origin. How unconsciously
  8417. many habitual actions are performed, indeed not rarely in direct
  8418. opposition to our conscious will! Yet they may be modified by the will
  8419. or reason. Habits easily become associated with other habits, with
  8420. certain periods of time, and states of the body. When once acquired,
  8421. they often remain constant throughout life. Several other points of
  8422. resemblance between instincts and habits could be pointed out. As in
  8423. repeating a well-known song, so in instincts, one action follows
  8424. another by a sort of rhythm; if a person be interrupted in a song,
  8425. or in repeating anything by rote, he is generally forced to go back to
  8426. recover the habitual train of thought; so P. Huber found it was with a
  8427. caterpillar, which makes a very complicated hammock; for if he took
  8428. a caterpillar which had completed its hammock up to, say, the sixth
  8429. stage of construction, and put it into a hammock completed up only
  8430. to the third stage, the caterpillar simply reperformed the fourth,
  8431. fifth, and sixth stages of construction. if, however, a caterpillar
  8432. were taken out of a hammock made up, for instance, to the third stage,
  8433. and were put into one finished up to the sixth stage, so that much
  8434. of its work was already done for it, far from deriving any benefit
  8435. from this, it was much embarrassed, and in order to complete its
  8436. hammock, seemed forced to start from the third stage, where it had
  8437. left off, and thus tried to complete the already finished work.
  8438.   If we suppose any habitual action to become inherited- and it can be
  8439. shown that this does sometimes happen- then the resemblance between
  8440. what originally was a habit and an instinct becomes so close as not to
  8441. be distinguished. If Mozart, instead of playing the pianoforte at
  8442. three years old with wonderfully little practice, had played a tune
  8443. with no practice at all, he might truly be said to have done so
  8444. instinctively. But it would be a serious error to suppose that the
  8445. greater number of instincts have been acquired by habit in one
  8446. generation, and then transmitted by inheritance to succeeding
  8447. generations. It can be clearly shown that the most wonderful instincts
  8448. with which we are acquainted, namely, those of the hive-bee and of
  8449. many ants, could not possibly have been acquired by habit.
  8450.   It will be universally admitted that instincts are as important as
  8451. corporeal structures for the welfare of each species, under its
  8452. present conditions of life. Under changed conditions of life, it is at
  8453. least possible that slight modifications of instinct might be
  8454. profitable to a species; and if it can be shown that instincts do vary
  8455. ever so little, then I can see no difficulty in natural selection
  8456. preserving and continually accumulating variations of instinct to
  8457. any extent that was profitable. It is thus, as I believe, that all the
  8458. most complex and wonderful instincts have originated. As modifications
  8459. of corporeal structure arise from, and are increased by, use or habit,
  8460. and are diminished or lost by disuse, so I do not doubt it has been
  8461. with instincts. But I believe that the effects of habit are in many
  8462. cases of subordinate importance to the effects of the natural
  8463. selection of what may be called spontaneous variations of
  8464. instincts;- that is of variations produced by the same unknown
  8465. causes which produce slight deviations of bodily structure.
  8466.   No complex instinct can possibly be produced through natural
  8467. selection, except by the slow and gradual accumulation of numerous
  8468. slight, yet profitable, variations. Hence, as in the case of corporeal
  8469. structures, we ought to find in nature, not the actual transitional
  8470. gradations by which each complex instinct has been acquired- for these
  8471. could be found only in the lineal ancestors of each species- but we
  8472. ought to find in the collateral lines of descent some evidence of such
  8473. gradations; or we ought at least to be able to show that gradations of
  8474. some kind are possible; and this we certainly can do. I have been
  8475. surprised to find, making allowance for the instincts of animals
  8476. having been but little observed except in Europe and North America,
  8477. and for no instinct being known amongst extinct species, how very
  8478. generally gradations, leading to the most complex instincts, can be
  8479. discovered. Changes of instinct may sometimes be facilitated by the
  8480. same species having different instincts at different periods of
  8481. life, or at different seasons of the year, or when placed under
  8482. different circumstances, &c; in which case either the one or the other
  8483. instinct might be preserved by natural selection. And such instances
  8484. of diversity of instinct in the same species can be shown to occur
  8485. in nature.
  8486.   Again, as in the case of corporeal structure, and conformably to
  8487. my theory, the instinct of each species is good for itself, but has
  8488. never, as far as we can judge, been produced for the exclusive good of
  8489. others. One of the strongest instances of an animal apparently
  8490. performing an action for the sole good of another, with which I am
  8491. acquainted, is that of aphides voluntarily yielding, as was first
  8492. observed by Huber, their sweet excretion to ants: that they do so
  8493. voluntarily, the following facts show. I removed all the ants from a
  8494. group of about a dozen aphides on a dock-plant, and prevented their
  8495. attendance during several hours. After this interval, I felt sure that
  8496. the aphides would want to excrete. I watched them for some time
  8497. through a lens, but not one excreted; I then tickled and stroked
  8498. them with a hair in the same manner, as well as I could, as the ants
  8499. do with their antennae; but not one excreted. Afterwards I allowed
  8500. an ant to visit them, and it immediately seemed, by its eager way of
  8501. running about, to be well aware what a rich flock it had discovered;
  8502. it then began to play with its antennae on the abdomen first of one
  8503. aphis and then of another; and each, as soon as it felt the
  8504. antennae, immediately lifted up its abdomen and excreted a limpid drop
  8505. of sweet juice, which was eagerly devoured by the ant. Even the
  8506. quite young aphides behaved in this manner, showing that the action
  8507. was instinctive, and not the result of experience. It is certain, from
  8508. the observations of Huber, that the aphides show no dislike to the
  8509. ants: if the latter be not present they are at last compelled to eject
  8510. their excretion. But as the excretion is extremely viscid, it is no
  8511. doubt a convenience to the aphides to have it removed; therefore
  8512. probably they do not excrete solely for the good of the ants. Although
  8513. there is no evidence that any animal performs an action for the
  8514. exclusive good of another species, yet each tries to take advantage of
  8515. the instincts of others, as each takes advantage of the weaker
  8516. bodily structure of other species. So again instincts cannot be
  8517. considered as absolutely perfect; but as details on this and other
  8518. such points are not indispensable, they may be here passed over.
  8519.   As some degree of variation in instincts under a state of nature,
  8520. and the inheritance of such variations, are indispensable for the
  8521. action of natural selection, as many instances as possible ought to be
  8522. given; but want of space prevents me. I can only assert that instincts
  8523. certainly do vary- for instance, the migratory instinct, both in
  8524. extent and direction, and in its total loss. So it is with the nests
  8525. of birds, which vary partly in dependence on the situations chosen,
  8526. and on the nature and temperature of the country inhabited, but
  8527. often from causes wholly unknown to us: Audubon has given several
  8528. remarkable cases of differences in the nests of the same species in
  8529. the northern and southern United States. Why, it has been asked, if
  8530. instinct be variable, has it not granted to the bee "the ability to
  8531. use some other material when wax was deficient"? But what other
  8532. natural material could bees use? They will work, as I have seen,
  8533. with wax hardened with vermilion or softened with lard. Andrew
  8534. Knight observed that his bees, instead of laboriously collecting
  8535. propolis, used a cement of wax and turpentine, with which he had
  8536. covered decorticated trees. It has lately been shown that bees,
  8537. instead of searching for pollen, will gladly use a very different
  8538. substance, namely oatmeal. Fear of any particular enemy is certainly
  8539. an instinctive quality, as may be seen in nestling birds, though it is
  8540. strengthened by experience, and by the sight of fear of the same enemy
  8541. in other animals. The fear of man is slowly acquired, as I have
  8542. elsewhere shown, by the various animals which inhabit desert
  8543. islands; and we see an instance of this even in England, in the
  8544. greater wildness of all our large birds in comparison with our small
  8545. birds; for the large birds have been most persecuted by man. We may
  8546. safely attribute the greater wildness of our large birds to this
  8547. cause; for in uninhabited islands large birds are not more fearful
  8548. than small; and the magpie, so wary in England, is tame in Norway,
  8549. as is the hooded crow in Egypt.
  8550.   That the mental qualities of animals of the same kind, born in a
  8551. state of nature, vary much, could be shown by many facts. Several
  8552. cases could also be adduced of occasional and strange habits in wild
  8553. animals, which, if advantageous to the species, might have given rise,
  8554. through natural selection, to new instincts. But I am well aware
  8555. that these general statements, without the facts in detail, will
  8556. produce but a feeble effect on the reader's mind. I can only repeat my
  8557. assurance, that I do not speak without good evidence.
  8558.  
  8559.   Inherited Changes of Habit or Instinct in Domesticated Animals
  8560.  
  8561.   The possibility, or even probability, of inherited variations of
  8562. instinct in a state of nature will be strengthened by briefly
  8563. considering a few cases under domestication. We shall thus be
  8564. enabled to see the part which habit and the selection of so-called
  8565. spontaneous variations have played in modifying the mental qualities
  8566. of our domestic animals. It is notorious how much domestic animals
  8567. vary in their mental qualities. With cats, for instance, one naturally
  8568. takes to catching rats, and another mice, and these tendencies are
  8569. known to be inherited. One cat, according to Mr. St. John, always
  8570. brought home gamebirds, another hares or rabbits, and another hunted
  8571. on marshy ground and almost nightly caught woodcocks or snipes. A
  8572. number of curious and authentic instances could be given of various
  8573. shades of disposition and of taste, and likewise of the oddest tricks,
  8574. associated with certain frames of mind or periods of time, being
  8575. inherited. But let us look to the familiar case of the breeds of the
  8576. dogs: it cannot be doubted that young pointers (I have myself seen a
  8577. striking instance) will sometimes point and even back other dogs the
  8578. very first time that they are taken out; retrieving is certainly in
  8579. some degree inherited by retrievers; and a tendency to run round,
  8580. instead of at, a flock of sheep, by shepherd dogs. I cannot see that
  8581. these actions, performed without experience by the young, and in
  8582. nearly the same manner by each individual, performed with eager
  8583. delight by each breed, and without the end being known- for the
  8584. young pointer can no more know that he points to aid his master,
  8585. than the white butterfly knows why she lays her eggs on the leaf of
  8586. the cabbage- I cannot see that these actions differ essentially from
  8587. true instincts. If we were to behold one kind of wolf, when young
  8588. and without any training, as soon as it scented its prey, stand
  8589. motionless like a statue, and then slowly crawl forward with a
  8590. peculiar gait; and another kind of wolf rushing round, instead of
  8591. at, a herd of deer, and driving them to a distant point, we should
  8592. assuredly call these actions instinctive. Domestic instincts, as
  8593. they may be called, are certainly far less fixed than natural
  8594. instincts; but they have been acted on by far less rigorous selection,
  8595. and have been transmitted for an incomparably shorter period, under
  8596. less fixed conditions of life.
  8597.   How strongly these domestic instincts, habits, and dispositions
  8598. are inherited, and how curiously they become mingled, is well shown
  8599. when different breeds of dogs are crossed. Thus it is known that a
  8600. cross with a bull-dog has affected for many generations the courage
  8601. and obstinacy of greyhounds; and a cross with a greyhound has given to
  8602. a whole family of shepherd-dogs a tendency to hunt hares. These
  8603. domestic instincts, when thus tested by crossing, resemble natural
  8604. instincts, which in a like manner become curiously blended together,
  8605. and for a long period exhibit traces of the instincts of either
  8606. parent: for example, Le Roy describes a dog, whose great-grandfather
  8607. was a wolf, and this dog showed a trace of its wild parentage only
  8608. in one way, by not coming in a straight line to his master, when
  8609. called.
  8610.   Domestic instincts are sometimes spoken of as actions which have
  8611. become inherited solely from long-continued and compulsory habit,
  8612. but this is not true. No one would ever have thought of teaching, or
  8613. probably could have taught, the tumbler-pigeon to tumble,- an action
  8614. which, as I have witnessed, is performed by young birds, that have
  8615. never seen a pigeon tumble. We may believe that some one pigeon showed
  8616. a slight tendency to this strange habit, and that the long-continued
  8617. selection of the best individuals in successive generations made
  8618. tumblers what they now are; and near Glasgow there are house-tumblers,
  8619. as I hear from Mr. Brent, which cannot fly eighteen inches high
  8620. without going head over heels. It may be doubted whether any one would
  8621. have thought of training a dog to point, had not some one dog
  8622. naturally shown a tendency in this line; and this is known
  8623. occasionally to happen, as I once saw, in a pure terrier: the act of
  8624. pointing is probably, as many have thought, only the exaggerated pause
  8625. of an animal preparing to spring on its prey. When the first
  8626. tendency to point was once displayed, methodical selection and the
  8627. inherited effects of compulsory training in each successive generation
  8628. would soon complete the work; and unconscious selection is still in
  8629. progress, as each man tries to procure, without intending to improve
  8630. the breed, dogs which stand and hunt best. On the other hand, habit
  8631. alone in some cases has sufficed; hardly any animal is more
  8632. difficult to tame than the young of the wild rabbit; scarcely any
  8633. animal is tamer than the young of the tame rabbit; but I can hardly
  8634. suppose that domestic rabbits have often been selected for tameness
  8635. alone; so that we must attribute at least the greater part of the
  8636. inherited change from extreme wildness to extreme tameness, to habit
  8637. and long-continued close confinement.
  8638.   Natural instincts are lost under domestication: a remarkable
  8639. instance of this is seen in those breeds of fowls which very rarely or
  8640. never become "broody," that is, never wish to sit on their eggs.
  8641. Familiarity alone prevents our seeing how largely and how
  8642. permanently the minds of our domestic animals have been modified. It
  8643. is scarcely possible to doubt that the love of man has become
  8644. instinctive in the dog. All wolves, foxes, jackals, and species of the
  8645. cat genus, when kept tame, are most eager to attack poultry, sheep,
  8646. and pigs; and this tendency has been found incurable in dogs which
  8647. have been brought home as puppies from countries such as Tierra del
  8648. Fuego and Australia, where the savages do not keep these domestic
  8649. animals. How rarely, on the other hand, do our civilised dogs, even
  8650. when quite young, require to be taught not to attack poultry, sheep,
  8651. and pigs! No doubt they occasionally do make an attack, and are then
  8652. beaten; and if not cured, they are destroyed; so that habit and some
  8653. degree of selection have probably concurred in civilising by
  8654. inheritance our dogs. On the other hand, young chickens have lost,
  8655. wholly by habit, that fear of the dog and cat which no doubt was
  8656. originally instinctive with them; for I am informed by Captain
  8657. Hutton that the young chickens of the parent-stock, the Gallus
  8658. bankiva, when reared in India under a hen, are at first excessively
  8659. wild. So it is with young pheasants reared in England under a hen.
  8660. It is not that chickens have lost all fear, but fear only of dogs
  8661. and cats, for if the hen gives the danger-chuckle, they will run (more
  8662. especially young turkeys) from under her, and conceal themselves in
  8663. the surrounding grass or thickets; and this is evidently done for
  8664. the instinctive purpose of allowing as we see in wild ground-birds,
  8665. their mother to fly away. But this instinct retained by our chickens
  8666. has become useless under domestication, for the mother-hen has
  8667. almost lost by disuse the power of flight.
  8668.   Hence, we may conclude, that under domestication instincts have been
  8669. acquired, and natural instincts have been lost, partly by habit, and
  8670. partly by man selecting and accumulating, during successive
  8671. generations, peculiar mental habits and actions, which at first
  8672. appeared from what we must in our ignorance call an accident. In
  8673. some cases compulsory habit alone has sufficed to produce inherited
  8674. mental changes; in other cases, compulsory habit has done nothing, and
  8675. all has been the result of selection, pursued both methodically and
  8676. unconsciously: but in most cases habit and selection have probably
  8677. concurred.
  8678.  
  8679.   Special Instincts
  8680.  
  8681.   We shall, perhaps, best understand how instincts in a state of
  8682. nature have become modified by selection by considering a few cases. I
  8683. will select only three,- namely, the instinct which leads the cuckoo
  8684. to lay her eggs in other birds' nests; the slave-making instinct of
  8685. certain ants; and the cell-making power of the hive-bee. These two
  8686. latter instincts have generally and justly been ranked by
  8687. naturalists as the most wonderful of all known instincts.
  8688.   Instincts of the Cuckoo.- It is supposed by some naturalists that
  8689. the more immediate cause of the instinct of the cuckoo is, that she
  8690. lays her eggs, not daily, but at intervals of two or three days; so
  8691. that, if she were to make her own nest and sit on her own eggs those
  8692. first laid would have to be left for some time unincubated, or there
  8693. would be eggs and young birds of different ages in the same nest. If
  8694. this were the case, the process of laying and hatching might be
  8695. inconveniently long, more especially as she migrates at a very early
  8696. period; and the first hatched young would probably have to be fed by
  8697. the male alone. But the American cuckoo is in this predicament; for
  8698. she makes her own nest, and has eggs and young successively hatched,
  8699. all at the same time. It has been both asserted and denied that the
  8700. American cuckoo occasionally lays her eggs in other birds' nests;
  8701. but I have lately heard from Dr. Merrell, of Iowa, that he once
  8702. found in Illinois a young cuckoo together with a young jay in the nest
  8703. of a blue jay (Garrulus cristatus); and as both were nearly full
  8704. feathered, there could be no mistake in their identification. I
  8705. could also give several instances of various birds which have been
  8706. known occasionally to lay their eggs in other birds' nests. Now let us
  8707. suppose that the ancient progenitor of our European cuckoo had the
  8708. habits of the American cuckoo, and that she occasionally laid an egg
  8709. in another bird's nest. If the old bird profited by this occasional
  8710. habit through being enabled to migrate earlier or through any other
  8711. cause; or if the young were made more vigorous by advantage being
  8712. taken of the mistaken instinct of another species than when reared
  8713. by their own mother, encumbered as she could hardly fail to be by
  8714. having eggs and young of different ages at the same time; then the old
  8715. birds or the fostered young would gain an advantage. And analogy would
  8716. lead us to believe, that the young thus reared would be apt to
  8717. follow by inheritance the occasional and aberrant habit of their
  8718. mother, and in their turn would be apt to lay their eggs in other
  8719. birds' nests, and thus be more successful in rearing their young. By a
  8720. continued process of this nature, I believe that the strange
  8721. instinct of our cuckoo has been generated. It has, also, recently been
  8722. ascertained on sufficient evidence, by Adolf Muller, that the cuckoo
  8723. occasionally lays her eggs on the bare ground, sits on them, and feeds
  8724. her young. This rare event is probably a case of reversion to the
  8725. long-lost, aboriginal instinct of nidification.
  8726.   It has been objected that I have not noticed other related instincts
  8727. and adaptations of structure in the cuckoo, which are spoken of as
  8728. necessarily co-ordinated. But in all cases, speculation on an instinct
  8729. known to us only in a single species, is useless, for we have hitherto
  8730. had no facts to guide us. Until recently the instincts of the European
  8731. and of the nonparasitic American cuckoo alone were known. now, owing
  8732. to Mr. Ramsay's observations, we have learnt something about three
  8733. Australian species, which lay their eggs in other birds' nests. The
  8734. chief points to be referred to are three: first, that the common
  8735. cuckoo, with rare exceptions, lays only one egg in a nest, so that the
  8736. large and voracious young bird receives ample food. Secondly, that the
  8737. eggs are remarkably small, not exceeding those of the skylark,- a bird
  8738. about one-fourth as large as the cuckoo. That the small size of the
  8739. egg is a real cause of adaptation we may infer from the fact of the
  8740. non-parasitic American cuckoo laying full-sized eggs. Thirdly, that
  8741. the young cuckoo, soon after birth, has the instinct, the strength,
  8742. and a properly shaped back for ejecting its foster-brothers, which
  8743. then perish from cold and hunger. This has been boldly called a
  8744. beneficent arrangement, in order that the young cuckoo may get
  8745. sufficient food, and that its foster-brothers may perish before they
  8746. had acquired much feeling!
  8747.   Turning now to the Australian species; though these birds
  8748. generally lay only one egg in a nest, it is not rare to find two or
  8749. even three eggs in the same nest. In the bronze cuckoo the eggs vary
  8750. greatly in size, from eight to ten times in length. Now if it had been
  8751. of an advantage to this species to have laid eggs even smaller than
  8752. those now laid, so as to have deceived certain foster-parents, or,
  8753. as is more probable, to have been hatched within a shorter period (for
  8754. it is asserted that there is a relation between the size of eggs and
  8755. the period of their incubation), then there is no difficulty in
  8756. believing that a race or species might have been formed which would
  8757. have laid smaller and smaller eggs; for these would have been more
  8758. safely hatched and reared. Mr. Ramsay remarks that two of the
  8759. Australian cuckoos, when they lay their eggs in an open nest, manifest
  8760. a decided preference for nests containing eggs similar in colour to
  8761. their own. The European species apparently manifests some tendency
  8762. towards a similar instinct, but not rarely departs from it, as is
  8763. shown by her laying her dull and pale-coloured eggs in the nest of the
  8764. Hedge-warbler with bright greenish-blue eggs. Had our cuckoo
  8765. invariably displayed the above instinct, it would assuredly have
  8766. been added to those which it is assumed must all have been acquired
  8767. together. The eggs of the Australian bronze cuckoo vary, according
  8768. to Mr. Ramsay, to an extraordinary degree in colour; so that in this
  8769. respect, as well as in size, natural selection might have secured
  8770. and fixed any advantageous variation.
  8771.   In the case of the European cuckoo, the offspring of the
  8772. foster-parents are commonly ejected from the nest within three days
  8773. after the cuckoo is hatched; and as the latter at this age is in a
  8774. most helpless condition, Mr. Gould was formerly inclined to believe
  8775. that the act of ejection was performed by the foster-parents
  8776. themselves. But he has now received a trustworthy account of a young
  8777. cuckoo which was actually seen, whilst still blind and not able even
  8778. to hold up its own head, in the act of ejecting its foster-brothers.
  8779. One of these was replaced in the nest by the observer, and was again
  8780. thrown out. With respect to the means by which this strange and odious
  8781. instinct was acquired, if it were of great importance for the young
  8782. cuckoo, as is probably the case, to receive as much food as possible
  8783. soon after birth, I can see no special difficulty in its having
  8784. gradually acquired, during successive generations, the blind desire,
  8785. the strength, and structure necessary for the work of ejection; for
  8786. those young cuckoos which had such habits and structure best developed
  8787. would be the most securely reared. The first step towards the
  8788. acquisition of the proper instinct might have been more
  8789. unintentional restlessness on the part of the young bird, when
  8790. somewhat advanced in age and strength; the habit having been
  8791. afterwards improved, and transmitted to an earlier age. I can see no
  8792. more difficulty in this, than in the unhatched young of other birds
  8793. acquiring the instinct to break through their own shells;- or than
  8794. in young snakes acquiring in their upper jaws, as Owen has remarked, a
  8795. transitory sharp tooth for cutting through the tough egg-shell. For if
  8796. each part is liable to individual variations at all ages, and the
  8797. variations tend to be inherited at a corresponding or earlier age,-
  8798. propositions which cannot be disputed,- then the instincts and
  8799. structure of the young could be slowly modified as surely as those
  8800. of the adult; and both cases must stand or fall together with the
  8801. whole theory of natural selection.
  8802.   Some species of Molothrus, a widely distinct genus of American
  8803. birds, allied to our starlings, have parasitic habits like those of
  8804. the cuckoo; and the species present an interesting gradation in the
  8805. perfection of their instincts. The sexes of Molothrus badius are
  8806. stated by an excellent observer, Mr. Hudson, sometimes to live
  8807. promiscuously together in flocks, and sometimes to pair. They either
  8808. build a nest of their own, or seize on one belonging to some other
  8809. bird, occasionally throwing out the nestlings of the stranger. They
  8810. either lay their eggs in the nest thus appropriated, or oddly enough
  8811. build one for themselves on the top of it. They usually sit on their
  8812. own eggs and rear their own young; but Mr. Hudson says it is
  8813. probable that they are occasionally parasitic, for he has seen the
  8814. young of this species following old birds of a distinct kind and
  8815. clamouring to be fed by them. The parasitic habits of another
  8816. species of Molothrus, the M. bonariensis, are much more highly
  8817. developed than those of the last, but are still far from perfect. This
  8818. bird, as far as it is known, invariably lays its eggs in the nests
  8819. of strangers; but it is remarkable that several together sometimes
  8820. commence to build an irregular untidy nest of their own, placed in
  8821. singularly ill-adapted situations, as on the leaves of a large
  8822. thistle. They never, however, as far as Mr. Hudson has ascertained,
  8823. complete a nest for themselves. They often lay so many eggs- from
  8824. fifteen to twenty- in the same foster-nest, that few or none can
  8825. possibly be hatched. They have, moreover, the extraordinary habit of
  8826. pecking holes in the eggs, whether of their own species or of their
  8827. foster-parents, which they find in the appropriated nests. They drop
  8828. also many eggs on the bare ground, which are thus wasted. A third
  8829. species, the M. pecoris of North America, has acquired instincts as
  8830. perfect as those of the cuckoo, for it never lays more than one egg in
  8831. a foster-nest, so that the young bird is securely reared. Mr. Hudson
  8832. is a strong disbeliever in evolution, but he appears to have been so
  8833. much struck by the imperfect instincts of the Molothrus bonariensis
  8834. that he quotes my words, and asks, "Must we consider these habits, not
  8835. as especially endowed or created instincts, but as small
  8836. consequences of one general law, namely, transition?"
  8837.   Various birds, as has already been remarked, occasionally lay
  8838. their eggs in the nest of other birds. This habit is not very uncommon
  8839. with the Gallinaceae, and throws some light on the singular instinct
  8840. of the ostrich. In this family several hen-birds unite and lay first a
  8841. few eggs in one nest and then in another; and these are hatched by the
  8842. males. This instinct may probably be accounted for by the fact of
  8843. the hens laying a large number of eggs, but, as with the cuckoo, at
  8844. intervals of two or three days. The instinct, however, of the American
  8845. ostrich, as in the case of the Molothrus bonariensis, has not as yet
  8846. been perfected; for a surprising number of eggs lie strewed over the
  8847. plains, so that in one day's hunting I picked up no less than twenty
  8848. lost and wasted eggs.
  8849.   Many bees are parasitic, and regularly lay their eggs in the nests
  8850. of other kinds of bees. This case is more remarkable than that of
  8851. the cuckoo; for these bees have not only had their instincts but their
  8852. structure modified in accordance with their parasitic habits; for they
  8853. do not possess the pollen-collecting apparatus which would have been
  8854. indispensable if they had stored up food for their own young. Some
  8855. species of Sphegidea (wasp-like insects) are likewise parasitic; and
  8856. M. Fabre has lately shown good reason for believing that, although the
  8857. Tachytes nigra generally makes its own burrow and stores it with
  8858. paralysed prey for its own larvae, yet that, when this insect finds
  8859. a burrow already made and stored by another species, it takes
  8860. advantage of the prize and becomes for the occasion parasitic. In this
  8861. case, as with that of the Molothrus or cuckoo, I can see no difficulty
  8862. in natural selection making an occasional habit permanent, if of
  8863. advantage to the species, and if the insect whose nest and stored food
  8864. are feloniously appropriated, be not thus exterminated.
  8865.   Slave-making instinct.- This remarkable instinct was first
  8866. discovered in the Formica (Polyerges) rufescens by Pierre Huber, a
  8867. better observer even than his celebrated father. This ant is
  8868. absolutely dependent on its slaves; without their aid, the species
  8869. would certainly become extinct in a single year. The males and fertile
  8870. female do no work of any kind, and the workers or sterile females,
  8871. though most energetic and courageous in capturing slaves, do no
  8872. other work. They are incapable of making their own nests, or of
  8873. feeding their own larvae. When the old nest is found inconvenient, and
  8874. they have to migrate, it is the slaves which determine the
  8875. migration, and actually carry their masters in their jaws. So
  8876. utterly helpless are the masters, that when Huber shut up thirty of
  8877. them without a slave, but with plenty of the food which they like
  8878. best, and with their own larvae and pupae to stimulate them to work,
  8879. they did nothing; they could not even feed themselves, and many
  8880. perished of hunger. Huber then introduced a single slave (F. fusca),
  8881. and she instantly set to work, fed and saved the survivors; made
  8882. some cells and tended the larvae, and put all to rights. What can be
  8883. more extraordinary than these well-ascertained facts? If we had not
  8884. known of any other slave-making ant, it would have been hopeless to
  8885. speculate how so wonderful an instinct could have been perfected.
  8886.   Another species, Formica sanguinea, was likewise first discovered by
  8887. P. Huber to be a slave-making ant. This species is found in the
  8888. southern parts of England, and its habits have been attended to by Mr.
  8889. F. Smith, of the British Museum, to whom I am much indebted for
  8890. information on this and other subjects. Although fully trusting to the
  8891. statements of Huber and Mr. Smith, I tried to approach the subject
  8892. in a sceptical frame of mind, as any one may well be excused for
  8893. doubting the existence of so extraordinary an instinct as that of
  8894. making slaves. Hence, I will give the observations which I made in
  8895. some little detail. I opened fourteen nests of F. sanguinea, and found
  8896. a few slaves in all. Males and fertile females of the slave species
  8897. (F. fusca) are found only in their own proper communities, and have
  8898. never been observed in the nests of F. sanguinea. The slaves are black
  8899. and not above half the size of their red masters, so that the contrast
  8900. in their appearance is great. When the nest is slightly disturbed, the
  8901. slaves occasionally come out, and like their masters are much agitated
  8902. and defend the nest: when the nest is much disturbed, and the larvae
  8903. and pupae are exposed, the slaves work energetically together with
  8904. their masters in carrying them away to a place of safety. Hence, it is
  8905. clear, that the slaves feel quite at home. During the months of June
  8906. and July, on three successive years, I watched for many hours
  8907. several nests in Surrey and Sussex, and never saw a slave either leave
  8908. or enter a nest. As, during these months, the slaves are very few in
  8909. number, I thought that they might behave differently when more
  8910. numerous; but Mr. Smith informs me that he has watched the nests at
  8911. various hours during May, June, and August, both in Surrey and
  8912. Hampshire, and has never seen the slaves, though present in large
  8913. numbers in August, either leave or enter the nest. Hence he
  8914. considers them as strictly household slaves. The masters, on the other
  8915. hand, may be constantly seen bringing in materials for the nest, and
  8916. food of all kinds. During the year 1860, however, in the month of
  8917. July, I came across a community with an unusually large stock of
  8918. slaves, and I observed a few slaves mingled with their masters leaving
  8919. the nest, and marching along the same road to a tall
  8920. Scotch-fir-tree, twenty-five yards distant, which they ascended
  8921. together, probably in search of aphides or cocci. According to
  8922. Huber, who had ample opportunities for observation, the slaves in
  8923. Switzerland habitually work with their masters in making the nest, and
  8924. they alone open and close the doors in the morning and evening; and,
  8925. as Huber expressly states, their principal office is to search for
  8926. aphides. This difference in the usual habits of the masters and slaves
  8927. in the two countries, probably depends merely on the slaves being
  8928. captured in greater numbers in Switzerland than in England.
  8929.   One day I fortunately witnessed a migration of F. sanguinea from one
  8930. nest to another, and it was a most interesting spectacle to behold the
  8931. masters carefully carrying their slaves in their jaws instead of being
  8932. carried by them, as in the case of F. rufescens. Another day my
  8933. attention was struck by about a score of the slave-makers haunting the
  8934. same spot, and evidently not in search of food; they approached and
  8935. were vigorously repulsed by an independent community of the
  8936. slave-species (F. fusca); sometimes as many as three of these ants
  8937. clinging to the legs of the slavemaking F. sanguinea. The latter
  8938. ruthlessly killed their small opponents, and carried their dead bodies
  8939. as food to their nest, twenty-nine yards distant; but they were
  8940. prevented from getting any pupae to rear as slaves. I then dug up a
  8941. small parcel of the pupae of F. fusca from another nest, and put
  8942. them down on a bare spot near the place of combat; they were eagerly
  8943. seized and carried off by the tyrants, who perhaps fancied that, after
  8944. all, they had been victorious in their late combat.
  8945.   At the same time I laid on the same place a small parcel of the
  8946. pupae of another species, F. flava, with a few of these little
  8947. yellow ants still clinging to the fragments of their nest. This
  8948. species is sometimes, though rarely, made into slaves, as has been
  8949. described by Mr. Smith. Although so small a species, it is very
  8950. courageous, and I have seen it ferociously attack other ants. In one
  8951. instance I found to my surprise an independent community of F. flava
  8952. under a stone beneath a nest of the slavemaking F. sanguinea; and when
  8953. I had accidentally disturbed both nests, the little ants attacked
  8954. their big neighbours with surprising courage. Now I was curious to
  8955. ascertain whether F. sanguinea could distinguish the pupae of F.
  8956. fusca, which they habitually make into slaves, from those of the
  8957. little and furious F. flava, which they rarely capture, and it was
  8958. evident that they did at once distinguish them; for we have seen
  8959. that they eagerly and instantly seized the pupae of F. fusca,
  8960. whereas they were much terrified when they came across the pupae or
  8961. even the earth from the nest, of F. flava, and quickly ran away; but
  8962. in about a quarter of an hour, shortly after all the little yellow
  8963. ants had crawled away, they took heart and carried off the pupae.
  8964.   One evening I visited another community of F. sanguinea, and found a
  8965. number of these ants returning home and entering their nests, carrying
  8966. the dead bodies of F. fusca (showing that it was not a migration)
  8967. and numerous pupae. I traced a long file of ants burthened with booty,
  8968. for about forty yards back, to a very thick clump of heath, whence I
  8969. saw the last individual of F. sanguinea emerge, carrying a pupa; but I
  8970. was not able to find the desolated nest in the thick heath. The
  8971. nest, however, must have been close at hand, for two or three
  8972. individuals of F. fusca were rushing about in the greatest
  8973. agitation, and one was perched motionless with its own pupa in its
  8974. mouth on the top of a spray of heath, an image of despair over its
  8975. ravaged home.
  8976.   Such are the facts, though they did not need confirmation by me,
  8977. in regard to the wonderful instinct of making slaves. Let it be
  8978. observed what a contrast the instinctive habits of F. sanguinea
  8979. present with those of the continental F. rufescens. The latter does
  8980. not build its own nest, does not determine its own migrations, does
  8981. not collect food for itself or its young, and cannot even feed itself:
  8982. it is absolutely dependent on its numerous slaves. Formica
  8983. sanguinea, on the other hand, possesses much fewer slaves, and in
  8984. the early part of the summer extremely few: the masters determine when
  8985. and where a new nest shall be formed, and when they migrate, the
  8986. masters carry the slaves. Both in Switzerland and England the slaves
  8987. seem to have the exclusive care of the larvae, and the masters alone
  8988. go on slave-making expeditions. In Switzerland the slaves and
  8989. masters work together, making and bringing materials for the nest
  8990. both, but chiefly the slaves, tend, and milk, as it may be called,
  8991. their aphides; and thus both collect food for the community. In
  8992. England the masters alone usually leave the nest to collect building
  8993. materials and food for themselves, their slaves and larvae. So that
  8994. the masters in this country receive much less service from their
  8995. slaves than they do in Switzerland.
  8996.   By what steps the instinct of F. sanguinea originated I will not
  8997. pretend to conjecture. But as ants which are not slave-makers will, as
  8998. I have seen, carry off the pupae of other species, if scattered near
  8999. their nests, it is possible that such pupae originally stored as
  9000. food might become developed; and the foreign ants thus unintentionally
  9001. reared would then follow their proper instincts, and do what work they
  9002. could. If their presence proved useful to the species which had seized
  9003. them- if it were more advantageous to this species to capture
  9004. workers than to procreate them- the habit of collecting pupae,
  9005. originally for food, might by natural selection be strengthened and
  9006. rendered permanent for the very different purpose of raising slaves.
  9007. When the instinct was once acquired, if carried out to a much less
  9008. extent even than in our British F. sanguinea, which, as we have
  9009. seen, is less aided by its slaves than the same species in
  9010. Switzerland, natural selection might increase and modify the instinct-
  9011. always supposing each modification to be of use to the species-
  9012. until an ant was formed as abjectly dependent on its slaves as is
  9013. the Formica rufescens.
  9014.   Cell-making instinct of the Hive-Bee.- I will not here enter on
  9015. minute details on this subject, but will merely give an outline of the
  9016. conclusions at which I have arrived. He must be a dull man who can
  9017. examine the exquisite structure of a comb, so beautifully adapted to
  9018. its end, without enthusiastic admiration. We hear from
  9019. mathematicians that bees have practically solved a recondite
  9020. problem, and have made their cells of the proper shape to hold the
  9021. greatest possible amount of honey, with the least possible consumption
  9022. of precious wax in their construction. It has been remarked that a
  9023. skilful workman with fitting tools and measures, would find it very
  9024. difficult to make cells of wax of the true form, though this is
  9025. effected by a crowd of bees working in a dark hive. Granting
  9026. whatever instincts you please, it seems at first quite inconceivable
  9027. how they can make all the necessary angles and planes, or even
  9028. perceive when they are correctly made. But the difficulty is not
  9029. nearly so great as it at first appears: all this beautiful work can be
  9030. shown, I think, to follow from a few simple instincts.
  9031.   I was led to investigate this subject by Mr. Waterhouse, who has
  9032. shown that the form of the cell stands in close relation to the
  9033. presence of adjoining cells; and the following view may, perhaps, be
  9034. considered only as a modification of this theory. Let us look to the
  9035. great principle of gradation, and see whether Nature does not reveal
  9036. to us her method of work. At one end of a short series we have
  9037. humble-bees, which use their old cocoons to hold honey, sometimes
  9038. adding to them short tubes of wax, and likewise making separate and
  9039. very irregular rounded cells of wax. At the other end of the series we
  9040. have the cells of the hive-bee, placed in a double layer: each cell,
  9041. as is well known, is an hexagonal prism, with the basal edges of its
  9042. six sides bevelled so as to join an inverted pyramid, of three rhombs.
  9043. These rhombs have certain angles, and the three which form the
  9044. pyramidal base of a single cell on one side of the comb enter into the
  9045. composition of the bases of three adjoining cells on the opposite
  9046. side. In the series between the extreme perfection of the cells of the
  9047. hive-bee and the simplicity of those of the humble-bee we have the
  9048. cells of the Mexican Melipona domestica, carefully described and
  9049. figured by Pierre Huber. The Melipona itself is intermediate in
  9050. structure between the hive and humble-bee, but more nearly related
  9051. to the latter; it forms a nearly regular waxen comb of cylindrical
  9052. cells, in which the young are hatched, and, in addition, some large
  9053. cells of wax for holding honey. These latter cells are nearly
  9054. spherical and of nearly equal sizes, and are aggregated into an
  9055. irregular mass. But the important point to notice is, that these cells
  9056. are always made at that degree of nearness to each other that they
  9057. would have intersected or broken into each other if the spheres had
  9058. been completed; but this is never permitted, the bees building
  9059. perfectly flat walls of wax between the spheres which thus tend to
  9060. intersect. Hence, each cell consists of an outer spherical portion,
  9061. and of two, three, or more flat surfaces, according as the cell
  9062. adjoins two, three, or more other cells. When one cell rests on
  9063. three other cells, which, from the spheres being nearly of the same
  9064. size, is very frequently and necessarily the case, the three flat
  9065. surfaces are united into a pyramid; and this pyramid, as Huber has
  9066. remarked, is manifestly a gross imitation of the three-sided pyramidal
  9067. base of the cell of the hive-bee. As in the cells of the hive-bee,
  9068. so here, the three plane surfaces in any one cell necessarily enter
  9069. into the construction of three adjoining cells. It is obvious that the
  9070. Melipona saves wax, and what is more important, labour, by this manner
  9071. of building; for the flat walls between the adjoining cells are not
  9072. double, but are of the same thickness as the outer spherical portions,
  9073. and yet each flat portion forms a part of two cells.
  9074.   Reflecting on this case, it occurred to me that if the Melipona
  9075. had made its spheres at some given distance from each other, and had
  9076. made them of equal sizes and had arranged them symmetrically in a
  9077. double layer, the resulting structure would have been as perfect as
  9078. the comb of the hive-bee. Accordingly I wrote to Professor Miller of
  9079. Cambridge, and this geometer has kindly read over the following
  9080. statement, drawn up from his information, and tells me that it is
  9081. strictly correct:-
  9082.   If a number of equal squares be described with their centres
  9083. placed in two parallel layers; with the centre of each sphere at the
  9084. distance of radius X the square root of 2, or radius X 1.41421 (or
  9085. at some lesser distance), from the centres of the six surrounding
  9086. spheres in the same layer; and at the same distance from the centres
  9087. of the adjoining spheres in the other and parallel layer; then, if
  9088. planes of intersection between the several spheres in both layers be
  9089. formed, there will result a double layer of hexagonal prisms united
  9090. together by pyramidal bases formed of three rhombs; and the rhombs and
  9091. the sides of the hexagonal prisms will have every angle identically
  9092. the same with the best measurements which have been made of the
  9093. cells of the hive-bee. But I hear from Prof. Wyman, who has made
  9094. numerous careful measurements, that the accuracy of the workmanship of
  9095. the bee has been greatly exaggerated; so much so, that whatever the
  9096. typical form of the cell may be, it is rarely, if ever, realised.
  9097.   Hence we may safely conclude that, if we could slightly modify the
  9098. instincts already possessed by the Melipona, and in themselves not
  9099. very wonderful, this bee would make a structure as wonderfully perfect
  9100. as that of the hive-bee. We must suppose that Melipona to have the
  9101. power of forming her cells truly spherical, and of equal sizes, and
  9102. this would not be very surprising, seeing that she already does so
  9103. to a certain extent, and seeing what perfectly cylindrical burrows
  9104. many insects make in wood, apparently by turning round on a fixed
  9105. point. We must suppose the Melipona to arrange her cells in level
  9106. layers, as she already does her cylindrical cells; and we must further
  9107. suppose, and this is the greatest difficulty, that she can somehow
  9108. judge accurately at what distance to stand from her fellow-labourers
  9109. when several are making their spheres; but she is already so far
  9110. enabled to judge of distance, that she always describes her spheres so
  9111. as to intersect to a certain extent; and then she unites the points of
  9112. intersection by perfectly flat surfaces. By such modifications of
  9113. instincts which in themselves are not very wonderful,- hardly more
  9114. wonderful than those which guide a bird to make its nest,- I believe
  9115. that the hive-bee has acquired, through natural selection, her
  9116. inimitable architectural powers.
  9117.   But this theory can be tested by experiment. Following the example
  9118. of Mr. Tegetmeier, I separated two combs, and put between them a long,
  9119. thick, rectangular strip of wax: the bees instantly began to
  9120. excavate minute circular pits in it; and as they deepened these little
  9121. pits, they made them wider and wider until they were converted into
  9122. shallow basins, appearing to the eye perfectly true or parts of a
  9123. sphere, and of about the diameter of a cell. It was most interesting
  9124. to observe that, wherever several bees had begun to excavate these
  9125. basins near together, they had begun their work at such a distance
  9126. from each other, that by the time the basins had acquired the above
  9127. stated width (i.e. about the width of an ordinary cell), and were in
  9128. depth about one-sixth of the diameter of the sphere of which they
  9129. formed a part, the rims of the basins intersected or broke into each
  9130. other. As soon as this occurred, the bees ceased to excavate, and
  9131. began to build up flat walls of wax on the lines of intersection
  9132. between the basins, so that each hexagonal prism was built upon the
  9133. scalloped edge of a smooth basin, instead of on the straight edges
  9134. of a three-sided pyramid as in the case of ordinary cells.
  9135.   I then put into the hive, instead of a thick, rectangular piece of
  9136. wax, a thin and narrow, knife-edged ridge, coloured with vermilion.
  9137. The bees instantly began on both sides to excavate little basins
  9138. near to each other, in the same way as before; but the ridge of wax
  9139. was so thin, that the bottoms of the basins, if they had been
  9140. excavated to the same depth as in the former experiment, would have
  9141. broken into each other from the opposite sides. The bees, however, did
  9142. not suffer this to happen, and they stopped their excavations in due
  9143. time; so that the basins, as soon as they had been a little
  9144. deepened, came to have flat bases; and these flat bases, formed by
  9145. thin little plates of the vermilion wax left ungnawed, were
  9146. situated, as far as the eye could judge, exactly along the planes of
  9147. imaginary intersection between the basins on the opposite sides of the
  9148. ridge of wax. In some parts, only small portions, in other parts,
  9149. large portions of a rhombic plate were thus left between the opposed
  9150. basins, but the work, from the unnatural state of things, had not been
  9151. neatly performed. The bees must have worked at very nearly the same
  9152. rate in circularly gnawing away and deepening the basins on both sides
  9153. of the ridge of vermilion wax, in order to have thus succeeded in
  9154. leaving flat plates between the basins, by stopping work at the planes
  9155. of intersection.
  9156.   Considering how flexible thin wax is, I do not see that there is any
  9157. difficulty in the bees, whilst at work on the two sides of a strip
  9158. of wax, perceiving when they have gnawed the wax away to the proper
  9159. thinness, and then stopping their work. In ordinary combs it has
  9160. appeared to me that the bees do not always succeed in working at
  9161. exactly the same rate from the opposite sides; for I have noticed
  9162. half-completed rhombs at the base of a just commenced cell, which were
  9163. slightly concave on one side, where I suppose that the bees had
  9164. excavated too quickly, and convex on the opposed side where the bees
  9165. had worked less quickly. In one well-marked instance, I put the comb
  9166. back into the hive, and allowed the bees to go on working for a
  9167. short time, and again examined the cell, and I found that the
  9168. rhombic plate had been completed, and had become perfectly flat: it
  9169. was absolutely impossible, from the extreme thinness of the little
  9170. plate, that they could have effected this by gnawing away the convex
  9171. side; and I suspect that the bees in such cases stand on opposite
  9172. sides and push and bend the ductile and warm wax (which as I have
  9173. tried is easily done) into its proper intermediate plane, and thus
  9174. flatten it.
  9175.   From the experiment of the ridge of vermilion wax we can see that,
  9176. if the bees were to build for themselves a thin wall of wax, they
  9177. could make their cells of the proper shape, by standing at the
  9178. proper distance from each other, by excavating at the same rate, and
  9179. by endeavouring to make equal spherical hollows, but never allowing
  9180. the spheres to break into each other. Now bees, as may be clearly seen
  9181. by examining the edge of a growing comb, do make a rough,
  9182. circumferential wall or rim all round the comb; and they gnaw this
  9183. away from the opposite sides, always working circularly as they deepen
  9184. each cell. They do not make the whole three-sided pyramidal base of
  9185. any one cell at the same time, but only that one rhombic plate which
  9186. stands on the extreme growing margin, or the two plates, as the case
  9187. may be; and they never complete the upper edges of the rhombic plates,
  9188. until the hexagonal walls are commenced. Some of these statements
  9189. differ from those made by the justly celebrated elder Huber, but I
  9190. am convinced of their accuracy; and if I had space, I would show
  9191. that they are conformable with my theory.
  9192.   Huber's statement that the very first cell is excavated out of a
  9193. little parallel-sided wall of wax, is not, as far as I have seen,
  9194. strictly correct; the first commencement having always been a little
  9195. hood of wax; but I will not here enter on details. We see how
  9196. important a part excavation plays in the construction of the cells;
  9197. but it would be a great error to suppose that the bees cannot build up
  9198. a rough wall of wax in the proper position- that is, along the plane
  9199. of intersection between two adjoining spheres. I have several
  9200. specimens showing clearly that they can do this. Even in the rude
  9201. circumferential rim or wall of wax round a growing comb, flexures
  9202. may sometimes be observed, corresponding in position to the planes
  9203. of the rhombic basal plates of future cells. But the rough wall of wax
  9204. has in every case to be finished off, by being largely gnawed away
  9205. on both sides. The manner in which the bees build is curious; they
  9206. always make the first rough wall from ten to twenty times thicker than
  9207. the excessively thin finished wall of the cell, which will
  9208. ultimately be left. We shall understand how they work, by supposing
  9209. masons first to pile up a broad ridge of cement, and then to begin
  9210. cutting it away equally on both sides near the ground, till a
  9211. smooth, very thin wall is left in the middle; the masons always piling
  9212. up the cut-away cement, and adding fresh cement on the summit of the
  9213. ridge. We shall thus have a thin wall steadily growing upward but
  9214. always crowned by a gigantic coping. From all the cells, both those
  9215. just commenced and those completed, being thus crowned by a strong
  9216. coping of wax, the bees can cluster and crawl over the comb without
  9217. injuring the delicate hexagonal walls. These walls, as Professor
  9218. Miller has kindly ascertained for me, vary greatly in thickness;
  9219. being, on an average of twelve measurements made near the border of
  9220. the comb, 1/352nd of an inch in thickness; whereas the basal
  9221. rhomboidal plates are thicker, nearly in the proportion of three to
  9222. two, having a mean thickness, from twenty-one measurements, of 1/229th
  9223. of an inch. By the above singular manner of building, strength is
  9224. continually given to the comb, with the utmost ultimate economy of
  9225. wax.
  9226.   It seems at first to add to the difficulty of understanding how
  9227. the cells are made, that a multitude of bees all work together; one
  9228. bee after working a short time at one cell going to another, so
  9229. that, as Huber has stated, a score of individuals work even at the
  9230. commencement of the first cell. I was able practically to show this
  9231. fact, by covering the edges of the hexagonal walls of a single cell,
  9232. or the extreme margin of the circumferential rim of a growing comb,
  9233. with an extremely thin layer of melted vermilion wax; and I invariably
  9234. found that the colour was most delicately diffused by the bees- as
  9235. delicately as a painter could have done it with his brush- by atoms of
  9236. the coloured wax having been taken from the spot on which it had
  9237. been placed, and worked into the growing edges of the cells all round.
  9238. The work of construction seems to be a sort of balance struck
  9239. between many bees, all instinctively standing at the same relative
  9240. distance from each other, all trying to sweep equal spheres, and
  9241. then building up, or leaving ungnawed, the planes of intersection
  9242. between these spheres. It was really curious to note in cases of
  9243. difficulty, as when two pieces of comb met at an angle, how often
  9244. the bees would pull down and rebuild in different ways the same
  9245. cell, sometimes recurring to a shape which they had at first rejected.
  9246.   When bees have a place on which they can stand in their proper
  9247. positions for working,- for instance, on a slip of wood, placed
  9248. directly under the middle of a comb growing downwards, so that the
  9249. comb has to be built over one face of the slip- in this case the
  9250. bees can lay the foundations of one wall of a new hexagon, in its
  9251. strictly proper place, projecting beyond the other completed cells. It
  9252. suffices that the bees should be enabled to stand at their proper
  9253. relative distances from each other and from the walls of the last
  9254. completed cells, and then, by striking imaginary spheres, they can
  9255. build up a wall intermediate between two adjoining spheres; but, as
  9256. far as I have seen, they never gnaw away and finish off the angles
  9257. of a cell till a large part both of that cell and of the adjoining
  9258. cells has been built. This capacity in bees of laying down under
  9259. certain circumstances a rough wall in its proper place between two
  9260. just-commenced cells, is important, as it bears on a fact, which seems
  9261. at first subversive of the foregoing theory; namely, that the cells on
  9262. the extreme margin of wasp-combs are sometimes strictly hexagonal; but
  9263. I have not space here to enter on this subject. Nor does there seem to
  9264. me any great difficulty in a single insect (as in the case of a
  9265. queen-wasp) making hexagonal cells, if she were to work alternately on
  9266. the inside and outside of two or three cells commenced at the same
  9267. time, always standing at the proper relative distance from the parts
  9268. of the cells just begun, sweeping spheres or cylinders, and building
  9269. up intermediate planes.
  9270.   As natural selection acts only by the accumulation of slight
  9271. modifications of structure or instinct, each profitable to the
  9272. individual under its conditions of life, it may reasonably be asked,
  9273. how a long and graduated succession of modified architectural
  9274. instincts, all tending towards the present perfect plan of
  9275. construction, could have profited the progenitors of the hive-bee? I
  9276. think the answer is not difficult: cells constructed like those of the
  9277. bee or the wasp gain in strength, and save much in labour and space,
  9278. and in the materials of which they are constructed. With respect to
  9279. the formation of wax, it is known that bees are often hard pressed
  9280. to get sufficient nectar, and I am informed by Mr. Tegetmeier that
  9281. it has been experimentally proved that from twelve to fifteen pounds
  9282. of dry sugar are consumed by a hive of bees for the secretion of a
  9283. pound of wax; so that a prodigious quantity of fluid nectar must be
  9284. collected and consumed by the bees in a hive for the secretion of
  9285. the wax necessary for the construction of their combs. Moreover,
  9286. many bees have to remain idle for many days during the process of
  9287. secretion. A large store of honey is indispensable to support a
  9288. large stock of bees during the winter; and the security of the hive is
  9289. known mainly to depend on a large number of bees being supported.
  9290. Hence the saving of wax by largely saving honey and the time
  9291. consumed in collecting the honey must be an important element of
  9292. success to any family of bees. Of course the success of the species
  9293. may be dependent on the number of its enemies, or parasites, or on
  9294. quite distinct causes, and so be altogether independent of the
  9295. quantity of honey which the bees can collect. But let us suppose
  9296. that this latter circumstance determined, as it probably often has
  9297. determined, whether a bee allied to our humble-bees could exist in
  9298. large numbers in any country; and let us further suppose that the
  9299. community lived through the winter, and consequently required a
  9300. store of honey: there can in this case be no doubt that it would be an
  9301. advantage to our imaginary humble-bee if a slight modification in
  9302. her instincts led her to make her waxen cells near together, so as
  9303. to intersect a little; for a wall in common even to two adjoining
  9304. cells would save some little labour and wax. Hence it would
  9305. continually be more and more advantageous to our humble-bees, if
  9306. they were to make their cells more and more regular, nearer
  9307. together, and aggregated into a mass, like the cells of the
  9308. Melipona; for in this case a large part of the bounding surface of
  9309. each cell would serve to bound the adjoining cells, and much labour
  9310. and wax would be saved. Again, from the same cause, it would be
  9311. advantageous to the Melipona, if she were to make her cells closer
  9312. together, and more regular in every way than at present; for then,
  9313. as we have seen, the spherical surfaces would wholly disappear and
  9314. be replaced by plane surfaces; and the Melipona would make a comb as
  9315. perfect as that of the hive-bee. Beyond this stage of perfection in
  9316. architecture, natural selection could not lead; for the comb of the
  9317. hive-bee, as far as we can see, is absolutely perfect in economising
  9318. labour and wax.
  9319.   Thus, as I believe, the most wonderful of all known instincts,
  9320. that of the hive-bee, can be explained by natural selection having
  9321. taken advantage of numerous, successive, slight modifications of
  9322. simpler instincts; natural selection having, by slow degrees, more and
  9323. more perfectly led the bees to sweep equal spheres at a given distance
  9324. from each other in a double layer, and to build up and excavate the
  9325. wax along the planes of intersection; the bees, of course, no more
  9326. knowing that they swept their spheres at one particular distance
  9327. from each other, than they know what are the several  angles of the
  9328. hexagonal prisms and of the basal rhombic plates; the motive power
  9329. of the process of natural selection having been the construction of
  9330. cells of due strength and of the proper size and shape for the larvae,
  9331. this being effected with the greatest possible economy of labour and
  9332. wax; that individual swarm which thus made the best cells with least
  9333. labour, and least waste of honey in the secretion of wax, having
  9334. succeeded best, and having transmitted their newly-acquired economical
  9335. instincts to new swarms, which in their turn will have had the best
  9336. chance of succeeding in the struggle for existence.
  9337.  
  9338.   Objections to the Theory of Natural Selection as applied to
  9339. Instincts: Neuter and Sterile Insects
  9340.  
  9341.   It has been objected to the foregoing view of the origin of
  9342. instincts that "the variations of structure and of instinct must
  9343. have been simultaneous and accurately adjusted to each other, as a
  9344. modification in the one without an immediate corresponding change in
  9345. the other would have been fatal." The force of this objection rests
  9346. entirely on the assumption that the changes in the instincts and
  9347. structure are abrupt. To take as an illustration the case of the
  9348. larger titmouse (Parus major) alluded to in a previous chapter; this
  9349. bird often holds the seeds of the yew between its feet on a branch,
  9350. and hammers with its beak till it gets at the kernel. Now what special
  9351. difficulty would there be in natural selection preserving all the
  9352. slight individual variations in the shape of the beak, which were
  9353. better and better adapted to break open the seeds, until a beak was
  9354. formed, as well constructed for this purpose as that of the
  9355. nuthatch, at the same time that habit, or compulsion, or spontaneous
  9356. variations of taste, led the bird to become more and more of a
  9357. seed-eater? In this case the beak is supposed to be slowly modified by
  9358. natural selection, subsequently to, but in accordance with, slowly
  9359. changing habits or taste; but let the feet of the titmouse vary and
  9360. grow larger from correlation with the beak, or from any other
  9361. unknown cause, and it is not improbable that such larger feet would
  9362. lead the bird to climb more and more until it acquired the
  9363. remarkable climbing instinct and power of the nuthatch. In this case a
  9364. gradual change of structure is supposed to lead to changed instinctive
  9365. habits. To take one more case: few instincts are more remarkable
  9366. than that which leads the swift of the Eastern Islands to make its
  9367. nest wholly of inspissated saliva. Some birds build their nests of
  9368. mud, believed to be moistened with saliva; and one of the swifts of
  9369. North America makes its nest (as I have seen) of sticks agglutinated
  9370. with saliva, and even with flakes of this substance. Is it then very
  9371. improbable that the natural selection of individual swifts, which
  9372. secreted more and more saliva, should at last produce a species with
  9373. instincts leading it to neglect other materials, and to make its
  9374. nest exclusively of inspissated saliva? And so in other cases. It
  9375. must, however, be admitted that in many instances we cannot conjecture
  9376. whether it was instinct or structure which first varied.
  9377.   No doubt many instincts of very difficult explanation could be
  9378. opposed to the theory of natural selection- cases, in which we
  9379. cannot see how an instinct could have originated; cases, in which no
  9380. intermediate gradations are known to exist; cases of instincts of such
  9381. trifling importance, that they could hardly have been acted on by
  9382. natural selection; cases of instincts almost identically the same in
  9383. animals so remote in the scale of nature, that we cannot account for
  9384. their similarity by inheritance from a common progenitor, and
  9385. consequently must believe that they were independently acquired
  9386. through natural selection. I will not here enter on these several
  9387. cases, but will confine myself to one special difficulty, which at
  9388. first appeared to me insuperable, and actually fatal to the whole
  9389. theory. I allude to the neuters or sterile females in
  9390. insect-communities; for these neuters often differ widely in
  9391. instinct and in structure from both the males and fertile females, and
  9392. yet, from being sterile, they cannot propagate their kind.
  9393.   The subject well deserves to be discussed at great length, but I
  9394. will here take only a single case, that of working or sterile ants.
  9395. How the workers have been rendered sterile is a difficulty; but not
  9396. much greater than that of any other striking modification of
  9397. structure; for it can be shown that some insects and other
  9398. articulate animals in a state of nature occasionally become sterile;
  9399. and if such insects had been social, and it had been profitable to the
  9400. community that a number should have been annually born capable of
  9401. work, but incapable of procreation, I can see no especial difficulty
  9402. in this having been effected through natural selection. But I must
  9403. pass over this preliminary difficulty. The great difficulty lies in
  9404. the working ants differing widely from both the males and the
  9405. fertile females in structure, as in the shape of the thorax, and in
  9406. being destitute of wings and sometimes of eyes, and in instinct. As
  9407. far as instinct alone is concerned, the wonderful difference in this
  9408. respect between the workers and the perfect females, would have been
  9409. better exemplified by the hive-bee. If a working ant or other neuter
  9410. insect had been an ordinary animal, I should have unhesitatingly
  9411. assumed that all its characters had been slowly acquired through
  9412. natural selection; namely, by individuals having been born with slight
  9413. profitable modifications, which were inherited by the offspring; and
  9414. that these again varied and again were selected, and so onwards. But
  9415. with the working ant we have an insect differing greatly from its
  9416. parents, yet absolutely sterile; so that it could never have
  9417. transmitted successively acquired modifications of structure or
  9418. instinct to its progeny. It may well be asked how is it possible to
  9419. reconcile this case with the theory of natural selection?
  9420.   First, let it be remembered that we have innumerable instances, both
  9421. in our domestic productions and in those in a state of nature, of
  9422. all sorts of differences of inherited structure which are correlated
  9423. with certain ages, and with either sex. We have differences correlated
  9424. not only with one sex, but with that short period when the
  9425. reproductive system is active, as in the nuptial plumage of many
  9426. birds, and in the hooked jaws of the male salmon. We have even
  9427. slight differences in the horns of different breeds of cattle in
  9428. relation to an artificially imperfect state of the male sex; for
  9429. oxen of certain breeds have longer horns than the oxen of other
  9430. breeds, relatively to the length of the horns in both the bulls and
  9431. cows of these same breeds. Hence I can see no great difficulty in
  9432. any character becoming correlated with the sterile condition of
  9433. certain members of insect communities: the difficulty lies in
  9434. understanding how such correlated modifications of structure could
  9435. have been slowly accumulated by natural selection.
  9436.   This difficulty, though appearing insuperable, is lessened, or, as I
  9437. believe, disappears, when it is remembered that selection may be
  9438. applied to the family, as well as to the individual, and may thus gain
  9439. the desired end. Breeders of cattle wish the flesh and fat to be
  9440. well marbled together: an animal thus characterised has been
  9441. slaughtered, but the breeder has gone with confidence to the same
  9442. stock and has succeeded. Such faith may be placed in the power of
  9443. selection, that a breed of cattle, always yielding oxen with
  9444. extraordinarily long horns, could, it is probable, be formed by
  9445. carefully watching which individual bulls and cows, when matched,
  9446. produced oxen with the longest horns; and yet no ox would ever have
  9447. propagated its kind. Here is a better and real illustration: according
  9448. to M. Verlot, some varieties of the double annual Stock from having
  9449. been long and carefully selected to the right degree, always produce a
  9450. large proportion of seedlings bearing double and quite sterile
  9451. flowers; but they likewise yield some single and fertile plants. These
  9452. latter, by which alone the variety can be propagated, may be
  9453. compared with the fertile male and female ants, is ants, and the
  9454. double sterile plants with the neuters of the same community. As
  9455. with the varieties of the stock, so with social insects, selection has
  9456. been applied to the family, and not to the individual, for the sake of
  9457. gaining a serviceable end. Hence we may conclude that slight
  9458. modifications of structure or of instinct, correlated with the sterile
  9459. condition of certain members of the community, have proved
  9460. advantageous: consequently the fertile males and females have
  9461. flourished, and transmitted to their fertile offspring a tendency to
  9462. produce sterile members with the same modifications. This process must
  9463. have been repeated many times, until that prodigious amount of
  9464. difference between the fertile and sterile females of the same species
  9465. has been produced, which we see in many social insects.
  9466.   But we have not as yet touched on the acme of the difficulty;
  9467. namely, the fact that the neuters of several ants differ, not only
  9468. from the fertile females and males, but from each other, sometimes
  9469. to an almost incredible degree, and are thus divided into two or
  9470. even three castes. The castes, moreover, do not commonly graduate into
  9471. each other, but are perfectly well defined; being as distinct from
  9472. each other as are any two species of the same genus, or rather as
  9473. any two genera of the same family. Thus in Eciton, there are working
  9474. and soldier neuters, with jaws and instincts extraordinarily
  9475. different: in Cryptocerus, the workers of one caste alone carry a
  9476. wonderful sort of shield on their heads, the use of which is quite
  9477. unknown: in the Mexican Myrmecoeystus, the workers of one caste
  9478. never leave the nest; they are fed by the workers of another caste,
  9479. and they have an enormously developed abdomen which secretes a sort of
  9480. honey, supplying the place of that excreted by the aphides, or the
  9481. domestic cattle as they may be called, which our European ants guard
  9482. and imprison.
  9483.   It will indeed be thought that I have an overweening confidence in
  9484. the principle of natural selection, when I do not admit that such
  9485. wonderful and well-established facts at once annihilate the theory. In
  9486. the simpler case of neuter insects all of one caste, which, as I
  9487. believe, have been rendered different from the fertile males and
  9488. females through natural selection, we may conclude from the analogy of
  9489. ordinary variations, that the successive, slight, profitable
  9490. modifications did not first arise in all the neuters in the same nest,
  9491. but in some few alone; and that by the survival of the communities
  9492. with females which produced most INSTINCT is neuters having the
  9493. advantageous modifications, all the neuters ultimately came to be thus
  9494. characterised. According to this view we ought occasionally to find in
  9495. the same nest neuter insects, presenting gradations of structure;
  9496. and this we do find, even not rarely, considering how few neuter
  9497. insects out of Europe have been carefully examined. Mr. F. Smith has
  9498. shown that the neuters of several British ants differ surprisingly
  9499. from each other in size and sometimes in colour; and that the
  9500. extreme forms can be linked together by individuals taken out of the
  9501. same nest: I have myself compared perfect gradations of this kind.
  9502. It sometimes happens that the larger or the smaller sized workers
  9503. are the most numerous; or that both large and small are numerous,
  9504. whilst those of an intermediate size are scanty in numbers. Formica
  9505. lava has larger and smaller workers, with some few of intermediate
  9506. size; and, in this species, as Mr. F. Smith has observed, the larger
  9507. workers have simple eyes (ocelli), which though small can be plainly
  9508. distinguished, whereas the smaller workers have their ocelli
  9509. rudimentary. Having carefully dissected several specimens of these
  9510. workers, I can affirm that the eyes are far more rudimentary in the
  9511. smaller workers than can be accounted for merely by their
  9512. proportionally lesser size; and I fully believe, though I dare not
  9513. assert so positively, that the workers of intermediate size have their
  9514. ocelli in an exactly intermediate condition. So that here we have
  9515. two bodies of sterile workers in the same nest, differing not only
  9516. in size, but in their organs of vision, yet connected by some few
  9517. members in an intermediate condition. I may digress by adding, that if
  9518. the smaller workers had been the most useful to the community, and
  9519. those males and females had been continually selected, which
  9520. produced more and more of the smaller workers, until all the workers
  9521. were in this condition; we should then have had a species of ant
  9522. with neuters in nearly the same condition as those of Myrmica. For the
  9523. workers of Myrmica have not even rudiments of ocelli, though the
  9524. male and female ants of this genus have well-developed ocelli.
  9525.   I may give one other case: so confidently did I expect
  9526. occasionally to find gradations of important structures between the
  9527. different castes of neuters in the same species, that I gladly availed
  9528. myself of Mr. F. Smith's offer of numerous specimens from the same
  9529. nest of the driver ant (Anomma) of West Africa. The reader will
  9530. perhaps best appreciate the amount of difference in these workers,
  9531. by my giving not the actual measurements, but a strictly accurate
  9532. illustration: the difference was the same as if we were to see a set
  9533. of workmen building a house, of whom many were five feet four inches
  9534. high, and many sixteen feet high; but we must in addition suppose that
  9535. the larger workmen had heads four instead of three times as big as
  9536. those of the smaller men, and jaws nearly five times as big. The jaws,
  9537. moreover, of the working ants of the several sizes differed
  9538. wonderfully in shape, and in the form and number of the teeth. But the
  9539. important fact for us is, that, though the workers can be grouped into
  9540. castes of different size, yet they graduate insensibly into each
  9541. other, as does the widely-different structure of their jaws. I speak
  9542. confidently on this latter point, as Sir J. Lubbock made drawings
  9543. for me, with the camera lucida, of the jaws which I dissected from the
  9544. workers of the several sizes. Mr. Bates, in his interesting Naturalist
  9545. on the Amazons, has described analogous cases.
  9546.   With these facts before me, I believe that natural selection, by
  9547. acting on the fertile ants or parents, could form a species which
  9548. should regularly produce neuters, all of large size with one form of
  9549. jaw, or all of small size with widely different jaws; or lastly, and
  9550. this is the greatest difficulty, one set of workers of one size and
  9551. structure, and simultaneously another set of workers of a different
  9552. size and structure;- a graduated series having first been formed, as
  9553. in the case of the driver ant, and then the extreme forms having
  9554. been produced in greater and greater numbers, through the survival
  9555. of the parents which generated them, until none with an intermediate
  9556. structure were produced.
  9557.   An analogous explanation has been given by Mr. Wallace, of the
  9558. equally complex case, of certain Malayan butterflies regularly
  9559. appearing under two or even three distinct female forms; and by
  9560. Fritz Muller, of certain Brazilian crustaceans likewise appearing
  9561. under two widely distinct male forms. But this subject need not here
  9562. be discussed.
  9563.   I have now explained how, as I believe, the wonderful fact of two
  9564. distinctly defined castes of sterile workers existing in the same
  9565. nest, both widely different from each other and from their parents,
  9566. has originated. We can see how useful their production may have been
  9567. to a social community of ants, on the same principle that the division
  9568. of labour is useful to civilised man. Ants, however, work by inherited
  9569. instincts and by inherited organs or tools, whilst man works by
  9570. acquired knowledge and manufactured instruments. But I must confess,
  9571. that, with all my faith in natural selection, I should never have
  9572. anticipated that this principle could have been efficient in so high a
  9573. degree, had not the case of these neuter insects led me to this
  9574. conclusion. I have, therefore, discussed this case, at some little but
  9575. wholly insufficient length, in order to show the power of natural
  9576. selection, and likewise because this is by far the most serious
  9577. special difficulty which my theory has encountered. The case, also, is
  9578. very interesting, as it proves that with animals, as with plants,
  9579. any amount of modification may be effected by the accumulation of
  9580. numerous, slight, spontaneous variations, which are in any way
  9581. profitable, without exercise or habit having been brought into play.
  9582. For peculiar habits confined to the workers or sterile females,
  9583. however long they might be followed, could not possibly affect the
  9584. males and fertile females, which alone leave descendants. I am
  9585. surprised that no one has hitherto advanced this demonstrative case of
  9586. neuter insects, against the well-known doctrine of inherited habit, as
  9587. advanced by Lamarck.
  9588.  
  9589.   Summary
  9590.  
  9591.   I have endeavoured in this chapter briefly to show that the mental
  9592. qualities of our domestic animals vary, and that the variations are
  9593. inherited. Still more briefly I have attempted to show that
  9594. instincts vary slightly in a state of nature. No one will dispute that
  9595. instincts are of the highest importance to each animal. Therefore
  9596. there is no real difficulty, under changing conditions of life, in
  9597. natural selection accumulating to any extent slight modifications of
  9598. instinct which are in any way useful. In many cases habit or use and
  9599. disuse have probably come into play. I do not pretend that the facts
  9600. given in this chapter strengthen in any great degree my theory; but
  9601. none of the cases of difficulty, to the best of my judgment,
  9602. annihilate it. On the other hand, the fact that instincts are not
  9603. always absolutely perfect and are liable to mistakes;- that no
  9604. instinct can be shown to have been produced for the good of other
  9605. animals, though animals take advantage of the instincts of others;-
  9606. that the canon in natural history, of "Natura non facit saltum," is
  9607. applicable to instincts as well as to corporeal structure, and is
  9608. plainly explicable on the foregoing views, but is otherwise
  9609. inexplicable, all tend to corroborate the theory of natural selection.
  9610.   This theory is also strengthened by some few other facts in regard
  9611. to instincts; as by that common case of closely allied, but distinct
  9612. species, when inhabiting distant parts of the world and living under
  9613. considerably different conditions of life, yet often retaining
  9614. nearly the same instincts. For instance, we can understand, on the
  9615. principle of inheritance, how it is that the thrush of tropical
  9616. South America lines its nest with mud, in the same peculiar manner
  9617. as does our British thrush; how it is that the hornbills of Africa and
  9618. India have the same extraordinary instinct of plastering up and
  9619. imprisoning the females in a hole in a tree, with only a small hole
  9620. left in the plaster through which the males feed them and their
  9621. young when hatched; how it is that the male wrens (Troglodytes) of
  9622. North America build "cocknests," to roost in, like the males of our
  9623. kittywrens,- a habit wholly unlike that of any other known bird.
  9624. Finally, it may not be a logical deduction, but to my imagination it
  9625. is far more satisfactory to look at such instincts as the young cuckoo
  9626. ejecting its foster-brothers,- ants making slaves,- the larvae of
  9627. ichneumonidea feeding within the live bodies of caterpillars,- not
  9628. as specially endowed or created instincts, but as small consequences
  9629. of one general law leading to the advancement of all organic
  9630. beings,- namely, multiply, vary, let the strongest live and the
  9631. weakest die.
  9632.   CHAPTER IX
  9633.   HYBRIDISM
  9634.  
  9635.   THE view commonly entertained by naturalists is that species, when
  9636. intercrossed, have been specially endowed with sterility, in order
  9637. to prevent their confusion. This view certainly seems at first
  9638. highly probable, for species living together could hardly have been
  9639. kept distinct had they been capable of freely crossing. The subject is
  9640. in many ways important for us, more especially as the sterility of
  9641. species when first crossed, and that of their hybrid offspring, cannot
  9642. have been acquired, as I shall show, by the preservation of successive
  9643. profitable degrees of sterility. It is an incidental result of
  9644. differences in the reproductive systems of the parent-species.
  9645.   In treating this subject, two classes of facts, to a large extent
  9646. fundamentally different, have generally been confounded; namely, the
  9647. sterility of species when first crossed, and the sterility of the
  9648. hybrids produced from them.
  9649.   Pure species have of course their organs of reproduction in a
  9650. perfect condition, yet when intercrossed they produce either few or no
  9651. offspring. Hybrids, on the other hand, have their reproductive
  9652. organs functionally impotent, as may be clearly seen in the state of
  9653. the male element in both plants and animals; though the formative
  9654. organs themselves are perfect in structure, as far as the microscope
  9655. reveals. In the first case the two sexual elements which go to form
  9656. the embryo are perfect; in the second case they are either not at
  9657. all developed, or are imperfectly developed. This distinction is
  9658. important, when the cause of the sterility, which is common to the two
  9659. cases, has to be considered. The distinction probably has been slurred
  9660. over, owing to the sterility in both cases being looked on as a
  9661. special endowment, beyond the province of our reasoning powers.
  9662.   The fertility of varieties, that is of the forms known or believed
  9663. to be descended from common parents, when crossed, and likewise the
  9664. fertility of their mongrel offspring, is, with reference to my theory,
  9665. of equal importance with the sterility of species; for it seems to
  9666. make a broad and clear distinction between varieties and species.
  9667.   Degrees of Sterility.- First, for the sterility of species when
  9668. crossed and of their hybrid offspring. It is impossible to study the
  9669. several memoirs and works of those two conscientious and admirable
  9670. observers, Kolreuter and Gartner, who almost devoted their lives to
  9671. this subject, without being deeply impressed with the high
  9672. generality of some degree of sterility. Kolreuter makes the rule
  9673. universal; but then he cuts the knot, for in ten cases in which he
  9674. found two forms, considered by most authors as distinct species, quite
  9675. fertile together, he unhesitatingly ranks them as varieties.
  9676. Gartner, also, makes the rule equally universal; and he disputes the
  9677. entire fertility of Kolreuter's ten cases. But in these and in many
  9678. other cases, Gartner is obliged carefully to count the seeds, in order
  9679. to show that there is any degree of sterility. He always compares
  9680. the maximum number of seeds produced by two species when first
  9681. crossed, and the maximum produced by their hybrid offspring, with
  9682. the average number produced by both pure parent-species in a state
  9683. of nature. But causes of serious error here intervene: a plant, to
  9684. be hybridised, must be castrated, and, what is often more important,
  9685. must be secluded in order to prevent pollen being brought to it by
  9686. insects from other plants. Nearly all the plants experimented on by
  9687. Gartner were potted, and were kept in a chamber in his house. That
  9688. these processes are often injurious to the fertility of a plant cannot
  9689. be doubted; for Gartner gives in his table about a score of cases of
  9690. plants which he castrated, and artificially fertilised with their
  9691. own pollen, and (excluding all cases such as the Leguminosae, in which
  9692. there is an acknowledged difficulty in the manipulation) half of these
  9693. twenty plants had their fertility in some degree impaired. Moreover,
  9694. as Gartner repeatedly crossed some forms, such as the common red and
  9695. blue pimpernels (Anagallis arvensis and caerulea), which the best
  9696. botanists rank as varieties, and found them absolutely sterile, we may
  9697. doubt whether many species are really so sterile, when intercrossed,
  9698. as he believed.
  9699.   It is certain, on the one hand, that the sterility of various
  9700. species when crossed is so different in degree and graduates away so
  9701. insensibly, and, on the other hand, that the fertility of pure species
  9702. is so easily affected by various circumstances, that for all practical
  9703. purposes it is most difficult to say where perfect fertility ends
  9704. and sterility begins. I think no better evidence of this can be
  9705. required than that the two most experienced observers who have ever
  9706. lived, namely Kolreuter and Gartner, arrived at diametrically opposite
  9707. conclusions in regard to some of the very same forms. It is also
  9708. most instructive to compare- but I have not space here to enter on
  9709. details- the evidence advanced by our best botanists on the question
  9710. whether certain doubtful forms should be ranked as species or
  9711. varieties, with the evidence from fertility adduced by different
  9712. hybridisers, or by the same observer from experiments made during
  9713. different years. It can thus be shown that neither sterility nor
  9714. fertility affords any certain distinction between species and
  9715. varieties. The evidence from this source graduates away, and is
  9716. doubtful in the same degree as is the evidence derived from other
  9717. constitutional and structural differences.
  9718.   In regard to the sterility of hybrids in successive generations:
  9719. though Gartner was enabled to rear some hybrids, carefully guarding
  9720. them from a cross with either pure parent, for six or seven, and in
  9721. one case for ten generations, yet he asserts positively that their
  9722. fertility never increases, but generally decreases greatly and
  9723. suddenly. With respect to this decrease, it may first be noticed
  9724. that when any deviation in structure or constitution is common to both
  9725. parents, this is often transmitted in an augmented degree to the
  9726. offspring; and both sexual elements in hybrid plants are already
  9727. affected in some degree. But I believe that their fertility has been
  9728. diminished in nearly all these cases by an independent cause,
  9729. namely, by too close interbreeding. I have made so many experiments
  9730. and collected so many facts, showing on the one hand that an
  9731. occasional cross with a distinct individual or variety increases the
  9732. vigour and fertility of the offspring, and on the other hand that very
  9733. close interbreeding lessens their vigour and fertility, that I
  9734. cannot doubt the correctness of this conclusion. Hybrids are seldom
  9735. raised by experimentalists in great numbers; and as the
  9736. parent-species, or other allied hybrids, generally grow in the same
  9737. garden, the visits of insects must be carefully prevented during the
  9738. flowering season: hence hybrids, if left to themselves, will generally
  9739. be fertilised during each generation by pollen from the same flower;
  9740. and this would probably be injurious to their fertility, already
  9741. lessened by their hybrid origin. I am strengthened in this
  9742. conviction by a remarkable statement repeatedly made by Gartner,
  9743. namely, that if even the less fertile hybrids be artificially
  9744. fertilised with hybrid pollen of the same kind, their fertility,
  9745. notwithstanding the frequent ill effects from manipulation,
  9746. sometimes decidedly increases, and goes on increasing. Now, in the
  9747. process of artificial fertilisation, pollen is as often taken by
  9748. chance (as I know from my own experience) from the anthers of
  9749. another flower, as from the anthers of the flower itself which is to
  9750. be fertilised; so that a cross between two flowers, though probably
  9751. often on the same plant, would be thus effected. Moreover, whenever
  9752. complicated experiments are in progress, so careful an observer as
  9753. Gartner would have castrated his hybrids, and this would have
  9754. ensured in each generation a cross with pollen from a distinct flower,
  9755. either from the same plant or from another plant of the same hybrid
  9756. nature. And thus, the strange fact of an increase of fertility in
  9757. the successive generations of artificially fertilised hybrids, in
  9758. contrast with those spontaneously self-fertilised, may, as I
  9759. believe, be accounted for by too close interbreeding having been
  9760. avoided.
  9761.   Now let us turn to the results arrived at by a third most
  9762. experienced hybridiser, namely, the Hon. and Rev. W. Herbert. He is as
  9763. emphatic in his conclusion that some hybrids are perfectly fertile- as
  9764. fertile as the pure parent-species- as are Kolreuter and Gartner
  9765. that some degree of sterility between distinct species is a
  9766. universal law of nature. He experimented on some of the very same
  9767. species as did Gartner. The difference in their results may, I
  9768. think, be in part accounted for by Herbert's great horticultural
  9769. skill, and by his having hot-houses at his command. Of his many
  9770. important statements I will here give only a single one as an example,
  9771. namely, that "every ovule in a pod of Crinum capense fertilised by
  9772. C. revolutum produced a plant, which I never saw to occur in a case of
  9773. its natural fecundation." So that here we have perfect or even more
  9774. than commonly perfect fertility, in a first cross between two distinct
  9775. species.
  9776.   This case of the Crinum leads me to refer to a singular fact,
  9777. namely, that individual plants of certain species of Lobelia,
  9778. Verbascum and Passiflora, can easily be fertilised by pollen from a
  9779. distinct species, but not by pollen from the same plant, though this
  9780. pollen can be proved to be perfectly sound by fertilising other plants
  9781. or species. In the genus Hippeastrum, in Corydalis as shown by
  9782. Professor Hildebrand, in various orchids as shown by Mr. Scott and
  9783. Fritz Muller, all the individuals are in this peculiar condition. So
  9784. that with some species, certain abnormal individuals, and in other
  9785. species all the individuals, can actually be hybridised much more
  9786. readily than they can be fertilised by pollen from the same individual
  9787. plant! To give one instance, a bulb of Hippeastrum aulicum produced
  9788. four flowers; three were fertilised by Herbert with their own
  9789. pollen, and the fourth was subsequently fertilised by the pollen of
  9790. a compound hybrid descended from three distinct species: the result
  9791. was that "the ovaries of the three first flowers soon ceased to
  9792. grow, and after a few days perished entirely, whereas the pod
  9793. impregnated by the pollen of the hybrid made vigorous growth and rapid
  9794. progress to maturity, and bore good seed, which vegetated freely." Mr.
  9795. Herbert tried similar experiments during many years, and always with
  9796. the same result. These cases serve to show on what slight and
  9797. mysterious causes the lesser or greater fertility of a species
  9798. sometimes depends.
  9799.   The practical experiments of horticulturists, though not made with
  9800. scientific precision, deserve some notice. It is notorious in how
  9801. complicated a manner the species of Pelargonium, Fuchsia, Calceolaria,
  9802. Petunia, Rhododendron, &c., have been crossed, yet many of these
  9803. hybrids seed freely. For instance, Herbert asserts that a hybrid
  9804. from Calceolaria integrifolia and plantaginea, species most widely
  9805. dissimilar in general habit, "reproduces itself as perfectly as if
  9806. it had been a natural species from the mountains of Chili." I have
  9807. taken some pains to ascertain the degree of fertility of some of the
  9808. complex crosses of rhododendrons, and I am assured that many of them
  9809. are perfectly fertile. Mr. C. Noble, for instance, informs me that
  9810. he raises stocks for grafting from a hybrid between Rhod. ponticum and
  9811. catawbiense, and that this hybrid "seeds as freely as it is possible
  9812. to imagine." Had hybrids when fairly treated, always gone on
  9813. decreasing in fertility in each successive generation, as Gartner
  9814. believed to be the case, the fact would have been notorious to
  9815. nurserymen. Horticulturists raise large beds of the same hybrid, and
  9816. such alone are fairly treated, for by insect agency the several
  9817. individuals are allowed to cross freely with each other, and the
  9818. injurious influence of close interbreeding is thus prevented. Any
  9819. one may readily convince himself of the efficiency of insect-agency by
  9820. examining the flowers of the more sterile kinds of hybrid
  9821. rhododendrons, which produce no pollen for he will find on their
  9822. stigmas plenty of pollen brought from other flowers.
  9823.   In regard to animals, much fewer experiments have been carefully
  9824. tried than with plants. If our systematic arrangements can be trusted,
  9825. that is, if the genera of animals are as distinct from each other as
  9826. are the genera of plants, then we may infer that animals more widely
  9827. distinct in the scale of nature can be crossed more easily than in the
  9828. case of plants; but the hybrids themselves are, I think, more sterile.
  9829. It should, however, be borne in mind that, owing to few animals
  9830. breeding freely under confinement, few experiments have been fairly
  9831. tried: for instance, the canary-bird has been crossed with nine
  9832. distinct species of finches, but, as not one of these breeds freely in
  9833. confinement, we have no right to expect that the first crosses between
  9834. them and the canary, or that their hybrids, should be perfectly
  9835. fertile. Again, with respect to the fertility in successive
  9836. generations of the more fertile hybrid animals, I hardly know of an
  9837. instance in which two families of the same hybrid have been raised
  9838. at the same time from different parents, so as to avoid the ill
  9839. effects of close interbreeding. On the contrary, brothers and
  9840. sisters have usually been crossed in each successive generation, in
  9841. opposition to the constantly repeated admonition of every breeder. And
  9842. in this case, it is not at all surprising that the inherent
  9843. sterility in the hybrids should have gone on increasing.
  9844.   Although I know of hardly any thoroughly well-authenticated cases of
  9845. perfectly fertile hybrid animals, I have reason to believe that the
  9846. hybrids from Cervulus vaginalis and reevesii, and from Phasianus
  9847. colchicus with P. torquatus, are perfectly fertile. M. Quatrefages
  9848. states that the hybrids from two moths (Bombyx cynthia and arrindia)
  9849. were proved in Paris to be fertile inter se for eight generations.
  9850. It has lately been asserted that two such distinct species as the hare
  9851. and rabbit, when they can be got to breed together, produce
  9852. offspring which are highly fertile when crossed with one of the
  9853. parent-species. The hybrids from the common and Chinese geese (A.
  9854. cygnoides), species which are so different that they are generally
  9855. ranked in distinct genera, have often bred in this country with either
  9856. pure parent, and in one single instance they have bred inter se.
  9857. This was effected by Mr. Eyton, who raised two hybrids from the same
  9858. parents, but from different hatches; and from these two birds he
  9859. raised no less than eight hybrids (grandchildren of the pure geese)
  9860. from one nest. In India, however, these cross-bred geese must be far
  9861. more fertile; for I am assured by two eminently capable judges, namely
  9862. Mr. Blyth and Capt. Hutton, that whole flocks of these crossed geese
  9863. are kept in various parts of the country; and as they are kept for
  9864. profit, where neither pure parent-species exists, they must
  9865. certainly be highly or perfectly fertile.
  9866.  
  9867.   With our domesticated animals, the various races when crossed
  9868. together are quite fertile; yet in many cases they are descended
  9869. from two or more wild species. From this fact we must conclude
  9870. either that the aboriginal parent-species at first produced
  9871. perfectly fertile hybrids, or that the hybrids subsequently reared
  9872. under domestication became quite fertile. This latter alternative,
  9873. which was first propounded by Pallas, seems by far the most
  9874. probable, and can, indeed, hardly be doubted. It is, for instance,
  9875. almost certain that our dogs are descended from several wild stocks;
  9876. yet, with perhaps the exception of certain indigenous domestic dogs of
  9877. South America, all are quite fertile together; but analogy makes me
  9878. greatly doubt whether the several aboriginal species would at first
  9879. have freely bred together and have produced quite fertile hybrids.
  9880. So again I have lately acquired decisive evidence that the crossed
  9881. offspring from the Indian humped and common cattle are inter se
  9882. perfectly fertile; and from the observations by Rutimeyer on their
  9883. important osteological differences, as well as from those by Mr. Blyth
  9884. on their differences in habits, voice, constitution, &c., these two
  9885. forms must be regarded as good and distinct species. The same
  9886. remarks may be extended to the two chief races of the pig. We must,
  9887. therefore, either give up the belief of the universal sterility of
  9888. species when crossed; or we must look at this sterility in animals,
  9889. not as an indelible characteristic, but as one capable of being
  9890. removed by domestication.
  9891.   Finally, considering all the ascertained facts on the
  9892. intercrossing of plants and animals, it may be concluded that some
  9893. degree of sterility, both in first crosses and in hybrids, is an
  9894. extremely general result; but that it cannot, under our present
  9895. state of knowledge, be considered as absolutely universal.
  9896.  
  9897.   Laws governing the Sterility of first Crosses and of Hybrids
  9898.  
  9899.   We will now consider a little more in detail the laws governing
  9900. the sterility of first crosses and of hybrids. Our chief object will
  9901. be to see whether or not these laws indicate that species have been
  9902. specially endowed with this quality, in order to prevent their
  9903. crossing and blending together in utter confusion. The following
  9904. conclusions are drawn up chiefly from Gartner's admirable work on
  9905. the hybridisation of plants. I have taken much pains to ascertain
  9906. how far they apply to animals, and, considering how scanty our
  9907. knowledge is in regard to hybrid animals, I have been surprised to
  9908. find how generally the same rules apply to both kingdoms.
  9909.   It has been already remarked, that the degree of fertility, both
  9910. of first crosses and of hybrids, graduates from zero to perfect
  9911. fertility. It is surprising in how many curious ways this gradation
  9912. can be shown; but only the barest outline of the facts can here be
  9913. given. When pollen from a plant of one family is placed on the
  9914. stigma of a plant of a distinct family, it exerts no more influence
  9915. than so much inorganic dust. From this absolute zero of fertility, the
  9916. pollen of different species applied to the stigma of some one
  9917. species of the same genus, yields a perfect gradation in the number of
  9918. seeds produced, up to nearly complete or even quite complete
  9919. fertility; and, as we have seen, in certain abnormal cases, even to an
  9920. excess of fertility, beyond that which the plant's own pollen
  9921. produces. So in hybrids themselves, there are some which never have
  9922. produced, and probably never would produce, even with the pollen of
  9923. the pure parents, a single fertile seed: but in some of these cases
  9924. a first trace of fertility may be detected, by the pollen of one of
  9925. the pure parent-species causing the flower of the hybrid to wither
  9926. earlier than it otherwise would have done; and the early withering
  9927. of the flower is well known to be a sign of incipient fertilisation.
  9928. From this extreme degree of sterility we have self-sterilised
  9929. hybrids producing a greater and greater number of seeds up to
  9930. perfect fertility.
  9931.   The hybrids raised from two species which are very difficult to
  9932. cross, and which rarely produce any offspring, are generally very
  9933. sterile; but the parallelism between the difficulty of making a
  9934. first cross, and the sterility of the hybrids thus produced- two
  9935. classes of facts which are generally confounded together- is by no
  9936. means strict. There are many cases, in which two pure species, as in
  9937. the genus Verbascum, can be united with unusual facility, and
  9938. produce numerous hybrid offspring, yet these hybrids are remarkably
  9939. sterile. On the other hand, there are species which can be crossed
  9940. very rarely, or with extreme difficulty, but the hybrids, when at last
  9941. produced, are very fertile. Even within the limits of the same
  9942. genus, for instance in Dianthus, these two opposite cases occur.
  9943.   The fertility, both of first crosses and of hybrids, is more
  9944. easily affected by unfavourable conditions, than is that of pure
  9945. species. But the fertility of first crosses is likewise innately
  9946. variable; for it is not always the same in degree when the same two
  9947. species are crossed under the same circumstances; it depends in part
  9948. upon the constitution of the individuals which happen to have been
  9949. chosen for the experiment. So it is with hybrids, for their degree
  9950. of fertility is often found to differ greatly in the several
  9951. individuals raised from seed out of the same capsule and exposed to
  9952. the same conditions.
  9953.   By the term systematic affinity is meant, the general resemblance
  9954. between species in structure and constitution. Now the fertility of
  9955. first crosses, and of the hybrids produced from them, is largely
  9956. governed by their systematic affinity. This is clearly shown by
  9957. hybrids never having been raised between species ranked by
  9958. systematists in distinct families; and on the other hand, by very
  9959. closely allied species generally uniting with facility. But the
  9960. correspondence between systematic affinity and the facility of
  9961. crossing is by no means strict. A multitude of cases could be given of
  9962. very closely allied species which will not unite, or only with extreme
  9963. difficulty; and on the other hand of very distinct species which unite
  9964. with the utmost facility. In the same family there may be a genus,
  9965. as Dianthus, in which very many species can most readily be crossed;
  9966. and another genus, as Silene, in which the most persevering efforts
  9967. have failed to produce between extremely close species a single
  9968. hybrid. Even within the limits of the same genus, we meet with this
  9969. same difference; for instance, the many species of Nicotiana have been
  9970. more largely crossed than the species of almost any other genus; but
  9971. Gartner found that N. acuminata, which is not a particularly
  9972. distinct species, obstinately failed to fertilise, or to be fertilised
  9973. by no less than eight other species of Nicotiana. Many analogous facts
  9974. could be given.
  9975.   No one has been able to point out what kind or what amount of
  9976. difference, in any recognisable character, is sufficient to prevent
  9977. two species crossing. It can be shown that plants most widely
  9978. different in habit and general appearance, and having strongly
  9979. marked differences in every part of the flower, even in the pollen, in
  9980. the fruit, and in the cotyledons, can be crossed. Annual and perennial
  9981. plants, deciduous and evergreen trees, plants inhabiting different
  9982. stations and fitted for extremely different climates, can often be
  9983. crossed with ease.
  9984.   By a reciprocal cross between two species, I mean the case, for
  9985. instance, of a female-ass being first crossed by a stallion, and
  9986. then a mare by a male-ass; these two species may then be said to
  9987. have been reciprocally crossed. There is often the widest possible
  9988. difference in the facility of making reciprocal crosses. Such cases
  9989. are highly important, for they prove that the capacity in any two
  9990. species to cross is often completely independent of their systematic
  9991. affinity, that is of any difference in their structure or
  9992. constitution, excepting in their reproductive systems. The diversity
  9993. of the result in reciprocal crosses between the same two species was
  9994. long ago observed by Kolreuter. To give an instance: Mirabilis
  9995. jalapa can easily be fertilised by the pollen of M. longiflora, and
  9996. the hybrids thus produced are sufficiently fertile; but Kolreuter
  9997. tried more than two hundred times, during eight following years, to
  9998. fertilise reciprocally M. longiflora with the pollen of M. jalapa, and
  9999. utterly failed. Several other equally striking cases could be given.
  10000. Thuret has observed the same fact with certain sea-weeds or Fuci.
  10001. Gartner, moreover, found that this difference of facility in making
  10002. reciprocal crosses is extremely common in a lesser degree. He has
  10003. observed it even between closely related forms (as Matthiola annua and
  10004. gilabra) which many botanists rank only as varieties. It is also a
  10005. remarkable fact, that hybrids raised from reciprocal crosses, though
  10006. of course compounded of the very same two species, the one species
  10007. having first been used as the father and then as the mother, though
  10008. they rarely differ in external characters, yet generally differ in
  10009. fertility in a small, and occasionally in a high degree.
  10010.   Several other singular rules could be given from Gartner: for
  10011. instance, some species have a remarkable power of crossing with
  10012. other species; other species of the same genus have a remarkable power
  10013. of impressing their likeness on their hybrid offspring; but these
  10014. two powers do not at all necessarily go together. There are certain
  10015. hybrids which, instead of having, as is usual, an intermediate
  10016. character between their two parents, always closely resemble one of
  10017. them; and such hybrids, though externally so like one of their pure
  10018. parent-species, are with rare exceptions extremely sterile. So again
  10019. amongst hybrids which are usually intermediate in structure between
  10020. their parents, exceptional and abnormal individuals sometimes are
  10021. born, which closely resemble one of their pure parents; and these
  10022. hybrids are almost always utterly sterile, even when the other hybrids
  10023. raised from seed from the same capsule have a considerable degree of
  10024. fertility. These facts show how completely the fertility of a hybrid
  10025. may be independent of its external resemblance to either pure parent.
  10026.   Considering the several rules now given, which govern the
  10027. fertility of first causes and of hybrids, we see that when forms,
  10028. which must be considered as good and distinct species, are united,
  10029. their fertility graduates from zero to perfect fertility, or even to
  10030. fertility under certain conditions in excess; that their fertility,
  10031. besides being eminently susceptible to favourable and unfavourable
  10032. conditions, is innately variable; that it is by no means always the
  10033. same in degree in the first cross and in the hybrids produced from
  10034. this cross; that the fertility of hybrids is not related to the degree
  10035. in which they resemble in external appearance either parent; and
  10036. lastly, that the facility of making a first cross between any two
  10037. species is not always governed by their systematic affinity or
  10038. degree of resemblance to each other. This latter statement is
  10039. clearly proved by the difference in the result of reciprocal crosses
  10040. between the same two species, for, according as the one species or the
  10041. other is used as the father or the mother, there is generally some
  10042. difference, and occasionally the widest possible difference, in the
  10043. facility of effecting an union. The hybrids, moreover, produced from
  10044. reciprocal crosses often differ in fertility.
  10045.   Now do these complex and singular rules indicate that species have
  10046. been endowed with sterility simply to prevent their becoming
  10047. confounded in nature? I think not. For why should the sterility be
  10048. so extremely different in degree, when various species are crossed,
  10049. all of which we must suppose it would be equally important to keep
  10050. from blending together? Why should the degree of sterility be innately
  10051. variable in the individuals of the same species? Why should some
  10052. species cross with facility, and yet produce very sterile hybrids; and
  10053. other species cross with extreme difficulty, and yet produce fairly
  10054. fertile hybrids? Why should there often be so great a difference in
  10055. the result of a reciprocal cross between the same two species? Why, it
  10056. may even be asked, has the production of hybrids been permitted? To
  10057. grant to species the special power of producing hybrids, and then to
  10058. stop their further propagation by different degrees of sterility,
  10059. not strictly related to the facility of the first union between
  10060. their parents, seems a strange arrangement.
  10061.   The foregoing rules and facts, on the other hand, appear to me
  10062. clearly to indicate that the sterility both of first crosses and of
  10063. hybrids is simply incidental or dependent on unknown differences in
  10064. their reproductive systems; the differences being of so peculiar and
  10065. limited a nature, that, in reciprocal crosses between the same two
  10066. species, the male sexual element of the one will often freely act on
  10067. the female sexual element of the other, but not in a reversed
  10068. direction. It will be advisable to explain a little more fully by an
  10069. example what I mean by sterility being incidental on other
  10070. differences, and not a specially endowed quality. As the capacity of
  10071. one plant to be grafted or budded on another is unimportant for
  10072. their welfare in a state of nature, I presume that no one will suppose
  10073. that this capacity is a specially endowed quality, but will admit that
  10074. it is incidental on differences in the laws of growth of the two
  10075. plants. We can sometimes see the reason why one tree will not take
  10076. on another, from differences in their rate of growth, in the
  10077. hardness of their wood, in the period of the flow or nature of their
  10078. sap, &c.; but in a multitude of cases we can assign no reason
  10079. whatever. Great diversity in the size of two plants, one being woody
  10080. and the other herbaceous, one being evergreen and the other deciduous,
  10081. and adaptation to widely different climates, do not always prevent the
  10082. two grafting together. As in hybridisation, so with grafting, the
  10083. capacity is limited by systematic affinity, for no one has been able
  10084. to graft together trees belonging to quite distinct families; and,
  10085. on the other hand, closely allied species, and varieties of the same
  10086. species, can usually, but not invariably, be grafted with ease. But
  10087. this capacity, as in hybridisation, is by no means absolutely governed
  10088. by systematic affinity. Although many distinct genera within the
  10089. same family have been grafted together, in other cases species of
  10090. the same genus will not take on each other. The pear can be grafted
  10091. far more readily on the quince, which is ranked as a distinct genus,
  10092. than on the apple, which is a member of the same genus. Even different
  10093. varieties of the pear take with different degrees of facility on the
  10094. quince; so do different varieties of the apricot and peach on
  10095. certain varieties of the plum.
  10096.   As Gartner found that there was sometimes an innate difference in
  10097. different individuals of the same two species in crossing; so
  10098. Sageret believes this to be the case with different individuals of the
  10099. same two species in being grafted together. As in reciprocal
  10100. crosses, the facility of effecting an union is often very far from
  10101. equal, so it sometimes is in grafting; the common gooseberry, for
  10102. instance, cannot be grafted on the currant, whereas the current will
  10103. take, though with difficulty, on the gooseberry.
  10104.   We have seen that the sterility of hybrids, which have their
  10105. reproductive organs in an imperfect condition, is a different case
  10106. from the difficulty of uniting two pure species, which have their
  10107. reproductive organs perfect; yet these two distinct classes of cases
  10108. run to a large extent parallel. Something analogous occurs in
  10109. grafting; for Thouin found that three species of Robinia, which seeded
  10110. freely on their own roots, and which could be grafted with no great
  10111. difficulty on a fourth species, when thus grafted were rendered
  10112. barren. On the other hand, certain species of Sorbus, when grafted
  10113. on other species yielded twice as much fruit as when on their own
  10114. roots. We are reminded by this latter fact of the extraordinary
  10115. cases of Hippeastrum, Passiflora, &c., which seed much more freely
  10116. when fertilised with the pollen of a distinct species, than when
  10117. fertilised with pollen from the same plant.
  10118.   We thus see, that, although there is a clear and great difference
  10119. between the mere adhesion of grafted stocks, and the union of the male
  10120. and female elements in the act of reproduction, yet that there is a
  10121. rude degree of parallelism in the results of grafting and of
  10122. crossing distinct species. And as we must look at the curious and
  10123. complex laws governing the facility with which trees can be grafted
  10124. on each other as incidental on unknown differences in their vegetative
  10125. systems, so I believe that the still more complex laws governing the
  10126. facility of first crosses are incidental on unknown differences in
  10127. their reproductive systems. These differences in both cases, follow to
  10128. a certain extent, as might have been expected, systematic affinity, by
  10129. which term every kind of resemblance and dissimilarity between organic
  10130. beings is attempted to be expressed. The facts by no means seem to
  10131. indicate that the greater or lesser difficulty of either grafting or
  10132. crossing various species has been a special endowment; although in the
  10133. case of crossing, the difficulty is as important for the endurance and
  10134. stability of specific forms, as in the case of grafting it is
  10135. unimportant for their welfare.
  10136.  
  10137.   Origin and Causes of the Sterility of first Crosses and of Hybrids
  10138.  
  10139.   At one time it appeared to me probable, as it has to others, that
  10140. the sterility of first crosses and of hybrids might have been slowly
  10141. acquired through the natural selection of slightly lessened degrees of
  10142. fertility, which, like any other variation, spontaneously appeared
  10143. in certain individuals of one variety when crossed with those of
  10144. another variety. For it would clearly be advantageous to two varieties
  10145. or incipient species, if they could be kept from blending, on the same
  10146. principle that, when man is selecting at the same time two
  10147. varieties, it is necessary that he should keep them separate. In the
  10148. first place, it may be remarked that species inhabiting distinct
  10149. regions are often sterile when crossed; now it could clearly have been
  10150. of no advantage to such separated species to have been rendered
  10151. mutually sterile, and consequently this could not have been effected
  10152. through natural selection; but it may perhaps be argued, that, if a
  10153. species was rendered sterile with some one compatriot, sterility
  10154. with other species would follow as a necessary contingency. In the
  10155. second place, it is almost as much opposed to the theory of natural
  10156. selection as to that of special creation, that in reciprocal crosses
  10157. the male element of one form should have been rendered utterly
  10158. impotent on a second form, whilst at the same time the male element of
  10159. this second form is enabled freely to fertilise the first form; for
  10160. this peculiar state of the reproductive system could hardly have
  10161. been advantageous to either species.
  10162.   In considering the probability of natural selection having come into
  10163. action, in rendering species mutually sterile, the greatest difficulty
  10164. will be found to lie in the existence of many graduated steps from
  10165. slightly lessened fertility to absolute sterility. It may be
  10166. admitted that it would profit an incipient species, if it were
  10167. rendered in some slight degree sterile when crossed with its parent
  10168. form or with some other variety; for thus fewer bastardised and
  10169. deteriorated offspring would be produced to commingle their blood with
  10170. the new species in process of formation. But he who will take the
  10171. trouble to reflect on the steps by which this first degree of
  10172. sterility could be increased through natural selection to that high
  10173. degree which is common with so many species, and which is universal
  10174. with species which have been differentiated to a generic or family
  10175. rank, will find the subject extraordinarily complex. After mature
  10176. reflection it seems to me that this could not have been effected
  10177. through natural selection. Take the case of any two species which,
  10178. when crossed, produced few and sterile offspring; now, what is there
  10179. which could favour the survival of those individuals which happened to
  10180. be endowed in a slightly higher degree with mutual infertility, and
  10181. which thus approached by one small step towards absolute sterility?
  10182. Yet an advance of this kind, if the theory of natural selection be
  10183. brought to bear, must have incessantly occurred with many species, for
  10184. a multitude are mutually quite barren. With sterile neuter insects
  10185. we have reason to believe that modifications in their structure and
  10186. fertility have been slowly accumulated by natural selection, from an
  10187. advantage having been thus indirectly given to the community to
  10188. which they belonged over other communities of the same species; but an
  10189. individual animal not belonging to a social community, if rendered
  10190. slightly sterile when crossed with some other variety, would not
  10191. thus itself gain any advantage or indirectly give any advantage to the
  10192. other individuals of the same variety, thus leading to their
  10193. preservation.
  10194.   But it would be superfluous to discuss this question in detail;
  10195. for with plants we have conclusive evidence that the sterility of
  10196. crossed species must be due to some principle, quite independent of
  10197. natural selection. Both Gartner and Kolreuter have proved that in
  10198. genera including numerous species, a series can be formed from species
  10199. which when crossed yield fewer and fewer seeds, to species which never
  10200. produce a single seed, but yet are affected by the pollen of certain
  10201. other species, for the germen swells. It is here manifestly impossible
  10202. to select the more sterile individuals, which have already ceased to
  10203. yield seeds; so that this acme of sterility, when the germen alone
  10204. is affected, cannot have been gained through selection; and from the
  10205. laws governing the various grades of sterility being so uniform
  10206. throughout the animal and vegetable kingdoms, we may infer that the
  10207. cause, whatever it may be, is the same or nearly the same in an cases.
  10208.  
  10209.   We will now look a little closer at the probable nature of the
  10210. differences between species which induce sterility in first crosses
  10211. and in hybrids. In the case of first crosses, the greater or less
  10212. difficulty in effecting an union and in obtaining offspring apparently
  10213. depends on several distinct causes. There must sometimes be a physical
  10214. impossibility in the male element reaching the ovule, as would be
  10215. the case with a plant having a pistil too long for the pollen-tubes to
  10216. reach the ovarium. It has also been observed that when the pollen of
  10217. one species is placed on the stigma of a distantly allied species,
  10218. though the pollen-tubes protrude, they do not penetrate the
  10219. stigmatic surface. Again, the male element may reach the female
  10220. element but be incapable of causing an embryo to be developed, as
  10221. seems to have been the case with some of Thuret's experiments on Fuci.
  10222. No explanation can be given of these facts, any more than why
  10223. certain trees cannot be grafted on others. Lastly, an embryo may be
  10224. developed, and then perish at an early period. This latter alternative
  10225. has not been sufficiently attended to; but I believe, from
  10226. observations communicated to me by Mr. Rewitt, who has had great
  10227. experience in hybridising pheasants and fowls, that the early death of
  10228. the embryo is a very frequent cause of sterility in first crosses. Mr.
  10229. Salter has recently given the results of an examination of about 500
  10230. eggs produced from various crosses between three species of Gallus and
  10231. their hybrids; the majority of these eggs had been fertilised; and
  10232. in the majority of the fertilised eggs, the embryos had either been
  10233. partially developed and had then perished, or had become nearly
  10234. mature, but the young chickens had been unable to break through the
  10235. shell. Of the chickens which were born, more than four-fifths died
  10236. within the first few days, or at latest weeks, "without any obvious
  10237. cause, apparently from mere inability to live"; so that from the 500
  10238. eggs only twelve chickens were reared. With plants, hybridised embryos
  10239. probably often perish in a like manner; at least it is known that
  10240. hybrids raised from very distinct species are sometimes weak and
  10241. dwarfed, and perish at an early age; of which fact Max Wichura has
  10242. recently given some striking cases with hybrid willows. It may be here
  10243. worth noticing that in some cases of parthenogenesis, the embryos
  10244. within the eggs of silk moths which had not been fertilised, pass
  10245. through their early stages of development and then perish like the
  10246. embryos produced by a cross between distinct species. Until becoming
  10247. acquainted with these facts, I was unwilling to believe in the
  10248. frequent early death of hybrid embryos; for hybrids, when once born,
  10249. are generally healthy and long-lived, as we see in the case of the
  10250. common mule. Hybrids, however, are differently circumstanced before
  10251. and after birth: when born and living in a country where their two
  10252. parents live, they are generally placed under suitable conditions of
  10253. life. But a hybrid partakes of only half of the nature and
  10254. constitution of its mother; it may therefore before birth, as long
  10255. as it is nourished within its mother's womb, or within the egg or seed
  10256. produced by the mother, be exposed to conditions in some degree
  10257. unsuitable, and consequently be liable to perish at an early period;
  10258. more especially as all very young beings are eminently sensitive to
  10259. injurious or unnatural conditions of life. But after all, the cause
  10260. more probably lies in some imperfection in the original act of
  10261. impregnation, causing the embryo to be imperfectly developed, rather
  10262. than in the conditions to which it is subsequently exposed.
  10263.   In regard to the sterility of hybrids, in which the sexual
  10264. elements are imperfectly developed, the case is somewhat different.
  10265. I have more than once alluded to a large body of facts showing that,
  10266. when animals and plants are removed from their natural conditions,
  10267. they are extremely liable to have their reproductive systems seriously
  10268. affected. This, in fact, is the great bar to the domestication of
  10269. animals. Between the sterility thus super-induced and that of hybrids,
  10270. there are many points of similarity. In both cases the sterility is
  10271. independent of general health, and is often accompanied by excess of
  10272. size or great luxuriance. In both cases the sterility occurs in
  10273. various degrees; in both, the male element is the most liable to be
  10274. affected; but sometimes the female more than the male. In both, the
  10275. tendency goes to a certain extent with systematic affinity, for
  10276. whole groups of animals and plants are rendered impotent by the same
  10277. unnatural conditions; and whole groups of species tend to produce
  10278. sterile hybrids. On the other hand, one species in a group will
  10279. sometimes resist great changes of conditions with unimpaired
  10280. fertility; and certain species in a group will produce unusually
  10281. fertile hybrids. No one can tell, till he tries, whether any
  10282. particular animal will breed under confinement, or any exotic plant
  10283. seed freely under culture; nor can he tell till he tries, whether
  10284. any two species of a genus will produce more or less sterile
  10285. hybrids. Lastly, when organic beings are placed during several
  10286. generations under conditions not natural to them, they are extremely
  10287. liable to vary, which seems to be partly due to their reproductive
  10288. systems having been specially affected, though in a lesser degree than
  10289. when sterility ensues. So it is with hybrids, for their offspring in
  10290. successive generations are eminently liable to vary, as every
  10291. experimentalist has observed.
  10292.   Thus we see that when organic beings are placed under new and
  10293. unnatural conditions, and when hybrids are produced by the unnatural
  10294. crossing of two species, the reproductive system, independently of the
  10295. general state of health, is affected in a very similar manner. In
  10296. the one case, the conditions of life have been disturbed, though often
  10297. in so slight a degree as to be inappreciable by us; in the other case,
  10298. or that of hybrids, the external conditions have remained the same,
  10299. but the organisation has been disturbed by two distinct structures and
  10300. constitutions, including of course the reproductive systems, having
  10301. been blended into one. For it is scarcely possible that two
  10302. organisations should be compounded into one, without some
  10303. disturbance occurring in the development, or periodical action, or
  10304. mutual relations of the different parts and organs one to another or
  10305. to the conditions of life. When hybrids are able to breed inter se,
  10306. they transmit to their offspring from generation to generation the
  10307. same compounded organisation, and hence we need not be surprised
  10308. that their sterility, though in some degree variable, does not
  10309. diminish; it is even apt to increase, this being generally the result,
  10310. as before explained, of too close interbreeding. The above view of the
  10311. sterility of hybrids being caused by two constitutions being
  10312. compounded into one has been strongly maintained by Max Wichura.
  10313.   It must, however, be owned that we cannot understand, on the above
  10314. or any other view, several facts with respect to the sterility of
  10315. hybrids; for instance, the unequal fertility of hybrids produced
  10316. from reciprocal crosses; or the increased sterility in those hybrids
  10317. which occasionally and exceptionally resemble closely either pure
  10318. parent. Nor do I pretend that the foregoing remarks go to the root
  10319. of the matter; no explanation is offered why an organism, when
  10320. placed under unnatural conditions, is rendered sterile. All that I
  10321. have attempted to show is, that in two cases, in some respects allied,
  10322. sterility is the common result,- in the one case from the conditions
  10323. of life having been disturbed, in the other case from the organisation
  10324. having been disturbed by two organisations being compounded into one.
  10325.   A similar parallelism holds good with an allied yet very different
  10326. class of facts. It is an old and almost universal belief founded on
  10327. a considerable body of evidence, which I have elsewhere given, that
  10328. slight changes in the conditions of life are beneficial to all
  10329. living things. We see this acted on by farmers and gardeners in
  10330. their frequent exchanges of seed, tubers, &c., from one soil or
  10331. climate to another, and back again. During the convalescence of
  10332. animals, great benefit is derived from almost any change in their
  10333. habits of life. Again, both with plants and animals, there is the
  10334. clearest evidence that a cross between individuals of the same
  10335. species, which differ to a certain extent, gives vigour and
  10336. fertility to the offspring; and that close interbreeding continued
  10337. during several generations between the nearest relations, if these
  10338. be kept under the same conditions of life, almost always leads to
  10339. decreased size, weakness, or sterility.
  10340.   Hence it seems that, on the one hand, slight changes in the
  10341. conditions of life benefit all organic beings, and on the other
  10342. hand, that slight crosses, that is crosses between the males and
  10343. females of the same species, which have been subjected to slightly
  10344. different conditions, or which have slightly varied, give vigour and
  10345. fertility to the offspring. But, as we have seen, organic beings
  10346. long habituated to certain uniform conditions under a state of nature,
  10347. when subjected, as under confinement, to a considerable change in
  10348. their conditions, very frequently are rendered more or less sterile;
  10349. and we know that a cross between two forms, that have become widely or
  10350. specifically different, produce hybrids which are almost always in
  10351. some degree sterile. I am fully persuaded that this double parallelism
  10352. is by no means an accident or an illusion. He who is able to explain
  10353. why the elephant and a multitude of other animals are incapable of
  10354. breeding when kept under only partial confinement in their native
  10355. country, will be able to explain the primary cause of hybrids being so
  10356. generally sterile. He will at the same time be able to explain how
  10357. it is that the races of some of our domesticated animals, which have
  10358. often been subjected to new and not uniform conditions, are quite
  10359. fertile together, although they are descended from distinct species,
  10360. which would probably have been sterile if aboriginally crossed. The
  10361. above two parallel series of facts seem to be connected together by
  10362. some common but unknown bond, which is essentially related to the
  10363. principle of life; this principle, according to Mr. Herbert Spencer,
  10364. being that life depends on, or consists in, the incessant action and
  10365. reaction of various forces, which, as throughout nature, are always
  10366. tending towards an equilibrium; and when this tendency is slightly
  10367. disturbed by any change, the vital forces gain in power.
  10368.  
  10369.   Reciprocal Dimorphism and Trimorphism
  10370.  
  10371.   This subject may be here briefly discussed, and will be found to
  10372. throw some light on hybridism. Several plants belonging to distinct
  10373. orders present two forms, which exist in about equal numbers and which
  10374. differ in no respect except in their reproductive organs; one form
  10375. having a long pistil with short stamens, the other a short pistil with
  10376. long stamens; the two having differently sized pollen-grains. With
  10377. trimorphic plants there are three forms likewise differing in the
  10378. lengths of the pistils and stamens, in the size and colour of the
  10379. pollen grains, and in some other respects; and as in each of the three
  10380. forms there are two sets of stamens, the three forms possess
  10381. altogether six sets of stamens and three kinds of pistils. These
  10382. organs are so proportioned in length to each other, that half the
  10383. stamens in two of the forms stand on a level with the stigma of the
  10384. third form. Now I have shown, and the result has been confirmed by
  10385. other observers, that, in order to obtain full fertility with these
  10386. plants, it is necessary that the stigma of the one form should be
  10387. fertilised by pollen taken from the stamens of corresponding height in
  10388. another form. So that with dimorphic species two unions, which may
  10389. be called legitimate, are fully fertile; and two, which may be
  10390. called illegitimate, are more or less infertile. With trimorphic
  10391. species six unions are legitimate, or fully fertile,- and twelve are
  10392. illegitimate, or more or less infertile.
  10393.   The infertility which may be observed in various dimorphic and
  10394. trimorphic plants, when they are illegitimately fertilised, that is by
  10395. pollen taken from stamens not corresponding in height with the pistil,
  10396. differs much in degree, up to absolute and utter sterility; just in
  10397. the same manner as occurs in crossing distinct species. As the
  10398. degree of sterility in the latter case depends in an eminent degree on
  10399. the conditions of life being more or less favourable, so I have
  10400. found it with illegitimate unions. It is well known that if pollen
  10401. of a distinct species be placed on the stigma of a flower, and its own
  10402. pollen be afterwards, even after a considerable interval of time,
  10403. placed on the same stigma, its action is so strongly prepotent that it
  10404. generally annihilates the effect of the foreign pollen; so it is
  10405. with the pollen of the several forms of the same species, for
  10406. legitimate pollen is strongly prepotent over illegitimate pollen, when
  10407. both are placed on the same stigma. I ascertained this by
  10408. fertilising several flowers, first illegitimately, and twenty-four
  10409. hours afterwards legitimately with the pollen taken from a
  10410. peculiarly coloured variety, and all the seedlings were similarly
  10411. coloured; this shows that the legitimate pollen, though applied
  10412. twenty-four hours subsequently, had wholly destroyed or prevented
  10413. the action of the previously applied illegitimate pollen. Again, as in
  10414. making reciprocal crosses between the same two species, there is
  10415. occasionally a great difference in the result, so the same thing
  10416. occurs with trimorphic plants; for instance, the mid-styled form of
  10417. Lythrum galicaria was illegitimately fertilised with the greatest ease
  10418. by pollen from the longer stamens of the short-styled form, and
  10419. yielded many seeds; but the latter form did not yield a single seed
  10420. when fertilised by the longer stamens of the mid-styled form.
  10421.   In all these respects, and in others which might be added, the forms
  10422. of the same undoubted species when illegitimately united behave in
  10423. exactly the same manner as do two distinct species when crossed.
  10424. This led me carefully to observe during four years many seedlings,
  10425. raised from several illegitimate unions. The chief result is that
  10426. these illegitimate plants, as they may be called, are not fully
  10427. fertile. It is possible to raise from dimorphic species, both
  10428. long-styled and short-styled illegitimate plants, and from
  10429. trimorphic plants all three illegitimate forms. These can then be
  10430. properly united in a legitimate manner. When this is done, there is no
  10431. apparent reason why they should not yield as many seeds as did their
  10432. parents when legitimately fertilised. But such is not the case. They
  10433. are all infertile, in various degrees; some being so utterly and
  10434. incurably sterile that they did not yield during four seasons a single
  10435. seed or even seed-capsule. The sterility of these illegitimate plants,
  10436. when united with each other in a legitimate manner, may be strictly
  10437. compared with that of hybrids when crossed inter se. If, on the
  10438. other hand, a hybrid is crossed with either pure parent-species, the
  10439. sterility is usually much lessened: and so it is when an
  10440. illegitimate plant is fertilised by a legitimate plant. In the same
  10441. manner as the sterility of hybrids does not always run parallel with
  10442. the difficulty of making the first cross between the two
  10443. parent-species, so the sterility of certain illegitimate plants was
  10444. unusually great, whilst the sterility of the union from which they
  10445. were derived was by no means great. With hybrids raised from the
  10446. same seed-capsule the degree of sterility is innately variable, so
  10447. it is in a marked manner with illegitimate plants. Lastly, many
  10448. hybrids are profuse and persistent flowerers, whilst other and more
  10449. sterile hybrids produce few flowers, and are weak, miserable dwarfs;
  10450. exactly similar cases occur with the illegitimate offspring of various
  10451. dimorphic and trimorphic plants.
  10452.   Altogether there is the closest identity in character and
  10453. behaviour between illegitimate plants and hybrids. It is hardly an
  10454. exaggeration to maintain that illegitimate plants are hybrids,
  10455. produced within the limits of the same species by the improper union
  10456. of certain forms, whilst ordinary hybrids are produced from an
  10457. improper union between so-called distinct species. We have also
  10458. already seen that there is the closest similarity in all respects
  10459. between first illegitimate unions and first crosses between distinct
  10460. species. This will perhaps be made more fully apparent by an
  10461. illustration; we may suppose that a botanist found two well-marked
  10462. varieties (and such occur) of the long-styled form of the trimorphic
  10463. Lythrum salicaria, and that he determined to try by crossing whether
  10464. they were specifically distinct. He would find that they yielded
  10465. only about one-fifth of the proper number of seeds, and that they
  10466. behaved in all the other above-specified respects as if they had
  10467. been two distinct species. But to make the case sure, he would raise
  10468. plants from his supposed hybridised seed, and he would find that the
  10469. seedlings were miserably dwarfed and utterly sterile, and that they
  10470. behaved in all other respects like ordinary hybrids. He might then
  10471. maintain that he had actually proved, in accordance with the common
  10472. view, that his two varieties were as good and as distinct species as
  10473. any in the world; but he would be completely mistaken.
  10474.   The facts now given on dimorphic and trimorphic plants are
  10475. important, because they show us, first, that the physiological test of
  10476. lessened fertility, both in first crosses and in hybrids, is no safe
  10477. criterion of specific distinction; secondly, because we may conclude
  10478. that there is some unknown bond which connects the infertility of
  10479. illegitimate unions with that of their illegitimate offspring, and
  10480. we are led to extend the same view to first crosses and hybrids;
  10481. thirdly, because we find, and this seems to me of especial importance,
  10482. that two or three forms of the same species may exist and may differ
  10483. in no respect whatever, either in structure or in constitution,
  10484. relatively to external conditions, and yet be sterile when united in
  10485. certain ways. For we must remember that it is the union of the
  10486. sexual elements of individuals of the same form, for instance, of
  10487. two long-styled forms, which results in sterility; whilst it is the
  10488. union of the sexual elements proper to two distinct forms which is
  10489. fertile. Hence the case appears at first sight exactly the reverse
  10490. of what occurs, in the ordinary unions of the individuals of the
  10491. same species and with crosses between distinct species. It is,
  10492. however, doubtful whether this is really so; but I will not enlarge on
  10493. this obscure subject.
  10494.   We may, however, infer as probable from the consideration of
  10495. dimorphic and trimorphic plants, that the sterility of distinct
  10496. species when crossed and of their hybrid progeny, depends
  10497. exclusively on the nature of their sexual elements, and not on any
  10498. difference in their structure or general constitution. We are also led
  10499. to this same conclusion by considering reciprocal crosses, in which
  10500. the male of one species cannot be united, or can be united with
  10501. great difficulty, with the female of a second species, whilst the
  10502. converse cross can be effected with perfect facility. That excellent
  10503. observer, Gartner, likewise concluded that species when crossed are
  10504. sterile owing to differences confined to their reproductive systems.
  10505.  
  10506.   Fertility of Varieties when Crossed, and of their Mongrel Offspring,
  10507. not universal
  10508.  
  10509.   It may be urged, as an overwhelming argument, that there must be
  10510. some essential distinction between species and varieties, inasmuch
  10511. as the latter, however much they may differ from each other in
  10512. external appearance, cross with perfect facility, and yield
  10513. perfectly fertile offspring. With some exceptions, presently to be
  10514. given, I fully admit that this is the rule. But the subject is
  10515. surrounded by difficulties, for, looking to varieties produced under
  10516. nature, if two forms hitherto reputed to be varieties be found in
  10517. any degree sterile together, they are at once ranked by most
  10518. naturalists as species. For instance, the blue and red pimpernel,
  10519. which are considered by most botanists as varieties, are said by
  10520. Gartner to be quite sterile when crossed, and he subsequently ranks
  10521. them as undoubted species. If we thus argue in a circle, the fertility
  10522. of all varieties produced under nature will assuredly have to be
  10523. granted.
  10524.   If we turn to varieties, produced, or supposed to have been
  10525. produced, under domestication, we are still involved in some doubt.
  10526. For when it is stated, for instance, that certain South American
  10527. indigenous domestic dogs do not readily unite with European dogs,
  10528. the explanation which will occur to every one, and probably the true
  10529. one, is that they are descended from aboriginally distinct species.
  10530. Nevertheless the perfect fertility of so many domestic races,
  10531. differing widely from each other in appearance, for instance those
  10532. of the pigeon, or of the cabbage, is a remarkable fact; more
  10533. especially when we reflect how many species there are, which, though
  10534. resembling each other most closely, are utterly sterile when
  10535. intercrossed. Several considerations however, render the fertility
  10536. of domestic varieties less remarkable. In the first place, it may be
  10537. observed that the amount of external difference between two species is
  10538. no sure guide to their degree of mutual sterility, so that similar
  10539. differences in the case of varieties would be no sure guide. It is
  10540. certain that with species the cause lies exclusively in differences in
  10541. their sexual constitution. Now the varying conditions to which
  10542. domesticated animals and cultivated plants have been subjected, have
  10543. had so little tendency towards modifying the reproductive system in
  10544. a manner leading to mutual sterility, that we have good grounds for
  10545. admitting the directly opposite doctrine of Pallas, namely, that
  10546. such conditions generally eliminate this tendency; so that the
  10547. domesticated descendants of species, which in their natural state
  10548. probably would have been in some degree sterile when crossed, become
  10549. perfectly fertile together. With plants, so far is cultivation from
  10550. giving a tendency towards sterility between distinct species, that
  10551. in several well-authenticated cases already alluded to, certain plants
  10552. have been affected in an opposite manner, for they have become
  10553. self-impotent whilst still retaining the capacity of fertilising,
  10554. and being fertilised by, other species. If the Pallasian doctrine of
  10555. the elimination of sterility through long-continued domestication be
  10556. admitted, and it can hardly be rejected, it becomes in the highest
  10557. degree improbable that similar conditions long-continued should
  10558. likewise induce this tendency; though in certain cases, with species
  10559. having a peculiar constitution, sterility might occasionally be thus
  10560. caused. Thus, as I believe, we can understand why with domesticated
  10561. animals varieties have not been produced which are mutually sterile;
  10562. and why with plants only a few such cases, immediately to be given,
  10563. have been observed.
  10564.   The real difficulty in our present subject is not, as it appears
  10565. to me, why domestic varieties have not become mutually infertile
  10566. when crossed, but why this has so generally occurred with natural
  10567. varieties, as soon as they have been permanently modified in a
  10568. sufficient degree to take rank as species. We are far from precisely
  10569. knowing the cause; nor is this surprising, seeing how profoundly
  10570. ignorant we are in regard to the normal and abnormal action of the
  10571. reproductive system. But we can see that species, owing to their
  10572. struggle for existence with numerous competitors, will have been
  10573. exposed during long periods of time to more uniform conditions, than
  10574. have domestic varieties; and this may well make a wide difference in
  10575. the result. For we know how commonly wild animals and plants, when
  10576. taken from their natural conditions and subjected to captivity, are
  10577. rendered sterile; and the reproductive functions of organic beings
  10578. which have always lived under natural conditions would probably in
  10579. like manner be eminently sensitive to the influence of an unnatural
  10580. cross. Domesticated productions, on the other hand, which, as shown by
  10581. the mere fact of their domestication, were not originally highly
  10582. sensitive to changes in their conditions of life, and which can now
  10583. generally resist with undiminished fertility repeated changes of
  10584. conditions, might be expected to produce varieties, which would be
  10585. little liable to have their reproductive powers injuriously affected
  10586. by the act of crossing with other varieties which had originated in
  10587. a like manner.
  10588.   I have not as yet spoken as if the varieties of the same species
  10589. were invariably fertile when intercrossed. But it is impossible to
  10590. resist the evidence of the existence of a certain amount of
  10591. sterility in the few following cases, which I will briefly abstract.
  10592. The evidence is at least as good as that from which we believe in
  10593. the sterility of a multitude of species. The evidence is, also,
  10594. derived from hostile witnesses, who in all other cases consider
  10595. fertility and sterility as safe criterions of specific distinction.
  10596. Gartner kept during several years a dwarf kind of maize with yellow
  10597. seeds, and a tall variety with red seeds growing near each other in
  10598. his garden; and although these plants have separated sexes, they never
  10599. naturally crossed. He then fertilised thirteen flowers of the one kind
  10600. with pollen of the other; but only a single head produced any seed,
  10601. and this one head produced only five grains. Manipulation in this case
  10602. could not have been injurious, as the plants have separated sexes.
  10603. No one, I believe, has suspected that these varieties of maize are
  10604. distinct species; and it is important to notice that the hybrid plants
  10605. thus raised were themselves perfectly fertile; so that even Gartner
  10606. did not venture to consider the two varieties as specifically
  10607. distinct.
  10608.   Girou de Buzareingues crossed three varieties of gourd, which like
  10609. the maize has separated sexes, and he asserts that their mutual
  10610. fertilization is by so much the less easy as their differences are
  10611. greater. How far these experiments may be trusted, I know not; but the
  10612. forms experimented on are ranked by Sageret, who mainly founds his
  10613. classification by the test of infertility, as varieties, and Naudin
  10614. has come to the same conclusion.
  10615.   The following case is far more remarkable, and seems at first
  10616. incredible; but it is the result of an astonishing number of
  10617. experiments made during many years on nine species of Verbascum, by so
  10618. good an observer and so hostile a witness as Gartner: namely, that the
  10619. yellow and white varieties when crossed produce less seed than the
  10620. similarly coloured varieties of the same species. Moreover, he asserts
  10621. that, when yellow and white varieties of one species are crossed
  10622. with yellow and white varieties of a distinct species, more seed is
  10623. produced by the crosses between the similarly coloured flowers, than
  10624. between those which are differently coloured. Mr. Scott also has
  10625. experimented on the species and varieties of Verbascum; and although
  10626. unable to confirm Gartner's results on the crossing of the distinct
  10627. species, he finds that the dissimilarly coloured varieties of the same
  10628. species yield fewer seeds in the proportion of 86 to 100, than the
  10629. similarly coloured varieties. Yet these varieties differ in no respect
  10630. except in the colour of their flowers; and one variety can sometimes
  10631. be raised from the seed of another.
  10632.   Kolreuter, whose accuracy has been confirmed by every subsequent
  10633. observer, has proved the remarkable fact, that one particular
  10634. variety of the common tobacco was more fertile than the other
  10635. varieties, when crossed with a widely distinct species. He
  10636. experimented on five forms which are commonly reputed to be varieties,
  10637. and which he tested by the severest trial, namely, by reciprocal
  10638. crosses, and he found their mongrel offspring perfectly fertile. But
  10639. one of these five varieties, when used either as the father or mother,
  10640. and crossed with the Nicotiana glutinosa, always yielded hybrids not
  10641. so sterile as those which were produced from the four other
  10642. varieties when crossed with N. glutinosa. Hence the reproductive
  10643. system of this one variety must have been in some manner and in some
  10644. degree modified.
  10645.   From these facts it can no longer be maintained that varieties
  10646. when crossed are invariably quite fertile. From the great difficulty
  10647. of ascertaining the infertility of varieties in a state of nature, for
  10648. a supposed variety, if proved to be infertile in any degree, would
  10649. almost universally be ranked as a species;- from man attending only to
  10650. external characters in his domestic varieties, and from such varieties
  10651. not having been exposed for very long periods to uniform conditions of
  10652. life;- from these several considerations we may conclude that
  10653. fertility does not constitute a fundamental distinction between
  10654. varieties and species when crossed. The general sterility of crossed
  10655. species may safely be looked at, not as a special acquirement or
  10656. endowment, but as incidental on changes of an unknown nature in
  10657. their sexual elements.
  10658.  
  10659.   Hybrids and Mongrels compared, independently of their fertility
  10660.  
  10661.   Independently of the question of fertility, the offspring of species
  10662. and of varieties when crossed may be compared in several other
  10663. respects. Gartner, whose strong wish it was to draw a distinct line
  10664. between species and varieties, could find very few, and, as it seems
  10665. to me, quite unimportant differences between the so-called hybrid
  10666. offspring of species, and the so-called mongrel offspring of
  10667. varieties. And, on the other hand, they agree most closely in many
  10668. important respects.
  10669.   I shall here discuss this subject with extreme brevity. The most
  10670. important distinction is, that in the first generation mongrels are
  10671. more variable than hybrids; but Gartner admits that hybrids from
  10672. species which have long been cultivated are often variable in the
  10673. first generation; and I have myself seen striking instances of this
  10674. fact. Gartner further admits that hybrids between very closely
  10675. allied species are more variable than those from very distinct
  10676. species; and this shows that the difference in the degree of
  10677. variability graduates away. When mongrels and the more fertile hybrids
  10678. are propagated for several generations, an extreme amount of
  10679. variability in the offspring in both cases is notorious; but some
  10680. few instances of both hybrids and mongrels long retaining a uniform
  10681. character could be given. The variability, however, in the
  10682. successive generations of mongrels is, perhaps, greater than in
  10683. hybrids.
  10684.   This greater variability in mongrels than in hybrids does not seem
  10685. at all surprising. For the parents of mongrels are varieties, and
  10686. mostly domestic varieties (very few experiments having been tried on
  10687. natural varieties), and this implies that there has been recent
  10688. variability, which would often continue and would augment that arising
  10689. from the act of crossing. The slight variability of hybrids in the
  10690. first generation, in contrast with that in the succeeding generations,
  10691. is a curious fact and deserves attention. For it bears on the view
  10692. which I have taken of one of the causes of ordinary variability;
  10693. namely, that the reproductive system from being eminently sensitive to
  10694. changed conditions of life, fails under these circumstances to perform
  10695. its proper function of producing offspring closely similar in all
  10696. respects to the parent-form. Now hybrids in the first generation are
  10697. descended from species (excluding those long-cultivated) which have
  10698. not had their reproductive systems in any way affected, and they are
  10699. not variable; but hybrids themselves have their reproductive systems
  10700. seriously affected, and their descendants are highly variable.
  10701.   But to return to our comparison of mongrels and hybrids: Gartner
  10702. states that mongrels are more liable than hybrids to revert to
  10703. either parent-form; but this, if it be true, is certainly only a
  10704. difference in degree. Moreover, Gartner expressly states that
  10705. hybrids from long cultivated plants are more subject to reversion than
  10706. hybrids from species in their natural state; and this probably
  10707. explains the singular difference in the results arrived at by
  10708. different observers: thus Max Wichura doubts whether hybrids ever
  10709. revert to their parent-forms, and he experimented on uncultivated
  10710. species of willows; whilst Naudin, on the other hand, insists in the
  10711. strongest terms on the almost universal tendency to reversion in
  10712. hybrids, and he experimented chiefly on cultivated plants. Gartner
  10713. further states that when any two species, although most closely allied
  10714. to each other, are crossed with a third species, the hybrids are
  10715. widely different from each other; whereas if two very distinct
  10716. varieties of one species are crossed with another species, the hybrids
  10717. do not differ much. But this conclusion, as far as I can make out,
  10718. is founded on a single experiment; and seems directly opposed to the
  10719. results of several experiments made by Kolreuter.
  10720.   Such alone are the unimportant differences which Gartner is able
  10721. to point out between hybrid and mongrel plants. On the other hand, the
  10722. degrees and kinds of resemblance in mongrels and in hybrids to their
  10723. respective parents, more especially in hybrids produced from nearly
  10724. related species, follow according to Gartner the same laws. When two
  10725. species are crossed, one has sometimes a prepotent power of impressing
  10726. its likeness on the hybrid. So I believe it to be with varieties of
  10727. plants; and with animals one variety certainly often has this
  10728. prepotent power over another variety. Hybrid plants produced from a
  10729. reciprocal cross, generally resemble each other closely; and so it
  10730. is with mongrel plants from a reciprocal cross. Both hybrids and
  10731. mongrels can be reduced to either pure parent-form, by repeated
  10732. crosses in successive generations with either parent.
  10733.   These several remarks are apparently applicable to animals; but
  10734. the subject is here much complicated, partly owing to the existence of
  10735. secondary sexual characters; but more especially owing to prepotency
  10736. in transmitting likeness running more strongly in one sex than in
  10737. the other, both when one species is crossed with another, and when one
  10738. variety is crossed with another variety. For instance, I think those
  10739. authors are right who maintain that the ass has a prepotent power over
  10740. the horse, so that both the mule and the hinny resemble more closely
  10741. the ass than the horse; but that the prepotency runs more strongly
  10742. in the male than in the female ass, so that the mule, which is the
  10743. offspring of the male ass and mare, is more like an ass, than is the
  10744. hinny, which is the offspring of the female ass and stallion.
  10745.   Much stress has been laid by some authors on the supposed fact, that
  10746. it is only with mongrels that the offspring are not intermediate in
  10747. character, but closely resemble one of their parents; but this does
  10748. sometimes occur with hybrids, yet I grant much less frequently than
  10749. with mongrels. Looking to the cases which I have collected of
  10750. cross-bred animals closely resembling one parent, the resemblances
  10751. seem chiefly confined to characters almost monstrous in their
  10752. nature, and which have suddenly appeared- such as albinism,
  10753. melanism, deficiency of tail or horns, or additional fingers and toes;
  10754. and do not relate to characters which have been slowly acquired
  10755. through selection. A tendency to sudden reversions to the perfect
  10756. character of either parent would, also, be much more likely to occur
  10757. with mongrels, which are descended from varieties often suddenly
  10758. produced and semi-monstrous in character, than with hybrids, which are
  10759. descended from species slowly and naturally produced On the whole, I
  10760. entirely agree with Dr. Prosper Lucas, who, after arranging an
  10761. enormous body of facts with respect to animals, comes to the
  10762. conclusion that the laws of resemblance of the child to its parents
  10763. are the same, whether the two parents differ little or much from
  10764. each other, namely, in the union of individuals of the same variety,
  10765. or of different varieties, or of distinct species.
  10766.   Independently of the question of fertility and sterility, in all
  10767. other respects there seems to be a general and close similarity in the
  10768. offspring of crossed species, and of crossed varieties. If we look
  10769. at species as having been specially created, and at varieties as
  10770. having been produced by secondary laws, this similarity would be an
  10771. astonishing fact. But it harmonises perfectly with the view that there
  10772. is no essential distinction between species and varieties.
  10773.  
  10774.   Summary of Chapter
  10775.  
  10776.   First crosses between forms, sufficiently distinct to be ranked as
  10777. species, and their hybrids, are very generally, but not universally,
  10778. sterile. The sterility is of all degrees, and is often so slight
  10779. that the most careful experimentalists have arrived at diametrically
  10780. opposite conclusions in ranking forms by this test. The sterility is
  10781. innately variable in individuals of the same species, and is eminently
  10782. susceptible to the action of favourable and unfavourable conditions.
  10783. The degree of sterility does not strictly follow systematic
  10784. affinity, but is governed by several curious and complex laws. It is
  10785. generally different, and sometimes widely different in reciprocal
  10786. crosses between the same two species. It is not always equal in degree
  10787. in a first cross and in the hybrids produced from this cross.
  10788.   In the same manner as in grafting trees, the capacity in one species
  10789. or variety to take on another, is incidental on differences, generally
  10790. of an unknown nature, in their vegetative systems, so in crossing, the
  10791. greater or less facility of one species to unite with another is
  10792. incidental on unknown differences in their reproductive systems. There
  10793. is no more reason to think that species have been specially endowed
  10794. with various degrees of sterility to prevent their crossing and
  10795. blending in nature, than to think that trees have been specially
  10796. endowed with various and somewhat analogous degrees of difficulty in
  10797. being grafted together in order to prevent their inarching in our
  10798. forests.
  10799.   The sterility of first crosses and of their hybrid progeny has not
  10800. been acquired through natural selection. In the case of first
  10801. crosses it seems to depend on several circumstances; in some instances
  10802. in chief part on the early death of the embryo. In the case of
  10803. hybrids, it apparently depends on their whole organisation having been
  10804. disturbed by being compounded from two distinct forms; the sterility
  10805. being closely allied to that which so frequently affects pure species,
  10806. when exposed to new and unnatural conditions of life. He who will
  10807. explain these latter cases will be able to explain the sterility of
  10808. hybrids. This view is strongly supported by a parallelism of another
  10809. kind: namely, that, firstly, slight changes in the conditions of
  10810. life add to the vigour and fertility of all organic beings; and
  10811. secondly, that the crossing of forms, which have been exposed to
  10812. slightly different conditions of life or which have varied, favours
  10813. the size, vigour, and fertility of their offspring. The facts given on
  10814. the sterility of the illegitimate unions of dimorphic and trimorphic
  10815. plants and of their illegitimate progeny, perhaps render it probable
  10816. that some unknown bond in all cases connects the degree of fertility
  10817. of first unions with that of their offspring. The consideration of
  10818. these facts on dimorphism, as well as of the results of reciprocal
  10819. crosses, clearly leads to the conclusion that the primary cause of the
  10820. sterility of crossed species is confined to differences in their
  10821. sexual elements. But why, in the case of distinct species, the
  10822. sexual elements should so generally have become more or less modified,
  10823. leading to their mutual infertility, we do not know; but it seems to
  10824. stand in some close relation to species having been exposed for long
  10825. periods of time to nearly uniform conditions of life.
  10826.   It is not surprising that the difficulty in crossing any two
  10827. species, and the sterility of their hybrid offspring, should in most
  10828. cases correspond, even if due to distinct causes: for both depend on
  10829. the amount of difference between the species which are crossed. Nor is
  10830. it surprising that the facility of effecting a first cross, and the
  10831. fertility of the hybrids thus produced, and the capacity of being
  10832. grafted together- though this latter capacity evidently depends on
  10833. widely different circumstances- should all run, to a certain extent,
  10834. parallel with the systematic affinity of the forms subjected to
  10835. experiment; for systematic affinity includes resemblances of all
  10836. kinds.
  10837.   First crosses between forms known to be varieties, or sufficiently
  10838. alike to be considered as varieties, and their mongrel offspring,
  10839. are very generally, but not, as is so often stated, invariably
  10840. fertile. Nor is this almost universal and perfect fertility
  10841. surprising, when it is remembered how liable we are to argue in a
  10842. circle with respect to varieties in a state of nature; and when we
  10843. remember that the greater number of varieties have been produced under
  10844. domestication by the selection of mere external differences, and
  10845. that they have not been long exposed to uniform conditions of life. It
  10846. should also be especially kept in mind, that long-continued
  10847. domestication tends to eliminate sterility, and is therefore little
  10848. likely to induce this same quality. Independently of the question of
  10849. fertility, in all other respects there is the closest general
  10850. resemblance between hybrids and mongrels,- in their variability, in
  10851. their power of absorbing each other by repeated crosses, and in
  10852. their inheritance of characters from both parent-forms. Finally, then,
  10853. although we are as ignorant of the precise cause of the sterility of
  10854. first crosses and of hybrids as we are why animals and plants
  10855. removed from their natural conditions become sterile, yet the facts
  10856. given in this chapter do not seem to me opposed to the belief that
  10857. species aboriginally existed as varieties.
  10858.   CHAPTER X
  10859.   ON THE IMPERFECTION OF THE GEOLOGICAL RECORD
  10860.  
  10861.   IN THE sixth chapter I enumerated the chief objections which might
  10862. be justly urged against the views maintained in this volume. Most of
  10863. them have now been discussed. One, namely the distinctness of specific
  10864. forms, and their not being blended together by innumerable
  10865. transitional links, is a very obvious difficulty. I assigned reasons
  10866. why such links do not commonly occur at the present day under the
  10867. circumstances apparently most favourable for their presence, namely,
  10868. on an extensive and continuous area with graduated physical
  10869. conditions. I endeavoured to show, that the life of each species
  10870. depends in a more important manner on the presence of other already
  10871. defined organic forms, than on climate, and, therefore, that the
  10872. really governing conditions of life do not graduate away quite
  10873. insensibly like heat or moisture. I endeavoured, also, to show that
  10874. intermediate varieties, from existing in lesser numbers than the forms
  10875. which they connect, will generally be beaten out and exterminated
  10876. during the course of further modification and improvement. The main
  10877. cause, however, of innumerable intermediate links not now occurring
  10878. everywhere throughout nature, depends on the very process of natural
  10879. selection, through which new varieties continually take the places
  10880. of and supplant their parent-forms. But just in proportion as this
  10881. process of extermination has acted on an enormous scale, so must the
  10882. number of intermediate varieties, which have formerly existed, be
  10883. truly enormous. Why then is not every geological formation and every
  10884. stratum full of such intermediate links? Geology assuredly does not
  10885. reveal any such finely-graduated organic chain; and this, perhaps,
  10886. is the most obvious and serious objection which can be urged against
  10887. the theory. The explanation lies, as I believe, in the extreme
  10888. imperfection of the geological record.
  10889.   In the first place, it should always be borne in mind what sort of
  10890. intermediate forms must, on the theory, have formerly existed. I
  10891. have found it difficult, when looking at any two species, to avoid
  10892. picturing to myself forms directly intermediate between them. But this
  10893. is a wholly false view; we should always look for forms intermediate
  10894. between each species and a common but unknown progenitor; and the
  10895. progenitor will generally have differed in some respects from all
  10896. its modified descendants. To give a simple illustration: the fantail
  10897. and pouter pigeons are both descended from the rock-pigeon; if we
  10898. possessed all the intermediate varieties which have ever existed, we
  10899. should have an extremely close series between both and the
  10900. rock-pigeon; but we should have no varieties directly intermediate
  10901. between the fantail and pouter; none, for instance, combining a tail
  10902. somewhat expanded with a crop somewhat enlarged, the characteristic
  10903. features of these two breeds. These two breeds, moreover, have
  10904. become so much modified, that, if we had no historical or indirect
  10905. evidence regarding their origin, it would not have been possible to
  10906. have determined, from a mere comparison of their structure with that
  10907. of the rock-pigeon, C. livia, whether they had descended from this
  10908. species or from some allied form, such as C. aenas.
  10909.   So, with natural species, if we look to forms very distinct, for
  10910. instance to the horse and tapir, we have no reason to suppose that
  10911. links directly intermediate between them ever existed, but between
  10912. each and an unknown common parent. The common parent will have had
  10913. in its whole organisation much general resemblance to the tapir and to
  10914. the horse; but in some points of structure may have differed
  10915. considerably from both, even perhaps more than they differ from each
  10916. other. Hence, in all such cases, we should be unable to recognise
  10917. the parent-form of any two or more species, even if we closely
  10918. compared the structure of the parent with that of its modified
  10919. descendants, unless at the same time we had a nearly perfect chain
  10920. of the intermediate links.
  10921.   It is just possible by theory, that one of two living forms might
  10922. have descended from the other; for instance, a horse from a tapir; and
  10923. in this case direct intermediate links will have existed between them.
  10924. But such a case would imply that one form had remained for a very long
  10925. period unaltered, whilst its descendants had undergone a vast amount
  10926. of change; and the principle of competition between organism and
  10927. organism, between child and parent, will render this a very rare
  10928. event; for in all cases the new and improved forms of life tend to
  10929. supplant the old and unimproved forms.
  10930.   By the theory of natural selection all living species have been
  10931. connected with the parent-species of each genus, by differences not
  10932. greater than we see between the natural and domestic varieties of
  10933. the same species at the present day; and these parent-species, now
  10934. generally extinct, have in their turn been similarly connected with
  10935. more ancient forms; and so on backwards, always converging to the
  10936. common ancestor of each great class. So that the number of
  10937. intermediate and transitional links, between all living and extinct
  10938. species, must have been inconceivably great. But assuredly, if this
  10939. theory be true, such have lived upon the earth.
  10940.  
  10941.   On the Lapse of Time, as inferred from the rate of Deposition and
  10942. extent of Denudation
  10943.  
  10944.   Independently of our not finding fossil remains of such infinitely
  10945. numerous connecting links, it may be objected that time cannot have
  10946. sufficed for so great an amount of organic change, all changes
  10947. having been effected slowly. It is hardly possible for me to recall to
  10948. the reader who is not a practical geologist, the facts leading the
  10949. mind feebly to comprehend the lapse of time. He who can read Sir
  10950. Charles Lyell's grand work on the Principles of Geology, which the
  10951. future historian will recognise as having produced a revolution in
  10952. natural science, and yet does not admit how vast have been the past
  10953. periods of time, may at once close this volume. Not that it suffices
  10954. to study the Principles of Geology, or to read special treatises by
  10955. different observers on separate formations, and to mark how each
  10956. author attempts, to give an inadequate idea of the duration of each
  10957. formation, or even of each stratum. We can best gain some idea of past
  10958. time by knowing the agencies at work, and learning how deeply the
  10959. surface of the land has been denuded, and how much sediment has been
  10960. deposited. As Lyell has well remarked, the extent and thickness of our
  10961. sedimentary formations are the result and the measure of the
  10962. denudation which the earth's crust has elsewhere undergone.
  10963. Therefore a man should examine for himself the great piles of
  10964. superimposed strata, and watch the rivulets bringing down mud, and the
  10965. waves wearing away the sea-cliffs, in order to comprehend something
  10966. about the duration of past time, the monuments of which we see all
  10967. around us.
  10968.   It is good to wander along the coast, when formed of moderately hard
  10969. rocks, and mark the process of degradation. The tides in most cases
  10970. reach the cliffs only for a short time twice a day, and the waves
  10971. eat into them only when they are charged with sand or pebbles; for
  10972. there is good evidence that pure water effects nothing in wearing away
  10973. rock. At last the base of the cliff is undermined, huge fragments fall
  10974. down, and these, remaining fixed, have to be worn away atom by atom,
  10975. until after being reduced in size they can be rolled about by the
  10976. waves, and then they are more quickly ground into pebbles, sand, or
  10977. mud. But how often do we see along the bases of retreating cliffs
  10978. rounded boulders, all thickly clothed by marine productions, showing
  10979. how little they are abraded and how seldom they are rolled about!
  10980. Moreover, if we follow for a few miles any line of rocky cliff,
  10981. which is undergoing degradation, we find that it is only here and
  10982. there, along a short length or round a promontory, that the cliffs are
  10983. at the present time suffering. The appearance of the surface and the
  10984. vegetation show that elsewhere years have elapsed since the waters
  10985. washed their base.
  10986.   We have, however, recently learnt from the observations of Ramsay,
  10987. in the van of many excellent observers- of Jukes, Geikie, Croll, and
  10988. others, that subaerial degradation is a much more important agency
  10989. than coast-action, or the power of the waves. The whole surface of the
  10990. land is exposed to the chemical action of the air and of the
  10991. rain-water with its dissolved carbolic acid, and in colder countries
  10992. to frost; the disintegrated matter is carried down even gentle
  10993. slopes during heavy rain, and to a greater extent than might be
  10994. supposed, especially in arid districts, by the wind; it is then
  10995. transported by the streams and rivers, which when rapid deepen their
  10996. channels, and triturate the fragments. On a rainy day, even in a
  10997. gently undulating country, we see the effects of subaerial degradation
  10998. in the muddy rills which flow down every slope. Messrs. Ramsay and
  10999. Whitaker have shown, and the observation is a most striking one,
  11000. that the great lines of escarpment in the Wealden district and those
  11001. ranging across England, which formerly were looked at as ancient
  11002. sea-coasts, cannot have been thus formed, for each line is composed of
  11003. one and the same formation, whilst our sea-cliffs are everywhere
  11004. formed by the intersection of various formations. This being the case,
  11005. we are compelled to admit that the escarpments owe their origin in
  11006. chief part to the rocks of which they are composed having resisted
  11007. subaerial denudation better than the surrounding surface; this surface
  11008. consequently has been gradually lowered, with the lines of harder rock
  11009. left projecting. Nothing impresses the mind with the vast duration
  11010. of time, according to our ideas of time, more forcibly than the
  11011. conviction thus gained that subaerial agencies which apparently have
  11012. so little power, and which seem to work so slowly, have produced great
  11013. results.
  11014.   When thus impressed with the slow rate at which the land is worn
  11015. away through subaerial and littoral action, it is good, in order to
  11016. appreciate the past duration of time, to consider, on the one hand,
  11017. the masses of rock which have been removed over many extensive
  11018. areas, and on the other hand the thickness of our sedimentary
  11019. formations. I remember having been much struck when viewing volcanic
  11020. islands, which have been worn by the waves and pared all round into
  11021. perpendicular cliffs of one or two thousand feet in height; for the
  11022. gentle slope of the lava-streams, due to their formerly liquid
  11023. state, showed at a glance how far the hard, rocky beds had once
  11024. extended into the open ocean. The same story is told still more
  11025. plainly by faults,- those great cracks along which the strata have
  11026. been upheaved on one side, or thrown down on the other, to the
  11027. height or depth of thousands of feet; for since the crust cracked, and
  11028. it makes no great difference whether the upheaval was sudden, or, as
  11029. most geologists now believe, was slow and effected by many starts, the
  11030. surface of the land has been so completely planed down that no trace
  11031. of these vast dislocations is externally visible. The Craven fault,
  11032. for instance, extends for upwards of 30 miles, and along this line the
  11033. vertical displacement of the strata varies from 600 to 3000 feet.
  11034. Professor Ramsay has published an account of a downthrow in Anglesea
  11035. of 2300 feet; and he informs me that he fully believes that there is
  11036. one in Merionethshire of 12,000 feet; yet in these cases there is
  11037. nothing on the surface of the land to show such prodigious
  11038. movements; the pile of rocks on either side of the crack having been
  11039. smoothly swept away.
  11040.   On the other hand, in all parts of the world the piles of
  11041. sedimentary strata are of wonderful thickness. In the Cordillera I
  11042. estimated one mass of conglomerate at ten thousand feet; and
  11043. although conglomerates have probably been accumulated at a quicker
  11044. rate than finer sediments, yet from being formed of worn and rounded
  11045. pebbles, each of which bears the stamp of time, they are good to
  11046. show how slowly the mass must have been heaped together. Professor
  11047. Ramsay has given me the maximum thickness, from actual measurement
  11048. in most cases, of the successive formations in different parts of
  11049. Great Britain; and this is the result:-
  11050.  
  11051.     Palaeozoic strata (not including igneous beds)   57,154 feet
  11052.     Secondary strata                                 13,190 feet
  11053.     Tertiary strata                                   2,249 feet
  11054.  
  11055. -making altogether 72,584 feet; that is, very nearly thirteen and
  11056. three-quarters British miles. Some of the formations, which are
  11057. represented in England by thin beds, are thousands of feet in
  11058. thickness on the Continent. Moreover, between each successive
  11059. formation, we have, in the opinion of most geologists, blank periods
  11060. of enormous length. So that the lofty pile of sedimentary rocks in
  11061. Britain gives but an inadequate idea of the time which has elapsed
  11062. during their accumulation. The consideration of these various facts
  11063. impresses the mind almost in the same manner as does the vain
  11064. endeavour to grapple with the idea of eternity.
  11065.   Nevertheless this impression is partly false. Mr. Croll, in an
  11066. interesting paper, remarks that we do not err "in forming too great
  11067. a conception of the length of geological periods," but in estimating
  11068. them by years. When geologists look at large and complicated
  11069. phenomena, and then at the figures representing several million years,
  11070. the two produce a totally different effect on the mind, and the
  11071. figures are at once pronounced too small. In regard to subaerial
  11072. denudation, Mr. Croll shows, by calculating the known amount of
  11073. sediment annually brought down by certain rivers, relatively to
  11074. their areas of drainage, that 1000 feet of solid rock, as it became
  11075. gradually disintegrated, would thus be removed from the mean level
  11076. of the whole area in the course of six million years. This seems an
  11077. astonishing result, and some considerations lead to the suspicion that
  11078. it may be too large, but even if halved or quartered it is still
  11079. very surprising. Few of us, however, know what a million really means:
  11080. Mr. Croll gives the following illustration: take a narrow strip of
  11081. paper, 83 feet 4 inches in length, and stretch it along the wall of
  11082. a large hall; then mark off at one end the tenth of an inch. This
  11083. tenth of an inch will represent one hundred years, and the entire
  11084. strip a million years. But let it be borne in mind, in relation to the
  11085. subject of this work, what a hundred years implies, represented as
  11086. it is by a measure utterly insignificant in a hall of the above
  11087. dimensions. Several eminent breeders, during a single lifetime, have
  11088. so largely modified some of the higher animals which propagate their
  11089. kind much more slowly than most of the lower animals, that they have
  11090. formed what well deserves to be called a new sub-breed. Few men have
  11091. attended with due care to any one strain for more than half a century,
  11092. so that a hundred years represents the work of two breeders in
  11093. succession. It is not to be supposed that species in a state of nature
  11094. ever change so quickly as domestic animals under the guidance of
  11095. methodical selection. The comparison would be in every way fairer with
  11096. the effects which follow from unconscious selection, that is the
  11097. preservation of the most useful or beautiful animals, with no
  11098. intention of modifying the breed; but by this process of unconscious
  11099. selection, various breeds have been sensibly changed in the course
  11100. of two or three centuries.
  11101.   Species, however, probably change much more slowly, and within the
  11102. same country only a few change at the same time. This slowness follows
  11103. from all the inhabitants of the same country being already so well
  11104. adapted to each other, that new places in the polity of nature do
  11105. not occur until after long intervals, due to the occurrence of
  11106. physical changes of some kind, or through the immigration of new
  11107. forms. Moreover variations or individual differences of the right
  11108. nature, by which some of the inhabitants might be better fitted to
  11109. their new places under the altered circumstances, would not always
  11110. occur at once. Unfortunately we have no means of determining,
  11111. according to the standards of years, how long a period it takes to
  11112. modify a species; but to the subject of time we must return.
  11113.  
  11114.   On the Poorness of Palaeontological Collections
  11115.  
  11116.   Now let us turn to our richest geological museums, and what a paltry
  11117. display we behold! That our collections are imperfect is admitted by
  11118. every one. The remark of that admirable palaeontologist, Edward
  11119. Forbes, should never be forgotten, namely, that very many fossil
  11120. species are known and named from single and often broken specimens, or
  11121. from a few specimens collected on some one spot. Only a small
  11122. portion of the surface of the earth has been geologically explored,
  11123. and no part with sufficient care, as the important discoveries made
  11124. every year in Europe prove. No organism wholly soft can be
  11125. preserved. Shells and bones decay and disappear when left on the
  11126. bottom of the sea, where sediment is not accumulating. We probably
  11127. take a quite erroneous view, when we assume that sediment is being
  11128. deposited over nearly the whole bed of the sea, at a rate sufficiently
  11129. quick to embed and preserve fossil remains. Throughout an enormously
  11130. large proportion of the ocean, the bright blue tint of the water
  11131. bespeaks its purity. The many cases on record of a formation
  11132. conformably covered, after an immense interval of time, by another and
  11133. later formation, without the underlying bed having suffered in the
  11134. interval any wear and tear, seem explicable only on the view of the
  11135. bottom of the sea not rarely lying for ages in an unaltered condition.
  11136. The remains which do become embedded, if in sand or gravel, will, when
  11137. the beds are upraised, generally be dissolved by the percolation of
  11138. rain-water charged with carbolic acid. Some of the many kinds of
  11139. animals which live on the beach between high and low water mark seem
  11140. to be rarely preserved. For instance, the several species of the
  11141. Chthamalinae (a sub-family of sessile cirripedes) coat the rocks all
  11142. over the world in infinite numbers: they are all strictly littoral,
  11143. with the exception of a single Mediterranean species, which inhabits
  11144. deep water, and this has been found fossil in Sicily, whereas not
  11145. one other species has hitherto been found in any tertiary formation:
  11146. yet it is known that the genus Chthamalus existed during the Chalk
  11147. period. Lastly, many great deposits requiring a vast length of time
  11148. for their accumulation, are entirely destitute of organic remains,
  11149. without our being able to assign any reason: one of the most
  11150. striking instances is that of the Flysch formation, which consists
  11151. of shale and sandstone, several thousand, occasionally even six
  11152. thousand feet in thickness, and extending for at least 300 miles
  11153. from Vienna to Switzerland; and although this great mass has been most
  11154. carefully searched, no fossils, except a few vegetable remains, have
  11155. been found.
  11156.   With respect to the terrestrial productions which lived during the
  11157. Secondary and Palaeozoic periods, it is superfluous to state that
  11158. our evidence is fragmentary in an extreme degree. For instance,
  11159. until recently not a land-shell was known belonging to either of these
  11160. vast periods, with the exception of one species discovered by Sir C.
  11161. Lyell and Dr. Dawson in the carboniferous strata of North America; but
  11162. now land-shells have been found in the lias. In regard to
  11163. mammiferous remains, a glance at the historical table published in
  11164. Lyell's Manual will bring home the truth, how accidental and rare is
  11165. their preservation, far better than pages of detail. Nor is their
  11166. rarity surprising, when we remember how large a proportion of the
  11167. bones of tertiary mammals have been discovered either in caves or in
  11168. lacustrine deposits; and that not a cave or true lacustrine bed is
  11169. known belonging to the age of our secondary or palaeozoic formations.
  11170.    But the imperfection in the geological record largely results
  11171. from another and more important cause than any of the foregoing;
  11172. namely, from the several formations being separated from each other by
  11173. wide intervals of time. This doctrine has been emphatically admitted
  11174. by many geologists and palaeontologists, who, like E. Forbes, entirely
  11175. disbelieve in the change of species. When we see the formations
  11176. tabulated in written works, or when we follow them in nature, it is
  11177. difficult to avoid believing that they are closely consecutive. But we
  11178. know, for instance, from Sir R. Murchison's great work on Russia, what
  11179. wide gaps there are in that country between the superimposed
  11180. formations; so it is in North America, and in many other parts of
  11181. the world. The most skilful geologist if his attention had been
  11182. confined exclusively to these large territories, would never have
  11183. suspected that, during the periods which were blank and barren in
  11184. his own country, great piles of sediment, charged with new and
  11185. peculiar forms of life, had elsewhere been accumulated. And if, in
  11186. each separate territory, hardly any idea can be formed of the length
  11187. of time which has elapsed between the consecutive formations, we may
  11188. infer that this could nowhere be ascertained. The frequent and great
  11189. changes in the mineralogical composition of consecutive formations,
  11190. generally implying great changes in the geography of the surrounding
  11191. lands, whence the sediment was derived, accord with the belief of vast
  11192. intervals of time having elapsed between each formation.
  11193.   We can, I think, see why the geological formations of each region
  11194. are almost invariably intermittent; that is, have not followed each
  11195. other in close sequence. Scarcely any fact struck me more when
  11196. examining many hundred miles of the South American coasts, which
  11197. have been upraised several hundred feet within the recent period, than
  11198. the absence of any recent deposits sufficiently extensive to last
  11199. for even a short geological period. Along the whole west coast,
  11200. which is inhabited by a peculiar marine fauna, tertiary beds are so
  11201. poorly developed, that no record of several successive and peculiar
  11202. marine faunas will probably be preserved to a distant age. A little
  11203. reflection will explain why, along the rising coast of the western
  11204. side of South America, no extensive formations with recent or tertiary
  11205. remains can anywhere be found, though the supply of sediment must
  11206. for ages have been great, from the enormous degradation of the
  11207. coast-rocks and from muddy streams entering the sea. The
  11208. explanation, no doubt, is, that the littoral and sub-littoral deposits
  11209. are continually worn away, as soon as they are brought up by the
  11210. slow and gradual rising of the land within the grinding action of
  11211. the coast-waves.
  11212.   We may, I think, conclude that sediment must be accumulated in
  11213. extremely thick, solid, or extensive masses, in order to withstand the
  11214. incessant action of the waves, when first upraised and during
  11215. successive oscillations of level as well as the subsequent subaerial
  11216. degradation. Such thick and extensive accumulations of sediment may be
  11217. formed in two ways; either in profound depths of the sea, in which
  11218. case the bottom will not be inhabited by so many and such varied forms
  11219. of life, as the more shallow seas; and the mass when upraised will
  11220. give an imperfect record of the organisms which existed in the
  11221. neighbourhood during the period of its accumulation. Or, sediment
  11222. may be deposited to any thickness and extent over a shallow bottom, if
  11223. it continue slowly to subside. In this latter case, as long as the
  11224. rate of subsidence and the supply of sediment nearly balance each
  11225. other, the sea will remain shallow and favourable for many and
  11226. varied forms, and thus a rich fossiliferous formation, thick enough,
  11227. when upraised, to resist a large amount of denudation, may be formed.
  11228.   I am convinced that nearly all our ancient formations, which are
  11229. throughout the greater part of their thickness rich in fossils, have
  11230. thus been formed during subsidence. Since publishing my views on
  11231. this subject in 1845, I have watched the progress of geology, and have
  11232. been surprised to note how author after author, in treating of this or
  11233. that great formation, has come to the conclusion that it was
  11234. accumulated during subsidence. I may add, that the only ancient
  11235. tertiary formation on the west coast of South America, which has
  11236. been bulky enough to resist such degradation as it has yet suffered,
  11237. but which will hardly last to a distant geological age, was
  11238. deposited during a downward oscillation of level, and thus gained
  11239. considerable thickness.
  11240.   All geological facts tell us plainly that each area has undergone
  11241. slow oscillations of level, and apparently these oscillations have
  11242. affected wide spaces. Consequently, formations rich in fossils and
  11243. sufficiently thick and extensive to resist subsequent degradation,
  11244. will have been formed over wide spaces during periods of subsidence,
  11245. but only where the supply of sediment was sufficient to keep the sea
  11246. shallow and to embed and preserve the remains before they had time
  11247. to decay. On the other hand, as long as the bed of the sea remains
  11248. stationary, thick deposits cannot have been accumulated in the shallow
  11249. parts, which are the most favourable to life. Still less can this have
  11250. happened during the alternate periods of elevation; or, to speak
  11251. more accurately, the beds which were then accumulated will generally
  11252. have been destroyed by being upraised and brought within the limits of
  11253. the coast-action.
  11254.   These remarks apply chiefly to littoral and sub-littoral deposits.
  11255. In the case of an extensive and shallow sea, such as that within a
  11256. large part of the Malay Archipelago, where the depth varies from 30 or
  11257. 40 to 60 fathoms, a widely extended formation might be formed during a
  11258. period of elevation, and yet not suffer excessively from denudation
  11259. during its slow upheaval; but the thickness of the formation could not
  11260. be great, for owing to the elevatory movement it would be less than
  11261. the depth in which it was formed; nor would the deposit be much
  11262. consolidated, nor be capped by overlying formations, so that it
  11263. would run a good chance of being worn away by atmospheric
  11264. degradation and by the action of the sea during subsequent
  11265. oscillations of level. It has, however, been suggested by Mr. Hopkins,
  11266. that if one part of the area, after rising and before being denuded,
  11267. subsided, the deposit formed during the rising movement, though not
  11268. thick, might afterwards become protected by fresh accumulations, and
  11269. thus be preserved for a long period.
  11270.   Mr. Hopkins also expresses his belief that sedimentary beds of
  11271. considerable horizontal extent have rarely been completely
  11272. destroyed. But all geologists, excepting the few who believe that
  11273. our present metamorphic schists and plutonic rocks once formed the
  11274. primordial nucleus of the globe, will admit that these latter rocks
  11275. have been stript of their coverings to an enormous extent. For it is
  11276. scarcely possible that such rocks could have been solidified and
  11277. crystallized whilst uncovered; but if the metamorphic action
  11278. occurred at profound depths of the ocean, the former protecting mantle
  11279. of rock may not have been very thick. Admitting then that gneiss,
  11280. mica-schist, granite, diorite, &c, were once necessarily covered up,
  11281. how can we account for the naked and extensive areas of such rocks
  11282. in many parts of the world, except on the belief that they have
  11283. subsequently been completely denuded of all overlying strata? That
  11284. such extensive areas do exist cannot be doubted: the granitic region
  11285. of Parime is described by Humboldt as being as least nineteen times as
  11286. large as Switzerland. South of the Amazon, Boue colours an area
  11287. composed of rocks of this nature as equal to that of Spain, France,
  11288. Italy, part of Germany, and the British Islands, all conjoined. This
  11289. region has not been carefully explored, but from the concurrent
  11290. testimony of travellers, the granitic area is very large: thus, von
  11291. Eschwege gives a detailed section of these rocks, stretching from
  11292. Rio de Janeiro for 260 geographical miles inland in a straight line;
  11293. and I travelled for 150 miles in another direction, and saw nothing
  11294. but granitic rocks. Numerous specimens, collected along the whole
  11295. coast from near Rio de Janeiro to the mouth of the Plata, a distance
  11296. of 1100 geographical miles, were examined by me, and they all belonged
  11297. to this class. Inland, along the whole northern bank of the Plata I
  11298. saw, besides modern tertiary beds, only one small patch of slightly
  11299. metamorphosed rock, which alone could have formed a part of the
  11300. original capping of the granitic series. Turning to a well-known
  11301. region, namely, to the United States and Canada, as shown in Professor
  11302. H. D. Rogers's beautiful map, I have estimated the areas by cutting
  11303. out and weighing the paper, and I find that the metamorphic (excluding
  11304. "the semi-metamorphic") and granitic rocks exceed, in the proportion
  11305. of 19 to 12.5, the whole of the newer Palaeozoic formations. In many
  11306. regions the metamorphic and granitic rocks would be found much more
  11307. widely extended than they appear to be, if all the sedimentary beds
  11308. were removed which rest unconformably on them, and which could not
  11309. have formed part of the original mantle under which they were
  11310. crystallized. Hence it is probable that in some parts of the world
  11311. whole formations have been completely denuded, with not a wreck left
  11312. behind.
  11313.   One remark is here worth a passing notice. During periods of
  11314. elevation the area of the land and of the adjoining shoal parts of the
  11315. sea will be increased, and new stations will often be formed:- all
  11316. circumstances favourable, as previously explained, for the formation
  11317. of new varieties and species; but during such periods there will
  11318. generally be a blank in the geological record. On the other hand,
  11319. during subsidence, the inhabited area and number of inhabitants will
  11320. decrease (excepting on the shores of a continent when first broken
  11321. up into an archipelago), and consequently during subsidence, though
  11322. there will be much extinction, few new varieties or species will be
  11323. formed; and it is during these very periods of subsidence, that the
  11324. deposits which are richest in fossils have been accumulated.
  11325.  
  11326.   On the Absence of Numerous Intermediate Varieties in any Single
  11327. Formation
  11328.  
  11329.   From these several considerations, it cannot be doubted that the
  11330. geological record, viewed as a whole, is extremely imperfect; but if
  11331. we confine our attention to any one formation, it becomes much more
  11332. difficult to understand why we do not therein find closely graduated
  11333. varieties between the allied species which lived at its commencement
  11334. and at its close. Several cases are on record of the same species
  11335. presenting varieties in the upper and lower parts of the same
  11336. formation; thus, Trautschold gives a number of instances with
  11337. ammonites; and Hilgendorf has described a most curious case of ten
  11338. graduated forms of Planorbis multiformis in the successive beds of a
  11339. fresh-water formation in Switzerland. Although each formation has
  11340. indisputably required a vast number of years for its deposition,
  11341. several reasons can be given why each should not commonly include a
  11342. graduated series of links between the species which lived at its
  11343. commencement and close; but I cannot assign due proportional weight to
  11344. the following considerations.
  11345.   Although each formation may mark a very long lapse of years, each
  11346. probably is short compared with the period requisite to change one
  11347. species into another. I am aware that two palaeontologists, whose
  11348. opinions are worthy of much deference, namely Bronn and Woodward, have
  11349. concluded that the average duration of each formation is twice or
  11350. thrice as long as the average duration of specific forms. But
  11351. insuperable difficulties, as it seems to me, prevent us from coming to
  11352. any just conclusion on this head. When we see a species first
  11353. appearing in the middle of any formation, it would be rash in the
  11354. extreme to infer that it had not elsewhere previously existed. So
  11355. again when we find a species disappearing before the last layers
  11356. have been deposited, it would be equally rash to suppose that it
  11357. then became extinct. We forget how small the area of Europe is
  11358. compared with the rest of the world; nor have the several stages of
  11359. the same formation throughout Europe been correlated with perfect
  11360. accuracy.
  11361.   We may safely infer that with marine animals of all kinds there
  11362. has been a large amount of migration due to climatal and other
  11363. changes; and when we see a species first appearing in any formation,
  11364. the probability is that it only then first immigrated into that
  11365. area. It is well known, for instance, that several species appear
  11366. somewhat earlier in the palaeozoic beds of North America than in those
  11367. of Europe; time having apparently been required for their migration
  11368. from the American to the European seas. In examining the latest
  11369. deposits in various quarters of the world, it has everywhere been
  11370. noted, that some few still existing species are common in the deposit,
  11371. but have become extinct in the immediately surrounding sea; or,
  11372. conversely that some are now abundant in the neighbouring sea, but are
  11373. rare or absent in this particular deposit. It is an excellent lesson
  11374. to reflect on the ascertained amount of migration of the inhabitants
  11375. of Europe during the glacial epoch, which forms only a part of one
  11376. whole geological period; and likewise to reflect on the changes of
  11377. level, on the extreme change of climate, and on the great lapse of
  11378. time, all included within this same glacial period. Yet it may be
  11379. doubted whether, in any quarter of the world, sedimentary deposits,
  11380. including fossil remains, have gone on accumulating within the same
  11381. area during the whole of this period. It is not, for instance,
  11382. probable that sediment was deposited during the whole of the glacial
  11383. period near the mouth of the Mississippi, within that limit of depth
  11384. at which marine animals can best flourish: for we know that great
  11385. geographical changes occurred in other parts of America during this
  11386. space of time. When such beds as were deposited in shallow water
  11387. near the mouth of the Mississippi during some part of the glacial
  11388. period shall have been upraised, organic remains will probably first
  11389. appear and disappear at different levels, owing to the migrations of
  11390. species and to geographical changes. And in the distant future, a
  11391. geologist, examining these beds, would be tempted to conclude that the
  11392. average duration of life of the embedded fossils had been less than
  11393. that of the glacial period, instead of having been really far greater,
  11394. that is, extending from before the glacial epoch to the present day.
  11395.   In order to get a perfect gradation between two forms in the upper
  11396. and lower parts of the same formation, the deposit must have gone on
  11397. continuously accumulating during a long period, sufficient for the
  11398. slow process of modification; hence the deposit must be a very thick
  11399. one; and the species, undergoing change must have lived in the same
  11400. district throughout the whole time. But we have seen that a thick
  11401. formation, fossiliferous throughout its entire thickness, can
  11402. accumulate only during a period of subsidence; and to keep the depth
  11403. approximately the same, which is necessary that the same marine
  11404. species may live on the same space, the supply of sediment must nearly
  11405. counterbalance the amount of subsidence. But this same movement of
  11406. subsidence will tend to submerge the area whence the sediment is
  11407. derived, and thus diminish the supply, whilst the downward movement
  11408. continues. In fact, this nearly exact balancing between the supply
  11409. of sediment and the amount of subsidence is probably a rare
  11410. contingency; for it has been observed by more than one
  11411. palaeontologist, that very thick deposits are usually barren of
  11412. organic remains, except near their upper or lower limits.
  11413.   It would seem that each separate formation, like the whole pile of
  11414. formations in any country, has generally been intermittent in its
  11415. accumulation. When we see, as is so often the case, a formation
  11416. composed of beds of widely different mineralogical composition, we may
  11417. reasonably suspect that the process of deposition has been more or
  11418. less interrupted. Nor will the closest inspection of a formation
  11419. give us any idea of the length of time which its deposition may have
  11420. consumed. Many instances could be given of beds only a few feet in
  11421. thickness, representing formations, which are elsewhere thousands of
  11422. feet in thickness, and which must have required an enormous period for
  11423. their accumulation; yet no one ignorant of this fact would have even
  11424. suspected the vast lapse of time represented by the thinner formation.
  11425. Many cases could be given of the lower beds of a formation having been
  11426. upraised, denuded, submerged, and then re-covered by the upper beds of
  11427. the same formation,- facts, showing what wide, yet easily
  11428. overlooked, intervals have occurred in its accumulation. In other
  11429. cases we have the plainest evidence in great fossilised trees, still
  11430. standing upright as they grew, of many long intervals of time and
  11431. changes of level during the process of deposition, which would not
  11432. have been suspected, had not the trees been preserved: thus Sir C.
  11433. Lyell and Dr. Dawson found carboniferous beds 1400 feet thick in
  11434. Nova Scotia, with ancient root-bearing strata, one above the other
  11435. at no less than sixty-eight different levels. Hence, when the same
  11436. species occurs at the bottom, middle, and top of a formation, the
  11437. probability is that it has not lived on the same spot during the whole
  11438. period of deposition, but has disappeared and reappeared, perhaps many
  11439. times, during the same geological period. Consequently if it were to
  11440. undergo a considerable amount of modification during the deposition of
  11441. any one geological formation, a section would not include all the fine
  11442. intermediate gradations which must on our theory have existed, but
  11443. abrupt, though perhaps slight, changes of form.
  11444.   It is all-important to remember that naturalists have no golden rule
  11445. by which to distinguish species and varieties; they grant some
  11446. little variability to each species, but when they meet with a somewhat
  11447. greater amount of difference between any two forms, they rank both
  11448. as species, unless they are enabled to connect them together by the
  11449. closest intermediate gradations; and this, from the reasons just
  11450. assigned, we can seldom hope to effect in any one geological
  11451. section. Supposing B and C to be two species, and a third, A, to be
  11452. found in an older and underlying bed; even if A were strictly
  11453. intermediate between B and C, it would simply be ranked as a third and
  11454. distinct species, unless at the same time it could be closely
  11455. connected by intermediate varieties with either one or both forms. Nor
  11456. should it be forgotten, as before explained, that A might be the
  11457. actual progenitor of B and C, and yet would not necessarily be
  11458. strictly intermediate between them in all respects. So that we might
  11459. obtain the parent-species, and its several modified descendants from
  11460. the lower and upper beds of the same formation, and unless we obtained
  11461. numerous transitional gradations, we should not recognise their
  11462. blood-relationship, and should consequently rank them as distinct
  11463. species.
  11464.   It is notorious on what excessively slight differences many
  11465. palaeontologists have founded their species; and they do this the more
  11466. readily if the specimens come from different substages of the same
  11467. formation. Some experienced conchologists are now sinking many of
  11468. the very fine species of D'Orbigny and others into the rank of
  11469. varieties; and on this view we do find the kind of evidence of
  11470. change which on the theory we ought to find. Look again at the later
  11471. tertiary deposits, which include many shells believed by the
  11472. majority of naturalists to be identical with existing species; but
  11473. some excellent naturalists as Agassiz and Pictet, maintain that all
  11474. these tertiary species are specifically distinct, though the
  11475. distinction is admitted to be very slight; so that here, unless we
  11476. believe that these eminent naturalists have been misled by their
  11477. imaginations, and that these late tertiary species really present no
  11478. difference whatever from their living. representatives, or unless we
  11479. admit, in opposition to the judgment of most naturalists, that these
  11480. tertiary species are all truly distinct from the recent, we have
  11481. evidence of the frequent occurrence of slight modifications of the
  11482. kind required. It we look to rather wider intervals of time, namely,
  11483. to distinct but consecutive stages of the same great formation, we
  11484. find that the embedded fossils, though universally ranked as
  11485. specifically different, yet are far more closely related to each other
  11486. than are the species found in more widely separated formations; so
  11487. that here again we have undoubted evidence of change in the
  11488. direction required by the theory; but to this latter subject I shall
  11489. return in the following chapter.
  11490.   With animals and plants that propagate rapidly and do not wander
  11491. much, there is reason to suspect, as we have formerly seen, that their
  11492. varieties are generally at first local; and that such local
  11493. varieties do not spread widely and supplant their parent-forms until
  11494. they have been modified and perfected in some considerable degree.
  11495. According to this view, the chance of discovering in a formation in
  11496. any one country all the early stages of transition between any two
  11497. forms, is small, for the successive changes are supposed to have
  11498. been local or confined to some one spot. Most marine animals have a
  11499. wide range; and we have seen that with plants it is those which have
  11500. the widest range, that oftenest present varieties; so that, with
  11501. shells and other marine animals, it is probable that those which had
  11502. the widest range, far exceeding the limits of the known geological
  11503. formations in Europe, have oftenest given rise, first to local
  11504. varieties and ultimately to new species; and this again would
  11505. greatly lessen the chance of our being able trace the stages of
  11506. transition in any one geological formation.
  11507.   It is a more important consideration, leading to the same result, as
  11508. lately insisted on by Dr. Falconer, namely, that the period during
  11509. which each species underwent modification, though long as measured
  11510. by years, was probably short in comparison with that during which it
  11511. remained without undergoing any change.
  11512.   It should not be forgotten, that at the present day, with perfect
  11513. specimens for examination, two forms can seldom be connected by
  11514. intermediate varieties, and thus proved to be the same species,
  11515. until many specimens are collected from many places; and with fossil
  11516. species this can rarely be done. We shall, perhaps, best perceive
  11517. the improbability of our being enabled to connect species by numerous,
  11518. fine, intermediate, fossil links, by asking ourselves whether, for
  11519. instance, geologists at some future period will be able to prove
  11520. that our different breeds of cattle, sheep, horses, and dogs are
  11521. descended from a single stock or from several aboriginal stocks; or,
  11522. again, whether certain sea-shells inhabiting the shores of North
  11523. America, which are ranked by some conchologists as distinct species
  11524. from their European representatives, and by other conchologists as
  11525. only varieties, are really varieties, or are, as it is called,
  11526. specifically distinct. This could be effected by the future
  11527. geologist only by his discovering in a fossil state numerous
  11528. intermediate gradations; and such success is improbable in the highest
  11529. degree.
  11530.   It has been asserted over and over again, by writers who believe
  11531. in the immutability of species, that geology yields no linking
  11532. forms. This assertion, as we shall see in the next chapter, is
  11533. certainly erroneous. As Sir J. Lubbock has remarked, "Every species is
  11534. a link between other allied forms." If we take a genus having a
  11535. score of species, recent and extinct, and destroy four-fifths of them,
  11536. no one doubts that the remainder will stand much more distinct from
  11537. each other. If the extreme forms in the genus happen to have been thus
  11538. destroyed, the genus itself will stand more distinct from other allied
  11539. genera. What geological research has not revealed, is the former
  11540. existence of infinitely numerous gradations, as fine as existing
  11541. varieties, connecting together nearly all existing and extinct
  11542. species. But this ought not to be expected; yet this has been
  11543. repeatedly advanced as a most serious objection against my views.
  11544.   It may be worth while to sum up the foregoing remarks on the
  11545. causes of the imperfection of the geological record under an imaginary
  11546. illustration. The Malay Archipelago is about the size of Europe from
  11547. the North Cape to the Mediterranean, and from Britain to Russia; and
  11548. therefore equals all the geological formations which have been
  11549. examined with any accuracy, excepting those of the United States of
  11550. America. I fully agree with Mr. Godwin-Austen, that the present
  11551. condition of the Malay Archipelago, with its numerous large islands
  11552. separated by wide and shallow seas, probably represents the former
  11553. state of Europe, whilst most of our formations were accumulating.
  11554. The Malay Archipelago is one of the richest regions in organic beings;
  11555. yet if all the species were to be collected which have ever lived
  11556. there, how imperfectly would they represent the natural history of the
  11557. world!
  11558.   But we have every reason to believe that the terrestrial productions
  11559. of the archipelago would be preserved in an extremely imperfect manner
  11560. in the formations which we suppose to be there accumulating. Not
  11561. many of the strictly littoral animals, or of those which lived on
  11562. naked submarine rocks, would be embedded; and those embedded in gravel
  11563. or sand would not endure to a distant epoch. Wherever sediment did not
  11564. accumulate on the bed of the sea, or where it did not accumulate at
  11565. a sufficient rate to protect organic bodies from decay, no remains
  11566. could be preserved.
  11567.   Formations rich in fossils of many kinds, and of thickness
  11568. sufficient to last to an age as distant in futurity as the secondary
  11569. formations lie in the past, would generally be formed in the
  11570. archipelago only during periods of subsidence. These periods of
  11571. subsidence would be separated from each other by immense intervals
  11572. of time, during which the area would be either stationary or rising;
  11573. whilst rising, the fossiliferous formations on the steeper shores
  11574. would be destroyed, almost as soon as accumulated, by the incessant
  11575. coast-action, as we now see on the shores of South America. Even
  11576. throughout the extensive and shallow seas within the archipelago,
  11577. sedimentary beds could hardly be accumulated of great thickness during
  11578. the periods of elevation, or become capped and protected by subsequent
  11579. deposits, so as to have a good chance of enduring to a very distant
  11580. future. During the periods of subsidence, there would probably be much
  11581. extinction of life; during the periods of elevation, there would be
  11582. much variation, but the geological record would then be less perfect.
  11583.   It may be doubted whether the duration of any one great period of
  11584. subsidence over the whole or part of the archipelago, together with
  11585. a contemporaneous accumulation of sediment, would exceed the average
  11586. duration of the same specific forms; and these contingencies are
  11587. indispensable for the preservation of all the transitional
  11588. gradations between any two or more species. If such gradations were
  11589. not all fully preserved, transitional varieties would merely appear as
  11590. so many new, though closely allied species. It is also probable that
  11591. each great period of subsidence would be interrupted by oscillations
  11592. of level, and that slight climatal changes would intervene during such
  11593. lengthy periods; and in these cases the inhabitants of the archipelago
  11594. would migrate, and no closely consecutive record of their
  11595. modifications could be preserved in any one formation.
  11596.   Very many of the marine inhabitants of the archipelago now range
  11597. thousands of miles beyond its confines; and analogy plainly leads to
  11598. the belief that it would be chiefly these far ranging species,
  11599. though only some of them, which would oftenest produce new
  11600. varieties; and the varieties would at first be local or confined to
  11601. one place, but if possessed of any decided advantage, or when
  11602. further modified and improved, they would slowly spread and supplant
  11603. their parent-forms. When such varieties returned to their ancient
  11604. homes, as they would differ from their former state in a nearly
  11605. uniform, though perhaps extremely slight degree, and as they would
  11606. be found embedded in slightly different sub-stages of the same
  11607. formation, they would, according to the principles followed by many
  11608. palaeontologists, be ranked as new and distinct species.
  11609.   If then there be some degree of truth in these remarks, we have no
  11610. right to expect to find, in our geological formations, an infinite
  11611. number of those fine transitional forms which, on our theory, have
  11612. connected all the past and present species of the same group into
  11613. one long and branching chain of life. We ought only to look for a
  11614. few links, and such assuredly we do find- some more distantly, some
  11615. more closely, related to each other; and these links, let them be ever
  11616. so close, if found in different stages of the same formation, would,
  11617. by many palaeontologists, be ranked as distinct species. But I do
  11618. not pretend that I should ever have suspected how poor was the
  11619. record in the best preserved geological sections, had not the
  11620. absence of innumerable transitional links between the species which
  11621. lived at the commencement and close of each formation, pressed so
  11622. hardly on my theory.
  11623.  
  11624.   On the sudden Appearance of whole Groups of allied Species
  11625.  
  11626.   The abrupt manner in which whole groups of species suddenly appear
  11627. in certain formations, has been urged by several palaeontologists- for
  11628. instance, by Agassiz, Pictet, and Sedgwick- as a fatal objection to
  11629. the belief in the transmutation of species. If numerous species,
  11630. belonging to the same genera or families, have really started into
  11631. life at once, the fact would be fatal to the theory of evolution
  11632. through natural selection. For the development by this means of a
  11633. group of forms, all of which are descended from some one progenitor,
  11634. must have been an extremely slow process; and the progenitors must
  11635. have lived long before their modified descendants. But we
  11636. continually overrate the perfection of the geological record, and
  11637. falsely infer, because certain genera or families have not been
  11638. found beneath a certain stage, that they did not exist before that
  11639. stage. In all cases positive palaeontological evidence may be
  11640. implicitly trusted; negative evidence is worthless, as experience
  11641. has so often shown. We continually forget how large the world is,
  11642. compared with the area over which our geological formations have
  11643. been carefully examined; we forget that groups of species may
  11644. elsewhere have long existed, and have slowly multiplied, before they
  11645. invaded the ancient archipelagoes of Europe and the United States.
  11646. We do not make due allowance for the intervals of time which have
  11647. elapsed between our consecutive formations,- longer perhaps in many
  11648. cases than the time required for the accumulation of each formation.
  11649. These intervals will have given time for the multiplication of species
  11650. from some one parent-form: and in the succeeding formation, such
  11651. groups or species will appear as if suddenly created.
  11652.   I may here recall a remark formerly made, namely, that it might
  11653. require a long succession of ages to adapt an organism to some new and
  11654. peculiar line of life, for instance, to fly through the air; and
  11655. consequently that the transitional forms would often long remain
  11656. confined to some one region; but that, when this adaptation had once
  11657. been effected, and a few species had thus acquired a great advantage
  11658. over other organisms, a comparatively short time would be necessary to
  11659. produce many divergent forms, which would spread rapidly and widely,
  11660. throughout the world. Professor Pictet, in his excellent review of
  11661. this work, in commenting on early transitional forms, and taking birds
  11662. as an illustration, cannot see how the successive modifications of the
  11663. anterior limbs of a supposed prototype could possibly have been of any
  11664. advantage. But look at the penguins of the Southern Ocean; have not
  11665. these birds their front limbs in this precise intermediate state of
  11666. "neither true arms nor true wings"? Yet these birds hold their place
  11667. victoriously in the battle for life; for they exist in infinite
  11668. numbers and of many kinds. I do not suppose that we here see the
  11669. real transitional grades through which the wings of birds have passed;
  11670. but what special difficulty is there in believing that it might profit
  11671. the modified descendants of the penguin, first to become enabled to
  11672. flap along the surface of the sea like the logger-headed duck, and
  11673. ultimately to rise from its surface and glide through the air?
  11674.   I will now give a few examples to illustrate the foregoing
  11675. remarks, and to show how liable we are to error in supposing that
  11676. whole groups of species have suddenly been produced. Even in so
  11677. short an interval as that between the first and second editions of
  11678. Pictet's great work on Palaeontology, published in 1844-46 and in
  11679. 1853-57, the conclusions on the first appearance and disappearance
  11680. of several groups of animals have been considerably modified; and a
  11681. third edition would require still further changes. I may recall the
  11682. well-known fact that in geological treatises, published not many years
  11683. ago, mammals were always spoken of as having abruptly come in at the
  11684. commencement of the tertiary series. And now one of the richest
  11685. known accumulations of fossil mammals belongs to the middle of the
  11686. secondary series; and true mammals have been discovered in the new red
  11687. sandstone at nearly the commencement of this great series. Cuvier used
  11688. to urge that no monkey occurred in any tertiary stratum; but now
  11689. extinct species have been discovered in India, South America and in
  11690. Europe, as far back as the miocene stage. Had it not been for the rare
  11691. accident of the preservation of the footsteps in the new red sandstone
  11692. of the United States, who would have ventured to suppose that no
  11693. less than at least thirty different bird-like animals, some of
  11694. gigantic size, existed during that period? Not a fragment of bone
  11695. has been discovered in these beds. Not long ago, palaeontologists
  11696. maintained that the whole class of birds came suddenly into
  11697. existence during the eocene period; but now we know, on the
  11698. authority of Professor Owen, that a bird certainly lived during the
  11699. deposition of the upper greensand; and still more recently, that
  11700. strange bird, the Archeopteryx, with a long lizard-like tail,
  11701. bearing a pair of feathers on each joint, and with its wings furnished
  11702. with two free claws, has been discovered in the oolitic slates of
  11703. Solenhofen. Hardly any recent discovery shows more forcibly than this,
  11704. how little we as yet know of the former inhabitants of the world.
  11705.   I may give another instance, which, from having passed under my
  11706. own eyes, has much struck me. In a memoir On Fossil Sessile
  11707. Cirripedes, I stated that, from the large number of existing and
  11708. extinct tertiary species; from the extraordinary abundance of the
  11709. individuals of many species all over the world, from the Arctic
  11710. regions to the equator, inhabiting various zones of depths from the
  11711. upper tidal limits to 50 fathoms; from the perfect manner in which
  11712. specimens are preserved in the oldest tertiary beds; from the ease
  11713. with which even a fragment of a valve can be recognised; from all
  11714. these circumstances, I inferred that, had sessile cirripedes existed
  11715. during the secondary periods, they would certainly have been preserved
  11716. and discovered; and as not one species had then been discovered in
  11717. beds of this age, I concluded that this great group had been
  11718. suddenly developed at the commencement of the tertiary series. This
  11719. was a sore trouble to me, adding as I then thought one more instance
  11720. of the abrupt appearance of a great group of species. But my work
  11721. had hardly been published, when a skilful palaeontologist, M. Bosquet,
  11722. sent me a drawing of a perfect specimen of an unmistakable sessile
  11723. cirripede, which he had himself extracted from the chalk of Belgium.
  11724. And, as if to make the case as striking as possible, this cirripede
  11725. was a Chthamalus, a very common, large, and ubiquitous genus, of which
  11726. not one species has as yet been found even in any tertiary stratum.
  11727. Still more recently, a Pyrgoma, a member of a distinct subfamily of
  11728. sessile cirripedes, has been discovered by Mr. Woodward in the upper
  11729. chalk; so that we now have abundant evidence of the existence of
  11730. this group of animals during the secondary period.
  11731.   The case most frequently insisted on by palaeontologists of the
  11732. apparently sudden appearance of a whole group of species, is that of
  11733. the teleostean fishes, low down, according to Agassiz, in the Chalk
  11734. period. This group includes the large majority of existing species.
  11735. But certain Jurassic and Triassic forms are now commonly admitted to
  11736. be teleostean; and even some palaeozoic forms have thus been classed
  11737. by one high authority. If the teleosteans had really appeared suddenly
  11738. in the northern hemisphere at the commencement of the chalk
  11739. formation the fact would have been highly remarkable; but it would not
  11740. have formed an insuperable difficulty, unless it could likewise have
  11741. been shown that at the same period the species were suddenly and
  11742. simultaneously developed in other quarters of the world. It is
  11743. almost superfluous to remark that hardly any fossil-fish are known
  11744. from south of the equator; and by running through Pictet's
  11745. Palaeontology it will be seen that very few species are known from
  11746. several formations in Europe. Some few families of fish now have a
  11747. confined range; the teleostean fishes might formerly have had a
  11748. similarly confined range, and after having been largely developed in
  11749. some one sea, have spread widely. Nor have we any right to suppose
  11750. that the seas of the world have always been so freely open from
  11751. south to north as they are at present. Even at this day, if the
  11752. Malay Archipelago were converted into land, the tropical parts of
  11753. the Indian Ocean would form a large and perfectly enclosed basin, in
  11754. which any great group of marine animals might be multiplied: and
  11755. here they would remain confined, until some of the species became
  11756. adapted to a cooler climate, and were enabled to double the Southern
  11757. capes of Africa or Australia, and thus reach other and distant seas.
  11758.   From these considerations, from our ignorance of the geology of
  11759. other countries beyond the confines of Europe and the United States,
  11760. and from the revolution in our palaeontological knowledge effected
  11761. by the discoveries of the last dozen years, it seems to me to be about
  11762. as rash to dogmatize on the succession of organic forms throughout the
  11763. world, as it would be for a naturalist to land for five minutes on a
  11764. barren point in Australia, and then to discuss the number and range of
  11765. its productions.
  11766.  
  11767.   On the Sudden Appearance of Groups of allied Species in the lowest
  11768. known Fossiliferous Strata
  11769.  
  11770.   There is another and allied difficulty, which is much more
  11771. serious. I allude to the manner in which species belonging to
  11772. several of the main divisions of the animal kingdom suddenly appear in
  11773. the lowest known fossiliferous rocks. Most of the arguments which have
  11774. convinced me that all the existing species of the same group are
  11775. descended from a single progenitor, apply with equal force to the
  11776. earliest known species. For instance, it cannot be doubted that all
  11777. the Cambrian and Silurian trilobites are descended from some one
  11778. crustacean, which must have lived long before the Cambrian age, and
  11779. which probably differed greatly from any known animal. Some of the
  11780. most ancient animals, as the Nautilus, Lingula, &c., do not differ
  11781. much from living species; and it cannot on our theory be supposed,
  11782. that these old species were the progenitors of all the species
  11783. belonging to the same groups which have subsequently appeared, for
  11784. they are not in any degree intermediate in character.
  11785.   Consequently, if the theory be true, it is indisputable that
  11786. before the lowest Cambrian stratum was deposited, long periods
  11787. elapsed, as long as, or probably far longer than, the whole interval
  11788. from the Cambrian age to the present day; and that during these vast
  11789. periods the world swarmed with living creatures. Here we encounter a
  11790. formidable objection; for it seems doubtful whether the earth, in a
  11791. fit state for the habitation of living creatures, has lasted long
  11792. enough. Sir W. Thompson concludes that the consolidation of the
  11793. crust can hardly have occurred less than 20 or more than 400 million
  11794. years ago, but probably not less than 98 or more than 200 million
  11795. years. These very wide limits show how doubtful the data are; and
  11796. other elements may have hereafter to be introduced into the problem.
  11797. Mr. Croll estimates that about 60 million years have elapsed since the
  11798. Cambrian period, but this, judging from the small amount of organic
  11799. change since the commencement of the Glacial epoch, appears a very
  11800. short time for the many and great mutations of life, which have
  11801. certainly occurred since the Cambrian formation; and the previous
  11802. 140 million years can hardly be considered as sufficient for the
  11803. development of the varied forms of life which already existed during
  11804. the Cambrian period. It is, however, probable, as Sir William Thompson
  11805. insists, that the world at a very early period was subjected to more
  11806. rapid and violent changes in its physical conditions than those now
  11807. occurring; and such changes would have tended to induce changes at a
  11808. corresponding rate in the organisms which then existed.
  11809.   To the question why we do not find rich fossiliferous deposits
  11810. belonging to these assumed earliest periods prior to the Cambrian
  11811. system, I can give no satisfactory answer. Several eminent geologists,
  11812. with Sir R. Murchison at their head, were until recently convinced
  11813. that we beheld in the organic remains of the lowest Silurian stratum
  11814. the first dawn of life. Other highly competent judges, as Lyell and E.
  11815. Forbes, have disputed this conclusion. We should not forget that
  11816. only a small portion of the world is known with accuracy. Not very
  11817. long ago M. Barrande added another and lower stage, abounding with new
  11818. and peculiar species, beneath the then known Silurian system; and now,
  11819. still lower down in the Lower Cambrian formation, Mr. Hicks has
  11820. found in South Wales beds rich in trilobites, and containing various
  11821. molluscs and annelids. The presence of phosphatic nodules and
  11822. bituminous matter, even in some of the lowest azoic rocks, probably
  11823. indicates life at these periods; and the existence of the Eozoon in
  11824. the Laurentian formation of Canada is generally admitted. There are
  11825. three great series of strata beneath the Silurian system in Canada, in
  11826. the lowest of which the Eozoon is found. Sir W. Logan states that
  11827. their "united thickness may possibly far surpass that of all the
  11828. succeeding rocks, from the base of the palaeozoic series to the
  11829. present time. We are thus carried back to a period so remote, that the
  11830. appearance of the so-called primordial fauna (of Barrande) may by some
  11831. be considered as a comparatively modern event." The Eozoon belongs
  11832. to the most lowly organised, of all classes of animals, but is
  11833. highly organised for its class; it existed in countless numbers,
  11834. and, as Dr. Dawson has remarked, certainly preyed on other minute
  11835. organic beings, which must have lived in great numbers. Thus the
  11836. words, which I wrote in 1859, about the existence of living beings
  11837. long before the Cambrian period, and which are almost the same with
  11838. those since used by Sir W. Logan, have proved true. Nevertheless,
  11839. the difficulty of assigning any good reason for the absence of vast
  11840. piles of strata rich in fossils beneath the Cambrian system is very
  11841. great. It does not seem probable that the most ancient beds have
  11842. been quite worn away by denudation, or that their fossils have been
  11843. wholly obliterated by metamorphic action, for if this had been the
  11844. case we should have found only small remnants of the formations next
  11845. succeeding them in age, and these would always have existed in
  11846. partially metamorphosed condition. But the descriptions which we
  11847. possess of the Silurian deposits over immense territories in Russia
  11848. and in North America, do not support the view, that the older a
  11849. formation is, the more invariably it has suffered extreme denudation
  11850. and metamorphism.
  11851.   The case at present must remain inexplicable; and may be truly urged
  11852. as a valid argument against the views here entertained. To show that
  11853. it may hereafter receive some explanation, I will give the following
  11854. hypothesis. From the nature of the organic remains which do not appear
  11855. to have inhabited profound depths, in the several formations of Europe
  11856. and of the United States; and from the amount of sediment, miles in
  11857. thickness, of which the formations are composed, we may infer that
  11858. from first to last large islands or tracts of land, whence the
  11859. sediment was derived, occurred in the neighbourhood of the now
  11860. existing continents of Europe and North America. This same view has
  11861. since been maintained by Agassiz and others. But we do not know what
  11862. was the state of things in the intervals between the several
  11863. successive formations; whether Europe and the United States during
  11864. these intervals existed as dry land, or as a submarine surface near
  11865. land, on which sediment was not deposited, or as the bed of an open
  11866. and unfathomable sea.
  11867.   Looking to the existing oceans, which are thrice as extensive as the
  11868. land, we see them studded with many islands; but hardly one truly
  11869. oceanic island (with the exception of New Zealand, if this can be
  11870. called a truly oceanic island) is as yet known to afford even a
  11871. remnant of any palaeozoic or secondary formation. Hence we may perhaps
  11872. infer, that during the palaeozoic and secondary periods, neither
  11873. continents nor continental islands existed where our oceans now
  11874. extend; for had they existed, palaeozoic and secondary formations
  11875. would in all probability have been accumulated from sediment derived
  11876. from their wear and tear; and these would have been at least partially
  11877. upheaved by the oscillations of level, which must have intervened
  11878. during these enormously long periods. If then we may infer anything
  11879. from these facts, we may infer that, where our oceans now extend,
  11880. oceans have extended from the remotest period of which we have any
  11881. record; and on the other hand, that where continents now exist,
  11882. large tracts of land have existed, subjected no doubt to great
  11883. oscillations of level, since the Cambrian period. The coloured map
  11884. appended to my volume on coral reefs, led me to conclude that the
  11885. great oceans are still mainly areas of subsidence, the great
  11886. archipelagoes still areas of oscillations of level, and the continents
  11887. areas of elevation. But we have no reason to assume that things have
  11888. thus remained from the beginning of the world. Our continents seem
  11889. to have been formed by a preponderance, during many oscillations of
  11890. level, of the force of elevation; but may not the areas of
  11891. preponderant movement have changed in the lapse of ages? At a period
  11892. long antecedent to the Cambrian epoch, continents may have existed
  11893. where oceans are now spread out; and clear and open oceans may have
  11894. existed where our continents now stand. Nor should we be justified
  11895. in assuming that if, for instance, the bed of the Pacific Ocean were
  11896. now converted into a continent we should there find sedimentary
  11897. formations in a recognisable condition older than the Cambrian strata,
  11898. supposing such to have been formerly deposited; for it might well
  11899. happen that strata which had subsided some miles nearer to the
  11900. centre of the earth, and which had been pressed on by an enormous
  11901. weight of super-incumbent water, might have undergone far more
  11902. metamorphic action than strata which have always remained nearer to
  11903. the surface. The immense areas in some parts of the world, for
  11904. instance in South America, of naked metamorphic rocks, which must have
  11905. been heated under great pressure, have always seemed to me to
  11906. require some special explanation; and we may perhaps believe that we
  11907. see in these large areas, the many formations long anterior to the
  11908. Cambrian epoch in a completely metamorphosed and denuded condition.
  11909.   The several difficulties here discussed, namely- that, though we
  11910. find in our geological formations many links between the species which
  11911. now exist and which formerly existed, we do not find infinitely
  11912. numerous fine transitional forms closely joining them all together;-
  11913. the sudden manner in which several groups of species first appear in
  11914. our European formations;- the almost entire absence, as at present
  11915. known, of formations rich in fossils beneath the Cambrian strata,- are
  11916. all undoubtedly of the most serious nature. We see this in the fact
  11917. that the most eminent palaeontologists, namely Cuvier, Agassiz,
  11918. Barrande, Pictet, Falconer, E. Forbes, &c., and all our greatest
  11919. geologists, as Lyell, Murchison, Sedgwick, &c., have unanimously,
  11920. often vehemently, maintained the immutability of species. But Sir
  11921. Charles Lyell now gives the support of his high authority to the
  11922. opposite side; and most geologists and palaeontologists are much
  11923. shaken in their former belief. Those who believe that the geological
  11924. record is in any degree perfect, will undoubtedly at once reject the
  11925. theory. For my part, following out Lyell's metaphor, I look at the
  11926. geological record as a history of the world imperfectly kept, and
  11927. written in a changing dialect; of this history we possess the last
  11928. volume alone, relating only to two or three countries. Of this volume,
  11929. only here and there a short chapter has been preserved; and of each
  11930. page, only here and there a few lines. Each word of the
  11931. slowly-changing language, more or less different in the successive
  11932. chapters, may represent the forms of life, which are entombed in our
  11933. consecutive formations, and which falsely appear to have been abruptly
  11934. introduced. On this view, the difficulties above discussed are greatly
  11935. diminished, or even disappear.
  11936.   CHAPTER XI
  11937.   ON THE GEOLOGICAL SUCCESSION OF ORGANIC BEINGS
  11938.  
  11939.   LET us now see whether the several facts and laws relating to the
  11940. geological succession of organic beings accord best with the common
  11941. view of the immutability of species, or with that of their slow and
  11942. gradual modification, through variation and natural selection.
  11943.   New species have appeared very slowly, one after another, both on
  11944. the land and in the waters. Lyell has shown that it is hardly possible
  11945. to resist the evidence on this head in the case of the several
  11946. tertiary stages; and every year tends to fill up the blanks between
  11947. the stages, and to make the proportion between the lost and existing
  11948. forms more gradual. In some of the most recent beds, though
  11949. undoubtedly of high antiquity if measured by years, only one or two
  11950. species are extinct, and only one or two are new, having appeared
  11951. there for the first time, either locally, or, as far as we know, on
  11952. the face of the earth. The secondary formations are more broken;
  11953. but, as Bronn has remarked, neither the appearance nor disappearance
  11954. of the many species embedded in each formation has been simultaneous.
  11955.   Species belonging to different genera and classes have not changed
  11956. at the same rate, or in the same degree. In the older tertiary beds
  11957. a few living shells may still be found in the midst of a multitude
  11958. of extinct forms. Falconer has given a striking instance of a
  11959. similar fact, for an existing crocodile is associated with many lost
  11960. mammals and reptiles in the sub-Himalayan deposits. The Silurian
  11961. Lingula differs but little from the living species of this genus;
  11962. whereas most of the other Silurian molluscs and all the crustaceans
  11963. have changed greatly. The productions of the land seem to have changed
  11964. at a quicker rate than those of the sea, of which a striking
  11965. instance has been observed in Switzerland. There is some reason to
  11966. believe that organisms high in the scale, change more quickly than
  11967. those that are low: though there are exceptions to this rule. The
  11968. amount of organic change, as Pictet has remarked, is not the same in
  11969. each successive so-called formation. Yet if we compare any but the
  11970. most closely related formations, all the species will be found to have
  11971. undergone some change. When a species has once disappeared from the
  11972. lace of the earth, we have no reason to believe that the same
  11973. identical form ever reappears. The strongest apparent exception to
  11974. this latter rule is that of the so-called "colonies" of M. Barrande,
  11975. which intrude for a period in the midst of an older formation, and
  11976. then allow the pre-existing fauna to reappear; but Lyell's
  11977. explanation, namely, that it is a case of temporary migration from a
  11978. distinct geographical province, seems satisfactory.
  11979.   These several facts accord well with our theory, which includes no
  11980. fixed law of development, causing all the inhabitants of an area to
  11981. change abruptly, or simultaneously, or to an equal degree. The process
  11982. of modification must be slow, and will generally affect only a few
  11983. species at the same time; for the variability of each species is
  11984. independent of that of all others. Whether such variations or
  11985. individual differences as may arise will be accumulated through
  11986. natural selection in a greater or less degree, thus causing a
  11987. greater or less amount of permanent modification, will depend on
  11988. many complex contingencies- on the variations being of a beneficial
  11989. nature, on the freedom of intercrossing, on the slowly changing
  11990. physical conditions of the country, on the immigration of new
  11991. colonists, and on the nature of the other inhabitants with which the
  11992. varying species come into competition. Hence it is by no means
  11993. surprising that one species should retain the same identical form much
  11994. longer than others; or, if changing, should change in a less degree.
  11995. We find similar relations between the existing inhabitants of distinct
  11996. countries; for instance, the land-shells and coleopterous insects of
  11997. Madeira have come to differ considerably from their nearest allies
  11998. on the continent of Europe, whereas the marine shells and birds have
  11999. remained unaltered. We can perhaps understand the apparently quicker
  12000. rate of change in terrestrial and in more highly organised productions
  12001. compared with marine and lower productions, by the more complex
  12002. relations of the higher beings to their organic and inorganic
  12003. conditions of life, as explained in a former chapter. When many of the
  12004. inhabitants of any area have become modified and improved, we can
  12005. understand, on the principle of competition, and from the
  12006. all-important relations of organism to organism in the struggle for
  12007. life, that any form which did not become in some degree modified and
  12008. improved, would be liable to extermination. Hence we see why all the
  12009. species in the same region do at last, if we look to long enough
  12010. intervals of time, become modified, for otherwise they would become
  12011. extinct.
  12012.   In members of the same class the average amount of change, during
  12013. long and equal periods of time, may, perhaps, be nearly the same;
  12014. but as the accumulation of enduring formations, rich in fossils,
  12015. depends on great masses of sediment being deposited on subsiding
  12016. areas, our formations have been almost necessarily accumulated at wide
  12017. and irregularly intermittent intervals of time; consequently the
  12018. amount of organic change exhibited by the fossils embedded in
  12019. consecutive formations is not equal. Each formation, on this view,
  12020. does not mark a new and complete act of creation, but only an
  12021. occasional scene, taken almost at hazard, in an ever slowly changing
  12022. drama.
  12023.   We can clearly understand why a species when once lost should
  12024. never reappear, even if the very same conditions of life, organic
  12025. and inorganic, should recur. For though the offspring of one species
  12026. might be adapted (and no doubt this has occurred in innumerable
  12027. instances) to fill the place of another species in the economy of
  12028. nature, and thus supplant it; yet the two forms- the old and the
  12029. new- would not be identically the same; for both would almost
  12030. certainly inherit different characters from their distinct
  12031. progenitors; and organisms already differing would vary in a different
  12032. manner. For instance, it is possible, if all our fantail pigeons
  12033. were destroyed, that fanciers might make a new breed hardly
  12034. distinguishable from the present breed; but if the parent
  12035. rock-pigeon were likewise destroyed, and under nature we have every
  12036. reason to believe that parent-forms are generally supplanted and
  12037. exterminated by their improved off spring, it is incredible that a
  12038. fantail, identical with the existing breed, could be raised from any
  12039. other species of pigeon, or even from any other well-established
  12040. race of the domestic pigeon, for the successive variations would
  12041. almost certainly be in some degree different, and the newly-formed
  12042. variety would probably inherit from its progenitor some characteristic
  12043. differences.
  12044.   Groups of species, that is, genera and families, follow the same
  12045. general rules in their appearance and disappearance as do single
  12046. species, changing more or less quickly, and in a greater or lesser
  12047. degree. A group, when it has once disappeared, never reappears; that
  12048. is, its existence, as long as it lasts, is continuous. I am aware that
  12049. there are some apparent exceptions to this rule, but the exceptions
  12050. are surprisingly few, so few that E. Forbes, Pictet, and Woodward
  12051. (though all strongly opposed to such views as I maintain) admit its
  12052. truth; and the rule strictly accords with the theory. For all the
  12053. species of the same group, however long it may have lasted, are the
  12054. modified descendants one from the other, and all from a common
  12055. progenitor. In the genus Lingula, for instance, the species which have
  12056. successively appeared at all ages must have been connected by an
  12057. unbroken series of generations, from the lowest Silurian stratum to
  12058. the present day.
  12059.   We have seen in the last chapter that whole groups of species
  12060. sometimes falsely appear to have been abruptly developed; and I have
  12061. attempted to give an explanation of this fact, which if true would
  12062. be fatal to my views. But such cases are certainly exceptional; the
  12063. general rule being a gradual increase in number, until the group
  12064. reaches its maximum, and then, sooner or later, a gradual decrease. If
  12065. the number of the species included within a genus, or the number of
  12066. the genera within a family, be represented by a vertical line of
  12067. varying thickness, ascending through the successive geological
  12068. formations, in which the species are found, the line will sometimes
  12069. falsely appear to begin at its lower end, not in a sharp point, but
  12070. abruptly; it then gradually thickens upwards, often keeping of equal
  12071. thickness for a space, and ultimately thins out in the upper beds,
  12072. marking the decrease and final extinction of the species. This gradual
  12073. increase in number of the species of a group is strictly conformable
  12074. with the theory, for the species of the same genus, and the genera
  12075. of the same family, can increase only slowly and progressively; the
  12076. process of modification and the production of a number of allied forms
  12077. necessarily being a slow and gradual process,- one species first
  12078. giving rise to two or three varieties, these being slowly converted
  12079. into species, which in their turn produce by equally slow steps
  12080. other varieties and species, and so on, like the branching of a
  12081. great tree from a single stem, till the group becomes large.
  12082.  
  12083.   On Extinction
  12084.  
  12085.   We have as yet only spoken incidentally of the disappearance of
  12086. species and of groups of species. On the theory of natural
  12087. selection, the extinction of old forms and the production of new and
  12088. improved forms are intimately connected together. The old notion of
  12089. all the inhabitants of the earth having been swept away by
  12090. catastrophes at successive periods is very generally given up, even by
  12091. those geologists, as Elie de Beaumont, Murchison, Barrande, &c., whose
  12092. general views would naturally lead them to this conclusion. On the
  12093. contrary, we have every reason to believe, from the study of the
  12094. tertiary formations, that species and groups of species gradually
  12095. disappear, one after another, first from one spot, then from
  12096. another, and finally from the world. In some few cases however, as
  12097. by the breaking of an isthmus and the consequent irruption of a
  12098. multitude of new inhabitants into an adjoining sea, or by the final
  12099. subsidence of an island, the process of extinction may have been
  12100. rapid. Both single species and whole groups of species last for very
  12101. unequal periods; some groups, as we have seen, have endured from the
  12102. earliest known dawn of life to the present day; some have
  12103. disappeared before the close of the palaeozoic period. No fixed law
  12104. seems to determine the length of time during which any single
  12105. species or any single genus endures. There is reason to believe that
  12106. the extinction of a whole group of species is generally a slower
  12107. process than their production: if their appearance and disappearance
  12108. be represented, as before, by a vertical line of varying thickness the
  12109. line is found to taper more gradually at its upper end, which marks
  12110. the progress of extermination, than at its lower end, which marks
  12111. the first appearance and the early increase in number of the
  12112. species. In some cases, however, the extermination of whole groups, as
  12113. of ammonites, towards the close of the secondary period, has been
  12114. wonderfully sudden.
  12115.   The extinction of species has been involved in the most gratuitous
  12116. mystery. Some authors have even supposed that, as the individual has a
  12117. definite length of life, so have species a definite duration. No one
  12118. can have marvelled more than I have done at the extinction of species.
  12119. When I found in La Plata the tooth of a horse embedded with the
  12120. remains of Mastodon, Megatherium, Toxodon, and other extinct monsters,
  12121. which all co-existed with still living shells at a very late
  12122. geological period, I was filled with astonishment; for, seeing that
  12123. the horse, since its introduction by the Spaniards into South America,
  12124. has run wild over the whole country and has increased in numbers at an
  12125. unparalleled rate, I asked myself what could so recently have
  12126. exterminated the former horse under conditions of life apparently so
  12127. favourable. But my astonishment was groundless. Professor Owen soon
  12128. perceived that the tooth, though so like that of the existing horse,
  12129. belonged to an extinct species. Had this horse been still living,
  12130. but in some degree rare, no naturalist would have felt the least
  12131. surprise at its rarity; for rarity is the attribute of a vast number
  12132. of species of all classes, in all countries. If we ask ourselves why
  12133. this or that species is rare, we answer that something is unfavourable
  12134. in its conditions of life; but what that something is we can hardly
  12135. ever tell. On the supposition of the fossil horse still existing as
  12136. a rare species, we might have felt certain, from the analogy of all
  12137. other mammals, even of the slow-breeding elephant, and from the
  12138. history of the naturalisation of the domestic horse in South
  12139. America, that under more favourable conditions it would in a very
  12140. few years have stocked the whole continent. But we could not have told
  12141. what the unfavourable conditions were which checked its increase,
  12142. whether some one or several contingencies, and at what period of the
  12143. horse's life, and in what degree they severally acted. If the
  12144. conditions had gone on, however slowly, becoming less and less
  12145. favourable, we assuredly should not have perceived the fact, yet the
  12146. fossil horse would certainly have become rarer and rarer, and
  12147. finally extinct;- its place being seized on by some more successful
  12148. competitor.
  12149.   It is most difficult always to remember that the increase of every
  12150. creature is constantly being checked by unperceived hostile
  12151. agencies; and that these same unperceived agencies are amply
  12152. sufficient to cause rarity, and finally extinction. So little is
  12153. this subject understood, that I have heard surprise repeatedly
  12154. expressed at such great monsters as the Mastodon and the more
  12155. ancient dinosaurians having become extinct; as if mere bodily strength
  12156. gave victory in the battle of life. Mere size, on the contrary,
  12157. would in some cases determine, as has been remarked by Owen, quicker
  12158. extermination from the greater amount of requisite food. Before man
  12159. inhabited India or Africa, some cause must have checked the
  12160. continued increase of the existing elephant. A highly capable judge,
  12161. Dr. Falconer, believes that it is chiefly insects which, from
  12162. incessantly harassing and weakening the elephant in India, check its
  12163. increase; and this was Bruce's conclusion with respect to the
  12164. African elephant in Abyssinia. It is certain that insects and
  12165. bloodsucking bats determine the existence of the larger naturalized
  12166. quadrupeds in several parts of S. America.
  12167.   We see in many cases in the more recent tertiary formations, that
  12168. rarity precedes extinction; and we know that this has been the
  12169. progress of events with those animals which have been exterminated,
  12170. either locally or wholly, through man's agency. I may repeat what I
  12171. published in 1845, namely, that to admit that species generally become
  12172. rare before they become extinct- to feel no surprise at the rarity
  12173. of a species, and yet to marvel greatly when the species ceases to
  12174. exist, is much the same as to admit that sickness in the individual is
  12175. the forerunner of death- to feel no surprise at sickness, but, when
  12176. the sick man dies, to wonder and to suspect that he died by some
  12177. deed of violence.
  12178.   The theory of natural selection is grounded on the belief that
  12179. each new variety and ultimately each new species, is produced and
  12180. maintained by having some advantage over those with which it comes
  12181. into competition; and the consequent extinction of the less-favoured
  12182. forms almost inevitably follows. It is the same with our domestic
  12183. productions; when a new and slightly improved variety has been raised,
  12184. it at first supplants the less improved varieties in the same
  12185. neighbourhood; when much improved it is transported far and near, like
  12186. our short-horn cattle, and takes the place of other breeds in other
  12187. countries. Thus the appearance of new forms and the disappearance of
  12188. old forms, both those naturally and those artificially produced, are
  12189. bound together. In flourishing groups, the number of new specific
  12190. forms which have been produced within a given time has at some periods
  12191. probably been greater than the number of the old specific forms
  12192. which have been exterminated; but we know that species have not gone
  12193. on indefinitely increasing, at least during the later geological
  12194. epochs, so that, looking to later times, we may believe that the
  12195. production of new forms has caused the extinction of about the same
  12196. number of old forms.
  12197.   The competition will generally be most severe, as formerly explained
  12198. and illustrated by examples, between the forms which are most like
  12199. each other in all respects. Hence the improved and modified
  12200. descendants of a species will generally cause the extermination of the
  12201. parent-species; and if many new forms have been developed from any one
  12202. species, the nearest allies of that species, i.e. the species of the
  12203. same genus, will be the most liable to extermination. Thus, as I
  12204. believe, a number of new species descended from one species, that is a
  12205. new genus, comes to supplant an old genus, belonging to the same
  12206. family. But it must often have happened that a new species belonging
  12207. to some one group has seized on the place occupied by a species
  12208. belonging to a distinct group, and thus have caused its extermination.
  12209. If many allied forms be developed from the successful intruder, many
  12210. will have to yield their places; and it will generally be the allied
  12211. forms, which will suffer from some inherited inferiority in common.
  12212. But whether it be species belonging to the same or to a distinct
  12213. class, which have yielded their places to other modified and
  12214. improved species, a few of the sufferers may often be preserved for
  12215. a long time, from being fitted to some peculiar line of life, or
  12216. from inhabiting some distant and isolated station, where they will
  12217. have escaped severe competition. For instance, some species of
  12218. Trigonia, a great genus of shells in the secondary formations, survive
  12219. in the Australian seas; and a few members of the great and almost
  12220. extinct group of ganoid fishes still inhabit our fresh waters.
  12221. Therefore the utter extinction of a group is generally, as we have
  12222. seen, a slower process than its production.
  12223.   With respect to the apparently sudden extermination of whole
  12224. families or orders, as of trilobites at the close of the palaeozoic
  12225. period and of ammonites at the close of the secondary period, we
  12226. must remember what has been already said on the probable wide
  12227. intervals of time between our consecutive formations; and in these
  12228. intervals there may have been much slow extermination. Moreover, when,
  12229. by sudden immigration or by unusually rapid development, many
  12230. species of a new group have taken possession of an area, many of the
  12231. older species will have been exterminated in a correspondingly rapid
  12232. manner; and the forms which thus yield their places will commonly be
  12233. allied, for they will partake of the same inferiority in common.
  12234.   Thus, as it seems to me, the manner in which single species and
  12235. whole groups of species become extinct accords well with the theory of
  12236. natural selection. We need not marvel at extinction; if we must
  12237. marvel, let it be at our own presumption in imagining for a moment
  12238. that we understand the many complex contingencies on which the
  12239. existence of each species depends. If we forget for an instant that
  12240. each species tends to increase inordinately, and that some check is
  12241. always in action, yet seldom perceived by us, the whole economy of
  12242. nature will be utterly obscured. Whenever we can precisely say why
  12243. this species is more abundant in individuals than that; why this
  12244. species and not another can be naturalised in a given country; then,
  12245. and not until then, we may justly feel surprise why we cannot
  12246. account for the extinction of any particular species or group of
  12247. species.
  12248.  
  12249.   On the Forms of Life changing almost simultaneously throughout the
  12250. World
  12251.  
  12252.   Scarcely any palaeontological discovery is more striking than the
  12253. fact that the forms of life change almost simultaneously throughout
  12254. the world. Thus our European Chalk formation can be recognised in many
  12255. distant regions, under the most different climates, where not a
  12256. fragment of the mineral chalk itself can be found; namely in North
  12257. America, in equatorial South America, in Tierra del Fuego, at the Cape
  12258. of Good Hope, and in the peninsula of India. For at these distant
  12259. points, the organic remains in certain beds present an unmistakable
  12260. resemblance to those of the Chalk. It is not that the same species are
  12261. met with; for in some cases not one species is identically the same,
  12262. but they belong to the same families, genera, and sections of
  12263. genera, and sometimes are similarly characterised in such trifling
  12264. points as mere superficial sculpture. Moreover, other forms, which are
  12265. not found in the Chalk of Europe, but which occur in the formations
  12266. either above or below, occur in the same order at these distant points
  12267. of the world. In the several successive palaeozoic formations of
  12268. Russia, Western Europe, and North America, a similar parallelism in
  12269. the forms of life has been observed by several authors; so it is,
  12270. according to Lyell, with the European and North American tertiary
  12271. deposits. Even if the few fossil species which are common to the Old
  12272. and New Worlds were kept wholly out of view, the general parallelism
  12273. in the successive forms of life, in the palaeozoic and tertiary
  12274. stages, would still be manifest, and the several formations could be
  12275. easily correlated.
  12276.   These observations, however, relate to the marine inhabitants of the
  12277. world: we have not sufficient data to judge whether the productions of
  12278. the land and of fresh water at distant points change in the same
  12279. parallel manner. We may doubt whether they have thus changed: if the
  12280. Megatherium, Mylodon, Macrauchenia, and Toxodon had been brought to
  12281. Europe from La Plata, without any information in regard to their
  12282. geological position, no one would have suspected that they had
  12283. co-existed with seashells all still living; but as these anomalous
  12284. monsters co-existed with the mastodon and horse, it might at least
  12285. have been inferred that they had lived during one of the later
  12286. tertiary stages.
  12287.   When the marine forms of life are spoken of as having changed
  12288. simultaneously throughout the world, it must not be supposed that this
  12289. expression relates to the same year, or to the same century, or even
  12290. that it has a very strict geological sense; for if all the marine
  12291. animals now living in Europe, and all those that lived in Europe
  12292. during the pleistocene period (a very remote period as measured by
  12293. years, including the whole glacial epoch) were compared with those now
  12294. existing in South America or in Australia, the most skilful naturalist
  12295. would hardly be able to say whether the present or the pleistocene
  12296. inhabitants of Europe resembled most closely those of the southern
  12297. hemisphere. So, again, several highly competent observers maintain
  12298. that the existing productions of the United States are more closely
  12299. related to those which lived in Europe during certain late tertiary
  12300. stages, than to the present inhabitants of Europe; and if this be
  12301. so, it is evident that fossiliferous beds now deposited on the
  12302. shores of North America would hereafter be liable to be classed with
  12303. somewhat older European beds. Nevertheless, looking to a remotely
  12304. future epoch, there can be little doubt that all the more modern
  12305. marine formations, namely, the upper pliocene, the pleistocene and
  12306. strictly modern beds of Europe, North and South America, and
  12307. Australia, from containing fossil remains in some degree allied, and
  12308. from not including those forms which are found only in the older
  12309. underlying deposits, would be correctly ranked as simultaneous in a
  12310. geological sense.
  12311.   The fact of the forms of life changing simultaneously, in the
  12312. above large sense, at distant parts of the world, has greatly struck
  12313. these admirable observers, MM. de Verneuil and d'Archiae. After
  12314. referring to the parallelism of the palaeozoic forms of life in
  12315. various parts of Europe, they add, "If, struck by this strange
  12316. sequence, we turn our attention to North America, and there discover a
  12317. series of analogous phenomena, it will appear certain that all these
  12318. modifications of species, their extinction, and the introduction of
  12319. new ones, cannot be owing to mere changes in marine currents or
  12320. other causes more or less local and temporary, but depend on general
  12321. laws which govern the whole animal kingdom." M. Barrande has made
  12322. forcible remarks to precisely the same effect. It is, indeed, quite
  12323. futile to look to changes of currents, climate, or other physical
  12324. conditions, as the cause of these great mutations in the forms of life
  12325. throughout the world, under the most different climates. We must, as
  12326. Barrande has remarked, look to some special law. We shall see this
  12327. more clearly when we treat of the present distribution of organic
  12328. beings, and find how slight is the relation between the physical
  12329. conditions of various countries and the nature of their inhabitants.
  12330.   This great fact of the parallel succession of the forms of life
  12331. throughout the world, is explicable on the theory of natural
  12332. selection. New species are formed by having some advantage over
  12333. older forms; and the forms, which are already dominant, or have some
  12334. advantage over the other forms in their own country, give birth to the
  12335. greatest number of new varieties or incipient species. We have
  12336. distinct evidence on this head, in the plants which are dominant, that
  12337. is, which are commonest and most widely diffused, producing the
  12338. greatest number of new varieties. It is also natural that the
  12339. dominant, varying, and far-spreading species, which have already
  12340. invaded to a certain extent the territories of other species, should
  12341. be those which would have the best chance of spreading still
  12342. further, and of giving rise in new countries to other new varieties
  12343. and species. The process of diffusion would often be very slow,
  12344. depending on climatal and geographical changes, on strange
  12345. accidents, and on the gradual acclimatisation of new species to the
  12346. various climates through which they might have to pass, but in the
  12347. course of time the dominant forms would generally succeed in spreading
  12348. and would ultimately prevail. The diffusion would, it is probable,
  12349. be slower with the terrestrial inhabitants of distinct continents than
  12350. with the marine inhabitants of the continuous sea. We might
  12351. therefore expect to find, as we do find, a less strict degree of
  12352. parallelism in the succession of the productions of the land than with
  12353. those of the sea.
  12354.   Thus, as it seems to me, the parallel, and, taken in a large
  12355. sense, simultaneous, succession of the same forms of life throughout
  12356. the world, accords well with the principle of new species having
  12357. been formed by dominant species spreading widely and varying; the
  12358. new species thus produced being themselves dominant, owing to their
  12359. having had some advantage over their already dominant parents, as well
  12360. as over other species, and again spreading, varying, and producing new
  12361. forms. The old forms which are beaten and which yield their places
  12362. to the new and victorious forms, will generally be allied in groups,
  12363. from inheriting some inferiority in common; and therefore, as new
  12364. and improved groups spread throughout the world, old groups
  12365. disappear from the world; and the succession of forms everywhere tends
  12366. to correspond both in their first appearance and final disappearance.
  12367.   There is one other remark connected with this subject worth
  12368. making. I have given my reasons for believing that most of our great
  12369. formations, rich in fossils, were deposited during periods of
  12370. subsidence; and that blank intervals of vast duration, as far as
  12371. fossils are concerned, occurred during the periods when the bed of the
  12372. sea was either stationary or rising, and likewise when sediment was
  12373. not thrown down quickly enough to embed and preserve organic
  12374. remains. During these long and blank intervals I suppose that the
  12375. inhabitants of each region underwent a considerable amount of
  12376. modification and extinction, and that there was much migration from
  12377. other parts of the world. As we have reason to believe that large
  12378. areas are affected by the same movement, it is probable that
  12379. strictly contemporaneous formations have often been accumulated over
  12380. very wide spaces in the same quarter of the world; but we are very far
  12381. from having any right to conclude that this has invariably been the
  12382. case, and that large areas have invariably been affected by the same
  12383. movements. When two formations have been deposited in two regions
  12384. during nearly, but not exactly, the same period, we should find in
  12385. both, from the causes explained in the foregoing paragraphs, the
  12386. same general succession in the forms of life; but the species would
  12387. not exactly correspond; for there will have been a little more time in
  12388. the one region than in the other for modification, extinction, and
  12389. immigration.
  12390.   I suspect that cases of this nature occur in Europe. Mr.
  12391. Prestwich, in his admirable Memoirs on the eocene deposits of
  12392. England and France, is able to draw a close general parallelism
  12393. between the successive stages in the two countries; but when he
  12394. compares certain stages in England with those in France, although he
  12395. finds in both a curious accordance in the numbers of the species
  12396. belonging to the same genera, yet the species themselves differ in a
  12397. very, difficult to account for, considering the proximity of the two
  12398. areas,- unless, indeed, it be assumed that an isthmus separated two
  12399. seas inhabited by distinct, but contemporaneous, faunas. Lyell has
  12400. made similar observations on some of the later tertiary formations.
  12401. Barrande, also, shows that there is a striking general parallelism
  12402. in the successive Silurian deposits of Bohemia and Scandinavia;
  12403. nevertheless he finds a surprising amount of difference in the
  12404. species. If the several formations in these regions have not been
  12405. deposited during the same exact periods,- a formation in one region
  12406. often corresponding with a blank interval in the other,- and if in
  12407. both regions the species have gone on slowly changing during the
  12408. accumulation of the several formations and during the long intervals
  12409. of time between them; in this case the several formations in the two
  12410. regions could be arranged in the same order, in accordance with the
  12411. general succession of the forms of life, and the order would falsely
  12412. appear to be strictly parallel; nevertheless the species would not
  12413. be all the same in the apparently corresponding stages in the two
  12414. regions.
  12415.  
  12416.   On the Affinities of Extinct Species to each other, and to Living
  12417. Forms
  12418.  
  12419.   Let us now look to the mutual affinities of extinct and living
  12420. species. All fall into a few grand classes; and this fact is once
  12421. explained on the principle of descent. The more ancient any form is,
  12422. the more, as a general rule, it differs from living forms. But, as
  12423. Buckland long ago remarked, extinct species can all be classed
  12424. either in still existing groups, or between them. That the extinct
  12425. forms of life help to fill up the intervals between existing genera,
  12426. families, and orders, is certainly true; but as this statement has
  12427. often been ignored or even denied, it may be well to make some remarks
  12428. on this subject, and to give some instances. If we confine our
  12429. attention either to the living or to the extinct species of the same
  12430. class, the series is far less perfect than if we combine both into one
  12431. general system. In the writings of Professor Owen we continually
  12432. meet with the expression of generalised forms, as applied to extinct
  12433. animals; and in the writings of Agassiz, of prophetic or synthetic
  12434. types; and these terms imply that such forms are in fact
  12435. intermediate or connecting links. Another distinguished
  12436. palaeontologist, M. Gaudry, has shown in the most striking manner that
  12437. many of the fossil mammals discovered by him in Attica serve to
  12438. break down the intervals between existing genera. Cuvier ranked the
  12439. ruminants and pachyderms as two of the most distinct orders of
  12440. mammals: but so many fossil links have been disentombed that Owen
  12441. has had to alter the whole classification, and has placed certain
  12442. pachyderms in the same sub-order with ruminants; for example, he
  12443. dissolves by gradations the apparently wide interval between the pig
  12444. and the camel. The Ungulata or hoofed quadrupeds are now divided
  12445. into the even-toed or odd-toed divisions; but the Maerauchenia of S.
  12446. America connects to a certain extent these two grand divisions. No one
  12447. will deny that the Hipparion is intermediate between the existing
  12448. horse and certain older ungulate forms. What a wonderful connecting
  12449. link in the chain of mammals is the Typotherium from S. America, as
  12450. the name given to it by Professor Gervais expresses, and which
  12451. cannot be placed in any existing order. The Sirenia form a very
  12452. distinct group of mammals, and one of the most remarkable
  12453. peculiarities in the existing dugong and lamentin is the entire
  12454. absence of hind limbs without even a rudiment being left; but the
  12455. extinct Halitherium had, according to Professor Flower, an ossified
  12456. thighbone "articulated to a well-defined acetabulum in the pelvis,"
  12457. and it thus makes some approach to ordinary hoofed quadrupeds, to
  12458. which the Sirenia are in other respects allied. The cetaceans or
  12459. whales are widely different from all other mammals but the tertiary
  12460. Zeuglodon and Squalodon, which have been placed by some naturalists in
  12461. an order by themselves, are considered by Professor Huxley to be
  12462. undoubtedly cetaceans, "and to constitute connecting links with the
  12463. aquatic carnivora."
  12464.   Even the wide interval between birds and reptiles has been shown
  12465. by the naturalist just quoted to be partially bridged over in the most
  12466. unexpected manner, on the one hand, by the ostrich and extinct
  12467. Archeopteryx, and on the other hand, by the Compsognathus, one of
  12468. the dinosaurians- that group which includes the most gigantic of all
  12469. terrestrial reptiles. Turning to the Invertebrata, Barrande asserts, a
  12470. higher authority could not be named, that he is every day taught that,
  12471. although palaeozoic can certainly be classed under existing groups,
  12472. yet that at this ancient period the groups were not so distinctly
  12473. separated from each other as they now are.
  12474.   Some writers have objected to any extinct species, or group of
  12475. species, being considered as intermediate between any two living
  12476. species, or groups of species. If by this term it is meant that an
  12477. extinct form is directly intermediate in all its characters between
  12478. two living forms or groups, the objection is probably valid. But in
  12479. a natural classification many fossil species certainly stand between
  12480. living species, and some extinct genera between living genera, even
  12481. between genera belonging to distinct families. The most common case,
  12482. especially with respect to very distinct groups, such as fish and
  12483. reptiles, seems to be, that, supposing them to be distinguished at the
  12484. present day by a score of characters, the ancient members are
  12485. separated by a somewhat lesser number of characters; so that the two
  12486. groups formerly made a somewhat nearer approach to each other than
  12487. they now do.
  12488.   It is a common belief that the more ancient a form is, by so much
  12489. the more it tends to connect by some of its characters groups now
  12490. widely separated from each other. This remark no doubt must be
  12491. restricted to those groups which have undergone much change in the
  12492. course of geological ages; and it would be difficult to prove the
  12493. truth of the proposition, for every now and then even a living animal,
  12494. as the Lepidosiren, is discovered having affinities directed towards
  12495. very distinct groups. Yet if we compare the older reptiles and
  12496. batrachians, the older fish, the older cephalopods, and the eocene
  12497. mammals, with the more recent members of the same classes, we must
  12498. admit that there is truth in the remark.
  12499.   Let us see how far these several facts and inferences accord with
  12500. the theory of descent with modification. As the subject is somewhat
  12501. complex, I must request the reader to turn to the diagram in the
  12502. fourth chapter. We may suppose that the numbered letters in italics
  12503. represent genera, and the lines diverging from them the species in
  12504. each genus. The diagram is much too simple, too few genera and too few
  12505. species being given, but this is unimportant for us. The horizontal
  12506. lines may represent successive geological formations, and all the
  12507. forms beneath the uppermost line may be considered as extinct. The
  12508. three existing genera a14, q14, p14, will form a small family; b14,
  12509. and f14 a closely allied family or sub-family; and o14, e14, m14, a
  12510. third family. These three families, together with the many extinct
  12511. genera on the several lines of descent diverging from the
  12512. parent-form (A) will form an order, for all will have inherited
  12513. something in common from their ancient progenitor. On the principle of
  12514. the continued tendency to divergence of character, which was
  12515. formerly illustrated by this diagram, the more recent any form is, the
  12516. more it will generally differ from its ancient progenitor. Hence we
  12517. can understand the rule that the most ancient fossils differ most from
  12518. existing forms. We must not, however, assume that divergence of
  12519. character is a necessary contingency; it depends solely on the
  12520. descendants from a species being thus enabled to seize on many and
  12521. different places in the economy of nature. Therefore it is quite
  12522. possible, as we have seen in the case of some Silurian forms, that a
  12523. species might go on being slightly modified in relation to its
  12524. slightly altered conditions of life, and yet retain throughout a vast
  12525. period the same general characteristics. This is represented in the
  12526. diagram by the letter F14.
  12527.   All the many forms, extinct and recent, descended from (A), make, as
  12528. before remarked, one order; and this order, from the continued effects
  12529. of extinction and divergence of character, has become divided into
  12530. several sub-families and families, some of which are supposed to
  12531. have perished at different periods, and some to have endured to the
  12532. present day.
  12533.   By looking at the diagram we can see that if many of the extinct
  12534. forms supposed to be imbedded in the successive formations, were
  12535. discovered at several points low down in the series, the three
  12536. existing families on the uppermost line would be rendered less
  12537. distinct from each other. If, for instance, the genera a1, a5, a10,
  12538. f8, m3, m6, m9, were disinterred, these three families would be so
  12539. closely linked together that they probably would have to be united
  12540. into one great family, in nearly the same manner as has occurred
  12541. with ruminants and certain pachyderms. Yet he who objected to consider
  12542. as intermediate the extinct genera, which thus link together the
  12543. living genera of three families, would be partly justified, for they
  12544. are intermediate, not directly, but only by a long and circuitous
  12545. course through many widely different forms. If many extinct forms were
  12546. to be discovered above one of the middle horizontal lines or
  12547. geological formations- for instance, above No. VI.- but none from
  12548. beneath this line, then only two of the families (those on the left
  12549. hand, a14, &c., and b14, &c.) would have to be united into one; and
  12550. there would remain two families, which would be less distinct from
  12551. each other than they were before the discovery of the fossils. So
  12552. again if the three families formed of eight genera (a14 to m14), on
  12553. the uppermost line, be supposed to differ from each other by
  12554. half-a-dozen important characters, then the families which existed
  12555. at the period marked VI. would certainly have differed from each other
  12556. by a less number of characters; for they would at this early stage
  12557. of descent have diverged in a less degree from their common
  12558. progeneitor. Thus it comes that ancient and extinct genera are often
  12559. in a greater or less degree intermediate in character between their
  12560. modified descendants, or between their collateral relations.
  12561.   Under nature the process will be far more complicated than
  12562. represented in the diagram; for the groups will have been more
  12563. numerous; they will have endured for extremely unequal lengths of
  12564. time, and will have been modified in various degrees. As we possess
  12565. only the last volume of the geological record, and that in a very
  12566. broken condition, we have no right to expect, except in rare cases, to
  12567. fill up the wide intervals in the natural system, and thus to unite
  12568. distinct families or orders. All that we have a right to expect is,
  12569. that those groups which have, within known geological periods,
  12570. undergone much modification, should in the older formations make some
  12571. slight approach to each other; so that the older members should differ
  12572. less from each other in some of their characters than do the existing
  12573. members of the same groups; and this by the concurrent evidence of our
  12574. best palaeontologists is frequently the case.
  12575.   Thus, on the theory of descent with modification, the main facts
  12576. with respect to the mutual affinities of the extinct forms of life
  12577. to each other and to living forms, are explained in a satisfactory
  12578. manner. And they are wholly inexplicable on any other view.
  12579.   On this same theory, it is evident that the fauna during any one
  12580. great period in the earth's history will be intermediate in general
  12581. character between that which preceded and that which succeeded it.
  12582. Thus the species which lived at the sixth great stage of descent in
  12583. the diagram are the modified offspring of those which lived at the
  12584. sixth stage of descent, and are the parents of those which became
  12585. still more modified at the seventh stage; hence they could hardly fail
  12586. to be nearly intermediate in character between the forms of life above
  12587. and below. We must, however, allow for the entire extinction of some
  12588. preceding forms, and in any one region for the immigration of new
  12589. forms from other regions, and for a large amount of modification
  12590. during the long and blank intervals between the successive formations.
  12591. Subject to these allowances, the fauna of each geological period
  12592. undoubtedly is intermediate in character, between the preceding and
  12593. succeeding faunas. I need give only one instance, namely, the manner
  12594. in which the fossils of the Devonian system, when this system was
  12595. first discovered, were at once recognized by palaeontologists as
  12596. intermediate in character between those of the overlying
  12597. carboniferous, and underlying Silurian systems. But each fauna is
  12598. not necessarily exactly intermediate, as unequal intervals of time
  12599. have elapsed between consecutive formations.
  12600.   It is no real objection to the truth of the statement that the fauna
  12601. of each period as a whole is nearly intermediate in character
  12602. between preceding and succeeding faunas, that certain genera offer
  12603. exceptions to the rule. For instance, the species of mastodons and
  12604. elephants, when arranged by Dr. Falconer in two series,- the first
  12605. place according to their mutual affinities, and in the second place
  12606. according to their periods of existence,- do not accord in
  12607. arrangement. The species extreme in character are not the oldest or
  12608. the most recent; nor are those which are intermediate in character,
  12609. intermediate in age. But supposing for an instant, in this and other
  12610. such cases, that the record of the first appearance and
  12611. disappearance of the species was complete, which is far from the case,
  12612. we have no reason to believe that forms successively produced
  12613. necessarily endure for corresponding lengths of time. A very ancient
  12614. form may occasionally have lasted much longer than a form elsewhere
  12615. subsequently produced, especially in the case of terrestrial
  12616. productions inhabiting separated districts. To compare small things
  12617. with great; if the principal living and extinct races of the
  12618. domestic pigeon were arranged in serial affinity, this arrangement
  12619. would not closely accord with the order in time of their production,
  12620. and even less with the order of their disappearance; for the parent
  12621. rock-pigeon still lives; and many varieties between the rock-pigeon
  12622. and the carrier have become extinct; and carriers which are extreme in
  12623. the important character of length of beak originated earlier than
  12624. short-beaked tumblers, which are at the opposite end of the series
  12625. in this respect.
  12626.   Closely connected with the statement, that the organic remains
  12627. from an intermediate formation are in some degree intermediate in
  12628. character, is the fact, insisted on by all palaeontologists, that
  12629. fossils from two consecutive formations are far more closely related
  12630. to each other, than are the fossils from two remote formations. Pictet
  12631. gives as a well-known instance, the general resemblance of the organic
  12632. remains from the several stages of the Chalk formation, though the
  12633. species are distinct in each stage. This fact alone, from its
  12634. generality, seems to have shaken Professor Pictet in his belief in the
  12635. immutability of species. He who is acquainted with the distribution of
  12636. existing species over the globe, will not attempt to account for the
  12637. close resemblance of distinct species in closely consecutive
  12638. formations, by the physical conditions of the ancient areas having
  12639. remained nearly the same. Let it be remembered that the forms of life,
  12640. at least those inhabiting the sea, have changed almost
  12641. simultaneously throughout the world, and therefore under the most
  12642. different climates and conditions. Consider the prodigious
  12643. vicissitudes of climate during the pleistocene period, which
  12644. includes the whole glacial epoch, and note how little the specific
  12645. forms of the inhabitants of the sea have been affected.
  12646.   On the theory of descent, the full meaning of the fossil remains
  12647. from closely consecutive formations being closely related, though
  12648. ranked as distinct species, is obvious. As the accumulation of each
  12649. formation has often been interrupted, and as long blank intervals have
  12650. intervened between successive formations, we ought not to expect to
  12651. find, as I attempted to show in the last chapter, in any one or in any
  12652. two formations, all the intermediate varieties between the species
  12653. which appeared at the commencement and close of these periods: but
  12654. we ought to find after intervals, very long as measured by years,
  12655. but only moderately long as measured geologically, closely allied
  12656. forms, or, as they have been called by some authors, representative
  12657. species; and these assuredly we do find. We find, in short, such
  12658. evidence of the slow and scarcely sensible mutations of specific
  12659. forms, as we have the right to expect.
  12660.  
  12661.   On the State of Development of Ancient compared with Living Forms
  12662.  
  12663.   We have seen in the fourth chapter that the degree of
  12664. differentiation and specialisation of the parts in organic beings,
  12665. when arrived at maturity, is the best standard, as yet suggested, of
  12666. their degree of perfection or highness. We have also seen that, as the
  12667. specialisation of parts is an advantage to each being, so natural
  12668. selection will tend to render the organisation of each being more
  12669. specialised and perfect, and in this sense higher; not but that it may
  12670. leave many creatures with simple and unimproved structures fitted
  12671. for simple conditions of life, and in some cases will even degrade
  12672. or simplify the organisation, yet leaving such degraded beings
  12673. better fitted for their new walks of life. In another and more general
  12674. manner, new species become superior to their predecessors; for they
  12675. have to beat in the struggle for life all the older forms, with
  12676. which they come into close competition. We may therefore conclude that
  12677. if under a nearly similar climate the eocene inhabitants of the
  12678. world could be put into competition with the existing inhabitants, the
  12679. former would be beaten and exterminated by the latter, as would the
  12680. secondary by the eocene, and the palaeozoic by the secondary forms. So
  12681. that by this fundamental test of victory in the battle for life, as
  12682. well as by the standard of the specialisation of organs, modern
  12683. forms ought, on the theory of natural selection, to stand higher
  12684. than ancient forms. Is this the case? A large majority of
  12685. palaeontologists would answer in the affirmative; and it seems that
  12686. this answer must be admitted as true, though difficult of proof.
  12687.   It is no valid objection to this conclusion, that certain
  12688. brachiopods have been but slightly modified from an extremely remote
  12689. geological epoch; and that certain land and fresh-water shells have
  12690. remained nearly the same, from the time when, as far as is known, they
  12691. first appeared. It is not an insuperable difficulty that
  12692. Foraminifera have not, as insisted on by Dr. Carpenter, progressed
  12693. in organisation since even the Laurentian epoch; for some organisms
  12694. would have to remain fitted for simple conditions of life, and what
  12695. could be better fitted for this end than these lowly organised
  12696. Protozoa? Such objections as the above would be fatal to my view, if
  12697. it included advance in organisation as a necessary contingent. They
  12698. would likewise be fatal, if the above Foraminifera, for instance,
  12699. could be proved to have first come into existence during the
  12700. Laurentian epoch, or the above brachiopods during the Cambrian
  12701. formation; for in this case, there would not have been time sufficient
  12702. for the development of these organisms up to the standard which they
  12703. had then reached. When advanced up to any given point, there is no
  12704. necessity, on the theory of natural selection, for their further
  12705. continued progress; though they will, during each successive age, have
  12706. to be slightly modified, so as to hold their places in relation to
  12707. slight changes in their conditions. The foregoing objections hinge
  12708. on the question whether we really know how old the world is, and at
  12709. what period the various forms of life first appeared; and this may
  12710. well be disputed.
  12711.   The problem whether organisation on the whole has advanced is in
  12712. many ways excessively intricate. The geological record, at all times
  12713. imperfect, does not extend far enough back to show with unmistakable
  12714. clearness that within the known history of the world organisation
  12715. has largely advanced. Even at the present day, looking to members of
  12716. the same class, naturalists are not unanimous which forms ought to
  12717. be ranked as highest: thus, some look at the selaceans or sharks, from
  12718. their approach in some important points of structure to reptiles, as
  12719. the highest fish; others look at the teleosteans as the highest. The
  12720. ganoids stand intermediate between the selaceans and teleosteans;
  12721. the latter at the present day are largely preponderant in number;
  12722. but formerly selaceans and ganoids alone existed; and in this case,
  12723. according to the standard of highness chosen, so will it be said
  12724. that fishes have advanced or retrograded in organisation. To attempt
  12725. to compare members of distinct types in the scale of highness seem
  12726. hopeless; who will decide whether a cuttle-fish be higher than a
  12727. bee- that insect which the great von Baer believed to be "in fact more
  12728. highly organised than a fish, although upon another type"? In the
  12729. complex struggle for life it is quite credible that crustaceans, not
  12730. very high in their own class, might beat cephalopods, the highest
  12731. molluscs; and such crustaceans, though not highly developed, would
  12732. stand very high in the scale of invertebrate animals, if judged by the
  12733. most decisive of all trials- the law of battle. Besides these inherent
  12734. difficulties in deciding which forms are the most advanced in
  12735. organisation, we ought not solely to compare the highest members of
  12736. a class at any two periods- though undoubtedly this is one and perhaps
  12737. the most important element in striking a balance- but we ought to
  12738. compare all the members, high and low, at the two periods. At an
  12739. ancient epoch the highest and lowest molluscoidal animals, namely,
  12740. cephalopods and brachiopods, swarmed in numbers; at the present time
  12741. both groups are greatly reduced, whilst others, intermediate in
  12742. organisation, have largely increased; consequently some naturalists
  12743. maintain that molluscs were formerly more highly developed than at
  12744. present; but a stronger case can be made out on the opposite side,
  12745. by considering the vast reduction of brachiopods, and the fact that
  12746. our existing cephalopods, though few in number, are more highly
  12747. organised than their ancient representatives. We ought also to compare
  12748. the relative proportional numbers at any two periods of the high and
  12749. low classes throughout the world: if, for instance, at the present day
  12750. fifty thousand kinds of vertebrate animals exist, and if we knew
  12751. that at some former period only ten thousand kinds existed, we ought
  12752. to look at this increase in number in the highest class, which implies
  12753. a great displacement of lower forms, as a decided advance in the
  12754. organisation of the world. We thus see how hopelessly difficult it
  12755. is to compare with perfect fairness such extremely complex
  12756. relations, the standards of organisation of the imperfectly-known
  12757. faunas of successive periods.
  12758.   We shall appreciate this difficulty more clearly, by looking to
  12759. certain existing faunas and floras. From the extraordinary manner in
  12760. which European productions have recently spread over New Zealand,
  12761. and have seized on places which must have been previously occupied
  12762. by the indigenes, we must believe, that if all the animals and
  12763. plants of Great Britain were set free in New Zealand, a multitude of
  12764. British forms would in the course of time become thoroughly
  12765. naturalised there, and would exterminate many of the natives. On the
  12766. other hand, from the fact that hardly a single inhabitant of the
  12767. southern hemisphere has become wild in any part of Europe, we may well
  12768. doubt whether, if all the productions of New Zealand were set free
  12769. in Great Britain, any considerable number would be enabled to seize on
  12770. places now occupied by our native plants and animals. Under this point
  12771. of view, the productions of Great Britain stand much higher in the
  12772. scale than those of New Zealand. Yet the most skilful naturalist, from
  12773. an examination Of the species of the species of the two countries,
  12774. could not have foreseen this result.
  12775.   Agassiz and several other highly competent judges insist that
  12776. ancient animals resemble to a certain extent the embryos of recent
  12777. animals belonging to the same classes; and that the geological
  12778. succession of extinct forms is nearly parallel with the
  12779. embryological development of existing forms. This view accords
  12780. admirably well with our theory. In a future chapter I shall attempt to
  12781. show that the adult differs from its embryo, owing to variations
  12782. having supervened at a not early age, and having been inherited at a
  12783. corresponding age. This process, whilst it leaves the embryo almost
  12784. unaltered, continually adds, in the course of successive
  12785. generations, more and more difference to the adult. Thus the embryo
  12786. comes to be left as a sort of picture, preserved by nature, of the
  12787. former and less modified condition of the species. This view may be
  12788. true, and yet may never be capable of proof. Seeing, for instance,
  12789. that the oldest known mammals, reptiles, and fishes strictly belong to
  12790. their proper classes, though some of these old forms are in a slight
  12791. degree less distinct from each other than are the typical members of
  12792. the same groups at the present day, it would be vain to look for
  12793. animals having the common embryological character of the Vertebrata,
  12794. until beds rich in fossils are discovered far beneath the lowest
  12795. Cambrian strata- a discovery of which the chance is small.
  12796.  
  12797.   On the Succession of the same Types within the same Areas, during
  12798. the later Tertiary periods
  12799.  
  12800.   Mr. Clift many years ago showed that the fossil mammals from the
  12801. Australian caves were closely allied to the living marsupials of
  12802. that continent. In South America a similar relationship is manifest,
  12803. even to an uneducated eye, in the gigantic pieces of armour, like
  12804. those of the armadillo, found in several parts of La Plata; and
  12805. Professor Owen has shown in the most striking manner that most of
  12806. the fossil mammals, buried there in such numbers, are related to
  12807. South American types. This relationship is even more clearly seen in
  12808. the wonderful collection of fossil bones made by MM. Lund and
  12809. Clausen in the caves of Brazil. I was so much impressed with these
  12810. facts that I strongly insisted, in 1839 and 1845, on this "law of
  12811. the succession of types,"- on "this wonderful relationship in the same
  12812. continent between the dead and the living." Professor Owen has
  12813. subsequently extended the same generalisation to the mammals of the
  12814. Old World. We see the same law in this author's restorations of the
  12815. extinct and gigantic birds of New Zealand. We see it also in the birds
  12816. of the caves of Brazil. Mr. Woodward has shown that the same law holds
  12817. good with sea-shells, but, from the wide distribution of most
  12818. molluscs, it is not well displayed by them. Other cases could be
  12819. added, as the relation between the extinct and living land-shells of
  12820. Madeira; and between the extinct and living brackish watershells of
  12821. the Aralo-Caspian Sea.
  12822.   Now what does this remarkable law of the succession of the same
  12823. types within the same areas mean? He would be a bold man who, after
  12824. comparing the present climate of Australia and of parts of South
  12825. America, under the same latitude, would attempt to account, on the one
  12826. hand through dissimilar physical conditions, for the dissimilarity
  12827. of the inhabitants of these two continents; and, on the other hand
  12828. through similarity of conditions, for the uniformity of the same types
  12829. in each continent during the later tertiary periods. Nor can it be
  12830. pretended that it is an immutable law that marsupials should have been
  12831. chiefly or solely produced in Australia; or that Edentata and other
  12832. American types should have been solely produced in South America.
  12833. For we know that Europe in ancient times was peopled by numerous
  12834. marsupials; and I have shown in the publications above alluded to,
  12835. that in America the law of distribution of terrestrial mammals was
  12836. formerly different from what it now is. North America formerly
  12837. partook strongly of the present character of the southern half of
  12838. the continent; and the southern half was formerly more closely allied,
  12839. than it is at present, to the northern half. In a similar manner we
  12840. know, from Falconer and Cautley's discoveries, that Northern India was
  12841. formerly more closely related in its mammals to Africa than it is at
  12842. the present time. Analogous facts could be given in relation to the
  12843. distribution of marine animals.
  12844.   On the theory of descent with modification, the great law of the
  12845. long enduring, but not immutable, succession of the same types
  12846. within the same areas, is at once explained; for the inhabitants of
  12847. each quarter of the world will obviously tend to leave in that
  12848. quarter, during the next succeeding period of time, closely allied
  12849. though in some degree modified descendants. If the inhabitants of
  12850. one continent formerly differed greatly from those of another
  12851. continent, so will their modified descendants still differ in nearly
  12852. the same manner and degree. But after very long intervals of time, and
  12853. after great geographical changes, permitting much intermigration,
  12854. the feebler will yield to the more dominant forms, and there will be
  12855. nothing immutable in the distribution of organic beings.
  12856.   It may be asked in ridicule, whether I suppose that the
  12857. Megatherium and other allied huge monsters, which formerly lived in
  12858. South America, have left behind them the sloth, armadillo, and
  12859. anteater, as their degenerate descendants. This cannot for an
  12860. instant be admitted. These huge animals have become wholly extinct,
  12861. and have left no progeny. But in the caves of Brazil, there are many
  12862. extinct species which are closely allied in size and in all other
  12863. characters to the species still living in South America; and some of
  12864. these fossils may have been the actual progenitors of the living
  12865. species. It must not be forgotten that, on our theory, all the species
  12866. of the same genus are the descendants of some one species; so that, if
  12867. six genera, each having eight species, be found in one geological
  12868. formation, and in a succeeding formation there be six other allied
  12869. or representative genera each with the same number of species, then we
  12870. may conclude that generally only one species of each of the older
  12871. genera has left modified descendants, which constitute the new
  12872. genera containing the several species; the other seven species of each
  12873. old genus having died out and left no progeny. Or, and this will be
  12874. a far commoner case, two or three species in two or three alone of the
  12875. six older genera will be the parents of the new genera: the other
  12876. species and the other old genera having become utterly extinct. In
  12877. failing orders, with the genera and species decreasing in numbers as
  12878. is the case with the Edentata of South America, still fewer genera and
  12879. species will leave modified blood-descendants.
  12880.  
  12881.   Summary of the preceding and present Chapters
  12882.  
  12883.   I have attempted to show that the geological record is extremely
  12884. imperfect; that only a small portion of the globe has been
  12885. geologically explored with care; that only certain classes of
  12886. organic beings have been largely preserved in a fossil state; that the
  12887. number both of specimens and of species, preserved in our museums,
  12888. is absolutely as nothing compared with the number of generations which
  12889. must have passed away even during a single formation; that, owing to
  12890. subsidence being almost necessary for the accumulation of deposits
  12891. rich in fossil species of many kinds, and thick enough to outlast
  12892. future degradation, great intervals of time must have elapsed
  12893. between most of our successive formations; that there has probably
  12894. been more extinction during the periods of subsidence, and more
  12895. variation during the periods of elevation, and during the latter the
  12896. record will have been less perfectly kept; that each single
  12897. formation has not been continuously deposited; that the duration of
  12898. each formation is probably short compared with the average duration of
  12899. specific forms; that migration has played an important part in the
  12900. first appearance of new forms in any one area and formation; that
  12901. widely ranging species are those which have varied most frequently,
  12902. and have oftenest given rise to new species; that varieties have at
  12903. first been local; and lastly, although each species must have passed
  12904. through numerous transitional stages, it is probable that the periods,
  12905. during which each underwent modification, though many and long as
  12906. measured by years, have been short in comparison with the periods
  12907. during which each remained in an unchanged condition. These causes,
  12908. taken conjointly, will to a large extent explain why- though we do
  12909. find many links- we do not find interminable varieties, connecting
  12910. together all extinct and existing forms by the finest graduated steps.
  12911. It should also be constantly borne in mind that any linking variety
  12912. between two forms, which might be found, would be ranked, unless the
  12913. whole chain could be perfectly restored, as a new and distinct
  12914. species; for it is not pretended that we have any sure criterion by
  12915. which species and varieties can be discriminated.
  12916.   He who rejects this view of the imperfection of the geological
  12917. record, will rightly reject the whole theory. For he may ask in vain
  12918. where are the numberless transitional links which must formerly have
  12919. connected the closely allied or representative species, found in the
  12920. successive stages of the same great formation? He may disbelieve in
  12921. the immense intervals of time which must have elapsed between our
  12922. consecutive formations; he may overlook how important a part migration
  12923. has played, when the formations of any one great region, as those of
  12924. Europe, are considered; he may urge the apparent, but often falsely
  12925. apparent, sudden coming in of whole groups of species. He may ask
  12926. where are the remains of those infinitely numerous organisms which
  12927. must have existed long before the Cambrian system was deposited? We
  12928. now know that at least one animal did then exist; but I can answer
  12929. this last, question only by supposing that where our oceans now extend
  12930. they have extended for an enormous period, and where our oscillating
  12931. continents now stand they have stood since the commencement of the
  12932. Cambrian system; but that, long before that epoch, the world presented
  12933. a widely different aspect; and that the older continents formed of
  12934. formations older than any known to us, exist now only as remnants in a
  12935. metamorphosed condition, or lie still buried under the ocean.
  12936.   Passing from these difficulties, the other great leading facts in
  12937. palaeontology agree admirably with the theory of descent with
  12938. modification through variation and natural selection. We can thus
  12939. understand how it is that new species come in slowly and successively;
  12940. how species of different classes do not necessarily change together,
  12941. or at the same rate, or in the same degree; yet in the long run that
  12942. all undergo modification to some extent. The extinction of old forms
  12943. is the almost inevitable consequence of the productions of new
  12944. forms. We can understand why, when a species has once disappeared,
  12945. it never reappears. Groups of species increase in numbers slowly,
  12946. and endure for unequal periods of time; for the process of
  12947. modification is necessarily slow, and depends on many complex
  12948. contingencies. The dominant species belonging to large and dominant
  12949. groups tend to leave many modified descendants, which form new
  12950. sub-groups and groups. As these are formed, the species of the less
  12951. vigorous groups, from their inferiority inherited from a common
  12952. progenitor, tend to become extinct together, and to leave no
  12953. modified offspring on the face of the earth. But the utter
  12954. extinction of a whole group of species has sometimes been a slow
  12955. process, from the survival of a few descendants, lingering in
  12956. protected and isolated situations. When a group has once wholly
  12957. disappeared, it does not reappear; for the link of generation has
  12958. been broken.
  12959.   We can understand how it is that dominant forms which spread
  12960. widely and yield the greatest number of varieties tend to people the
  12961. world with allied, but modified, descendants; and these will generally
  12962. succeed in displacing the groups which are their inferiors in the
  12963. struggle for existence. Hence, after long intervals of time, the
  12964. productions of the world appear to have changed simultaneously.
  12965.   We can understand how it is that all the forms of life, ancient
  12966. and recent, make together a few grand classes. We can understand, from
  12967. the continued tendency to divergence of character, why the more
  12968. ancient a form is, the more it generally differs from those now
  12969. living; why ancient and extinct forms often tend to fill up gaps
  12970. between existing forms, sometimes blending two groups, previously
  12971. classed as distinct, into one; but more commonly bringing them only
  12972. a little closer together. The more ancient a form is, the more often
  12973. it stands in some degree intermediate between groups now distinct; for
  12974. the more ancient a form is, the more nearly it will be related to, and
  12975. consequently resemble, the common progenitor of groups, since become
  12976. widely divergent. Extinct forms are seldom directly intermediate
  12977. between existing forms; but are intermediate only by a long and
  12978. circuitous course through other extinct and different forms. We can
  12979. clearly see why the organic remains of closely consecutive
  12980. formations are closely allied; for they are closely linked together by
  12981. generation. We can clearly see why the remains of an intermediate
  12982. formation are intermediate in character.
  12983.   The inhabitants of the world at each successive period in its
  12984. history have beaten their predecessors in the race for life, and
  12985. are, in so far, higher in the scale, and their structure has generally
  12986. become more specialised; and this may account for the common belief
  12987. held by so many palaeontologists, that organisation on the whole has
  12988. progressed. Extinct and ancient animals resemble to a certain extent
  12989. the embryos of the more recent animals belonging to the same
  12990. classes, and this wonderful fact receives a simple explanation
  12991. according to our views. The succession of the same types of
  12992. structure within the same areas during the later geological periods
  12993. ceases to be mysterious, and is intelligible on the principle of
  12994. inheritance.
  12995.   If then the geological record be as imperfect as many believe, and
  12996. it may at least be asserted that the record cannot be proved to be
  12997. much more perfect, the main objections to the theory of natural
  12998. selection are greatly diminished or disappear. On the other hand, an
  12999. the chief laws of palaeontology plainly proclaim, as it seems to me,
  13000. that species have been produced by ordinary generation: old forms
  13001. having been supplanted by new and improved forms of life, the products
  13002. of Variation and the Survival of the Fittest.
  13003.   CHAPTER XII
  13004.   GEOGRAPHICAL DISTRIBUTION
  13005.  
  13006.   IN considering the distribution of organic beings over the face of
  13007. the globe, the first great fact which strikes us is, that neither
  13008. the similarity nor the dissimilarity of the inhabitants of various
  13009. regions can be wholly accounted for by climatal and other physical
  13010. conditions. Of late, almost every author who has studied the subject
  13011. has come to this conclusion. The case of America alone would almost
  13012. suffice to prove its truth; for if we exclude the arctic and
  13013. northern temperate parts, all authors agree that one of the most
  13014. fundamental divisions in geographical distribution is that between the
  13015. New and Old Worlds; yet if we travel over the vast American continent,
  13016. from the central parts of the United States to its extreme southern
  13017. point, we meet with the most diversified conditions; humid
  13018. districts, arid deserts, lofty mountains, grassy plains, forests,
  13019. marshes, lakes, and great rivers, under almost every temperature.
  13020. There is hardly a climate or condition in the Old World which cannot
  13021. be paralleled in the New- at least as closely as the same species
  13022. generally require. No doubt small areas can be pointed out in the
  13023. Old World hotter than any in the New World; but these are not
  13024. inhabited by a fauna different from that of the surrounding
  13025. districts; for it is rare to find a group of organisms confined to a
  13026. small area, of which the conditions are peculiar in only a slight
  13027. degree. Notwithstanding this general parallelism in the conditions
  13028. of the Old and New Worlds, how widely different are their living
  13029. productions!
  13030.   In the southern hemisphere, if we compare large tracts of land in
  13031. Australia, South Africa, and western South America, between
  13032. latitudes 25 and 35, we shall find parts extremely similar in all
  13033. their conditions, yet it would not be possible to point out three
  13034. faunas and floras more utterly dissimilar. Or, again, we may compare
  13035. the productions of South America south of lat. 35 with those north
  13036. of 25, which consequently are separated by a space of ten degrees of
  13037. latitude, and are exposed to considerably different conditions; yet
  13038. they are incomparably more closely related to each other than they are
  13039. to the productions of Australia or Africa under nearly the same
  13040. climate. Analogous facts could be given with respect to the
  13041. inhabitants of the sea.
  13042.   A second great fact which strikes us in our general review is,
  13043. that barriers of any kind, or obstacles to free migration, are related
  13044. in a close and important manner to the differences between the
  13045. productions of various regions. We see this in the great difference in
  13046. nearly all the terrestrial productions of the New and Old Worlds,
  13047. excepting in the northern parts, where the land almost joins, and
  13048. where, under a slightly different climate, there might have been
  13049. free migration for the northern temperate forms, as there now is for
  13050. the strictly arctic productions. We see the same fact in the great
  13051. difference between the inhabitants of Australia, Africa, and South
  13052. America under the same latitude; for these countries are almost as
  13053. much isolated from each other as is possible. On each continent, also,
  13054. we see the same fact; for on the opposite sides of lofty and
  13055. continuous mountain-ranges, of great deserts and even of large rivers,
  13056. we find different productions; though as mountain-chains, deserts,
  13057. &c., are not as impassable, or likely to have endured so long, as
  13058. the oceans separating continents, the differences are very inferior in
  13059. degree to those characteristic of distinct continents.
  13060.   Turning to the sea, we find the same law. The marine inhabitants
  13061. of the eastern and western shores of South America are very
  13062. distinct, with extremely few shells, Crustacea, or Echinodermata in
  13063. common; but Dr. Gunther has recently shown that about thirty per cent.
  13064. of the fishes are the same on the opposite sides of the isthmus of
  13065. Panama; and this fact has led naturalists to believe that the
  13066. isthmus was formerly open. Westward of the shores of America, a wide
  13067. space of open ocean extends, with not an island as a halting-place for
  13068. emigrants; here we have a barrier of another kind, and as soon as this
  13069. is passed we meet in the eastern islands of the Pacific with another
  13070. and totally distinct fauna. So that three marine faunas range far
  13071. northward and southward in parallel lines not far from each other,
  13072. under corresponding climates; but from being separated from each other
  13073. by impassable barriers, either of land or open sea, they are almost
  13074. wholly distinct. On the other hand, proceeding still farther
  13075. westward from the eastern islands of the tropical parts of the
  13076. Pacific, we encounter no impassable barriers, and we have
  13077. innumerable islands as halting-places, or continuous coasts, until,
  13078. after travelling over a hemisphere, we come to the shores of Africa;
  13079. and over this vast space we meet with no well-defined and distinct
  13080. marine faunas. Although so few marine animals are common to the
  13081. above-named three approximate faunas of eastern and western America
  13082. and the eastern Pacific islands, yet many fishes range from the
  13083. Pacific into the Indian Ocean, and many shells are common to the
  13084. eastern islands of the Pacific and the eastern shores of Africa on
  13085. almost exactly opposite meridians of longitude.
  13086.   A third great fact, partly included in the foregoing statement, is
  13087. the affinity of the productions of the same continent or of the same
  13088. sea, though the species themselves are distinct at different points
  13089. and stations. It is a law of the widest generality, and every
  13090. continent offers innumerable instances. Nevertheless the naturalist,
  13091. in travelling, for instance, from north to south, never fails to be
  13092. struck by the manner in which successive groups of beings,
  13093. specifically distinct, though nearly related, replace each other. He
  13094. hears from closely allied, yet distinct kinds of birds, notes nearly
  13095. similar, and sees their nests similarly constructed, but not quite
  13096. alike, with eggs coloured in nearly the same manner. The plains near
  13097. the Straits of Magellan are inhabited by one species of Rhea (American
  13098. ostrich) and northward the plains of La Plata by another species of
  13099. the same genus; and not by a true ostrich or emu, like those
  13100. inhabiting Africa and Australia under the same latitude. On these
  13101. same plains of La Plata we see the agouti and bizcacha, animals having
  13102. nearly the same habits as our hares and rabbits, and belonging to
  13103. the same order of rodents, but they plainly display an American type
  13104. of structure. We ascend the lofty peaks of the Cordillera, and we find
  13105. an alpine species of bizcacha; we look to the waters, and we do not
  13106. find the beaver or musk-rat, but the coypu and capybara, rodents of
  13107. the S. American type. Innumerable other instances could be given. If
  13108. we look to the islands off the American shore, however much they may
  13109. differ in geological structure, the inhabitants are essentially
  13110. American, though they may be all peculiar species. We may look back to
  13111. past ages, as shown in the last chapter, and we find American types
  13112. then prevailing on the American continent and in the American seas. We
  13113. see in these facts some deep organic bond, throughout space and
  13114. time, over the same areas of land and water, independently of physical
  13115. conditions. The naturalist must be dull who is not led to enquire
  13116. what this bond is.
  13117.   The bond is simply inheritance, that cause which alone, as far as we
  13118. positively know, produces organisms quite like each other, or, as we
  13119. see in the case of varieties, nearly alike. The dissimilarity of the
  13120. inhabitants of different regions may be attributed to modification
  13121. through variation and natural selection, and probably in a subordinate
  13122. degree to the definite influence of different physical conditions. The
  13123. degrees of dissimilarity will depend on the migration of the more
  13124. dominant forms of life from one region into another having been more
  13125. or less effectually prevented, at periods more or less remote;- on the
  13126. nature and number of the former immigrants;- and on the action of
  13127. the inhabitants on each other in leading to the preservation of
  13128. different modifications; the relation of organism to organism in the
  13129. struggle for life being, as I have already often remarked, the most
  13130. important of all relations. Thus the high importance of barriers
  13131. comes into play by checking migration; as does time for the slow
  13132. process of modification through natural selection. Widely-ranging
  13133. species, abounding in individuals, which have already triumphed over
  13134. many competitors in their own widely-extended homes, will have the
  13135. best chance of seizing on new places, when they spread into new
  13136. countries. In their new homes they will be exposed to new
  13137. conditions, and will frequently undergo further modification and
  13138. improvement; and thus they will become still further victorious, and
  13139. will produce groups of modified descendants. On this principle of
  13140. inheritance with modification we can understand how it is that
  13141. sections of genera, whole genera, and even families, are confined to
  13142. the same areas, as is so commonly and notoriously the case.
  13143.   There is no evidence, as was remarked in the last chapter, of the
  13144. existence of any law of necessary development. As the variability of
  13145. each species is an independent property, and will be taken advantage
  13146. of by natural selection, only so far as it profits each individual
  13147. in its complex struggle for life, so the amount of modification in
  13148. different species will be no uniform quantity. If a number of species,
  13149. after having long competed with each other in their old home, were
  13150. to migrate in a body into a new and afterwards isolated country,
  13151. they would be little liable to modification; for neither migration nor
  13152. isolation in themselves effect anything. These principles come into
  13153. play only by bringing organisms into new relations with each other and
  13154. in a lesser degree with the surrounding physical conditions. As we
  13155. have seen in the last chapter that some forms have retained nearly the
  13156. same character from an enormously remote geological period, so certain
  13157. species have migrated over vast spaces, and have not become greatly or
  13158. at all modified.
  13159.   According to these views, it is obvious that the several species
  13160. of the same genus, though inhabiting the most distant quarters of
  13161. the world, must originally have proceeded from the same source, as
  13162. they are descended from the same progenitor. In the case of those
  13163. species which have undergone during the whole geological periods
  13164. little modification, there is not much difficulty in believing that
  13165. they have migrated from, the same region; for during the vast
  13166. geographical and climatal changes which have supervened since
  13167. ancient times, almost any amount of migration is possible. But in many
  13168. other cases, in which we have reason to believe that the species of
  13169. a genus have been produced within comparatively recent times, there is
  13170. great difficulty on this head. It is also obvious that the
  13171. individuals of the same species, though now inhabiting distant and
  13172. isolated regions, must have proceeded from one spot, where their
  13173. parents were first produced: for, as has been explained, it is
  13174. incredible that individuals identically the same should have been
  13175. produced from parents specifically distinct.
  13176.   Single Centres of supposed Creation.- We are thus brought to the
  13177. question which has been largely discussed by naturalists, namely,
  13178. whether species have been created at one or more points of the earth's
  13179. surface. Undoubtedly there are many cases of extreme difficulty in
  13180. understanding how the same species could possibly have migrated from
  13181. some one point to the several distant and isolated points, where now
  13182. found. Nevertheless the simplicity of the view that each species was
  13183. first produced within a single region captivates the mind. He who
  13184. rejects it, rejects the vera causa of ordinary generation with
  13185. subsequent migration, and calls in the agency of a miracle. It is
  13186. universally admitted, that in most cases the area inhabited by a
  13187. species is continuous; and that when a plant or animal inhabits two
  13188. points so distant from each other, or with an interval of such a
  13189. nature, that the space could not have been easily passed over by
  13190. migration, the fact is given as something remarkable and
  13191. exceptional. The incapacity of migrating across a wide sea is more
  13192. clear in the case of terrestrial mammals than perhaps with any other
  13193. organic beings; and, accordingly, we find no inexplicable instances of
  13194. the same mammals inhabiting distant points of the world. No
  13195. geologist feels any difficulty in Great Britain possessing the same
  13196. quadrupeds with the rest of Europe, for they were no doubt once
  13197. united. But if the same species can be produced at two separate
  13198. points, why do we not find a single mammal common to Europe and
  13199. Australia or South America? The conditions of life are nearly the
  13200. same, so that a multitude of European animals and plants have become
  13201. naturalised in America and Australia; and some of the aboriginal
  13202. plants are identically the same at these distant points of the
  13203. northern and southern hemispheres. The answer, as I believe, is,
  13204. that mammals have not been able to migrate, whereas some plants,
  13205. from their varied means of dispersal, have migrated across the wide
  13206. and broken interspaces. The great and striking influence of barriers
  13207. of all kinds, is intelligible only on the view that the great majority
  13208. of species have been produced on one side, and have not been able to
  13209. migrate to the opposite side. Some few families, many sub-families,
  13210. very many genera, and a still greater number of sections of genera,
  13211. are confined to a single region; and it has been observed by several
  13212. naturalists that the most natural genera, or those genera in which the
  13213. species are most closely related to each other, are generally confined
  13214. to the same, country, or if they have a wide range that their range is
  13215. continuous. What a strange anomaly it would be, if a directly
  13216. opposite rule were to prevail, when we go down one step lower in the
  13217. series, namely, to the individuals of the same species, and these
  13218. had not been, at least at first, confined to some one region!
  13219.   Hence it seems to me, as it has to many other naturalists, that
  13220. the view of each species having been produced in one area alone, and
  13221. having subsequently migrated from that area as far as its powers of
  13222. migration and subsistence under past and present conditions permitted,
  13223. is the most probable. Undoubtedly many cases occur, in which we cannot
  13224. explain how the same species could have passed from one point to the
  13225. other. But the geographical and climatal changes which have
  13226. certainly occurred within recent geological times, must have
  13227. rendered discontinuous the formerly continuous range of many
  13228. species. So that we are reduced to consider whether the exceptions
  13229. to continuity of range are so numerous and of so grave a nature,
  13230. that we ought to give up the belief, rendered probable by general
  13231. considerations, that each species has been produced within one area,
  13232. and has migrated thence as far as it could. It would be hopelessly
  13233. tedious to discuss all the exceptional cases of the same species,
  13234. now living at distant and separated points, nor do I for a moment
  13235. pretend that any explanation could be offered of many instances.
  13236. But, after some preliminary remarks, I will discuss a few of the
  13237. most striking classes of facts; namely, the existence of the same
  13238. species on the summits of distant mountain ranges, and at distant
  13239. points in the arctic and antarctic regions; and secondly (in the
  13240. following chapter), the wide distribution of fresh-water
  13241. productions; and thirdly, the occurrence of the same terrestrial
  13242. species on islands and on the nearest mainland, though separated by
  13243. hundreds of miles of open sea. If the existence of the same species at
  13244. distant and isolated points of the earth's surface, can in many
  13245. instances be explained on the view of each species having migrated
  13246. from a single birthplace; then, considering our ignorance with respect
  13247. to former climatal and geographical changes and to the various
  13248. occasional means of transport, the belief that a single birthplace
  13249. is the law, seems to me incomparably the safest.
  13250.   In discussing this subject, we shall be enabled at the same time
  13251. to consider a point equally important for us, namely, whether the
  13252. several species of a genus which must on our theory all be descended
  13253. from a common progenitor, can have migrated, undergoing modification
  13254. during their migration, from some one area. If, when most of the
  13255. species inhabiting one region are different from those of another
  13256. region, though closely allied to them, it can be shown that
  13257. migration from the one region to the other has probably occurred at
  13258. some former period, our general view will be much strengthened; for
  13259. the explanation is obvious on the principle of descent with
  13260. modification. A volcanic island, for instance, upheaved and formed
  13261. at the distance of a few hundreds of miles from a continent, would
  13262. probably receive from it in the course of time a few colonists, and
  13263. their descendants, though modified, would still be related by
  13264. inheritance to the inhabitants of that continent. Cases of this nature
  13265. are common, and are, as we shall hereafter see, inexplicable on the
  13266. theory of independent creation. This view of the relation of the
  13267. species of one region to those of another, does not differ much from
  13268. that advanced by Mr. Wallace, who concludes that "every species has
  13269. come into existence coincident both in space and time with a
  13270. pre-existing closely allied species." And it is now well known that he
  13271. attributes this coincidence to descent with modification.
  13272.   The question of single or multiple centres of creation differs
  13273. from another though allied question,- namely, whether all the
  13274. individuals of the same species are descended from a single pair, or
  13275. single hermaphrodite, or whether, as some authors suppose, from many
  13276. individuals simultaneously created. With organic beings which never
  13277. intercross, if such exist, each species must be descended from a
  13278. succession of modified varieties, that have supplanted each other, but
  13279. have never blended with other individuals or varieties of the same
  13280. species; so that, at each successive stage of modification, all the
  13281. individuals of the same form will be descended from a single parent.
  13282. But in the great majority of cases, namely, with all organisms which
  13283. habitually unite for each birth, or which occasionally intercross, the
  13284. individuals of the same species inhabiting the same area will be
  13285. kept nearly uniform by intercrossing; so that many individuals will go
  13286. on simultaneously changing, and the whole amount of modification at
  13287. each stage will not be due to descent from a single parent. To
  13288. illustrate what I mean: our English race-horses differ from the horses
  13289. of every other breed; but they do not owe their difference and
  13290. superiority to descent from any single pair, but to continued care
  13291. in the selecting and training of many individuals during each
  13292. generation.
  13293.   Before discussing the three classes of facts, which I have
  13294. selected as presenting the greatest amount of difficulty on the theory
  13295. of "single centres of creation," I must say a few words on the means
  13296. of dispersal.
  13297.  
  13298.   Means of Dispersal
  13299.  
  13300.   Sir C. Lyell and other authors have ably treated this subject. I can
  13301. give here only the briefest abstract of the more important facts.
  13302. Change of climate must have had a powerful influence on migration. A
  13303. region now impassable to certain organisms from the nature of its
  13304. climate, might have been a high road for migration, when the climate
  13305. was different. I shall, however, presently have to discuss this branch
  13306. of the subject in some detail. Changes of level in the land must
  13307. also have been highly influential: a narrow isthmus now separates
  13308. two marine faunas; submerge it, or let it formerly have been
  13309. submerged, and the two faunas will now blend together, or may formerly
  13310. have blended. Where the sea now extends, land may at a former period
  13311. have connected islands or possibly even continents together, and
  13312. thus have allowed terrestrial productions to pass from one to the
  13313. other No geologist disputes that great mutations of level have
  13314. occurred within the period of existing organisms. Edward Forbes
  13315. insisted that all the islands in the Atlantic must have been
  13316. recently connected with Europe or Africa, and Europe likewise with
  13317. America. Other authors have thus hypothetically bridged over every
  13318. ocean, and united almost every island with some mainland. If indeed
  13319. the arguments used by Forbes are to be trusted, it must be admitted
  13320. that scarcely a single island exists which has not recently been
  13321. united to some continent. This view cuts the Gordian knot of the
  13322. dispersal of the same species to the more distant points, and
  13323. removes many a difficulty; but to the best of my judgment we are not
  13324. authorised in admitting such enormous geographical changes within
  13325. the period of existing species. It seems to me that we have abundant
  13326. evidence of great oscillations in the level of the land or sea; but
  13327. not of such vast change in the position and extension of our
  13328. continents, as to have united them within the recent period to each
  13329. other and to the several intervening oceanic islands. I freely admit
  13330. the former existence of many islands, now buried beneath the sea,
  13331. which may have served as halting-places for plants and for many
  13332. animals during their migration. In the coral-producing oceans such
  13333. sunken islands are now marked by rings of coral or atolls standing
  13334. over them. Whenever it is fully admitted, as it will some day be, that
  13335. each species has proceeded from a single birthplace, and when in the
  13336. course of time we know something definite about the means of
  13337. distribution, we shall be enabled to speculate with security on the
  13338. former extension of the land. But I do not believe that it will ever
  13339. be proved that within the recent period most of our continents which
  13340. now stand quite separate have been continuously, or almost
  13341. continuously united with each other, and with the many existing
  13342. oceanic islands. Several facts in distribution,- such as the great
  13343. difference in the marine faunas on the opposite sides of almost
  13344. every continent,- the close relation of the tertiary inhabitants of
  13345. several lands and even seas to their present inhabitants,- the
  13346. degree of affinity between the mammals inhabiting islands with those
  13347. of the nearest continent, being in part determined (as we shall
  13348. hereafter see) by the depth of the intervening ocean,- these and other
  13349. such facts are opposed to the admission of such prodigious
  13350. geographical revolutions within the recent period, as are necessary on
  13351. the view advanced by Forbes and admitted by his followers. The
  13352. nature and relative proportions of the inhabitants of oceanic
  13353. islands are likewise opposed to the belief of their former
  13354. continuity with continents. Nor does the almost universally volcanic
  13355. composition of such islands favour the admission that they are the
  13356. wrecks of sunken continents;- if they had originally existed as
  13357. continental mountain ranges, some at least of the islands would have
  13358. been formed, like other mountain summits, of granite, metamorphic
  13359. schists, old fossiliferous and other rocks, instead of consisting of
  13360. mere piles of volcanic matter.
  13361.   I must now say a few words on what are called accidental means,
  13362. but which more properly should be called occasional means of
  13363. distribution. I shall here confine myself to plants. In botanical
  13364. works, this or that plant is often stated to be ill adapted for wide
  13365. dissemination; but the greater or less facilities for transport across
  13366. the sea may be said to be almost wholly unknown. Until I tried, with
  13367. Mr. Berkeley's aid, a few experiments, it was not even known how far
  13368. seeds could resist the injurious action of sea-water. To my surprise I
  13369. found that out of 87 kinds, 64 germinated after an immersion of 28
  13370. days, and a few survived an immersion of 137 days. It deserves
  13371. notice that certain orders were far more injured than others: nine
  13372. leguminosae were tried, and, with one exception, they resisted the
  13373. salt-water badly; seven species of the allied orders,
  13374. Hydrophyllaceae and Polemoniacae, were all killed by a month's
  13375. immersion. For convenience' sake I chiefly tried small seeds without
  13376. the capsule or fruit; and as all of these sank in a few days they
  13377. could not have been floated across wide spaces of the sea, whether
  13378. or not they were injured by the salt-water. Afterwards I tried some
  13379. larger fruits, capsules, &c., and some of these floated for a long
  13380. time. It is well known what a difference there is in the buoyancy of
  13381. green and seasoned timber; and it occurred to me that floods would
  13382. often wash into the sea dried plants or branches with seed-capsules or
  13383. fruit attached to them. Hence I was led to dry the stems and
  13384. branches of 94 plants with ripe fruit, and to place them on sea-water.
  13385. The majority sank rapidly, but some which, whilst green, floated for a
  13386. short time, when dried floated much longer; for instance, ripe
  13387. hazel-nuts sank immediately, but when dried they floated for 90
  13388. days, and afterwards when planted germinated; an asparagus-plant
  13389. with ripe berries floated for 23 days, when dried it floated for 85
  13390. days, and the seeds afterwards germinated; the ripe seeds of
  13391. Helosciadium sank in two days, when dried they floated for above 90
  13392. days, and afterwards germinated. Altogether, out of the 94 dried
  13393. plants, 18 floated for above 28 days; and some of the 18 floated for a
  13394. very much longer period. So that as 64/87 kinds of seeds germinated
  13395. after an immersion of 28 days; and as 18/94 distinct species with ripe
  13396. fruit (but not all the same species as in the foregoing experiment)
  13397. floated, after being dried, for above 28 days, we may conclude, as far
  13398. as anything can be inferred from these scanty facts, that the seeds of
  13399. 14/100 kinds of plants of any country might be floated by sea currents
  13400. during 28 days, and would retain their power of germination. In
  13401. Johnston's Physical Atlas, the average rate of the several Atlantic
  13402. currents is 33 miles per diem (some currents running at the rate of
  13403. miles per diem); on this average, the seeds of 14/100 plants belonging
  13404. to one country might be floated across 924 miles of sea to another
  13405. country, and when stranded, if blown by an inland gale to a favourable
  13406. spot, would germinate.
  13407.   Subsequently to my experiments, M. Martens tried similar ones, but
  13408. in a much better manner, for he placed the seeds in a box in the
  13409. actual sea, so that they were alternately wet and exposed to the air
  13410. like really floating plants. He tried 98 seeds, mostly different
  13411. from mine; but he chose many large fruits and likewise seeds from
  13412. plants which live near the sea; and this would have favoured both
  13413. the average length of their flotation and their resistance to the
  13414. injurious action of the salt-water. On the other hand, he did not
  13415. previously dry the plants or branches with the fruit; and this, as
  13416. we have seen, would have caused some of them to have floated much
  13417. longer. The result was that 18/98ths of his seeds of different kinds
  13418. floated for 42 days, and were then capable of germination. But I do
  13419. not doubt that plants exposed to the waves would float for a less time
  13420. than those protected from violent movement as in our experiments.
  13421. Therefore it would perhaps be safer to assume that the seeds of
  13422. about 10/100 plants of a flora, after having been dried, could be
  13423. floated across a space of sea 900 miles in width, and would then
  13424. germinate. The fact of the larger fruits often floating longer than
  13425. the small, is interesting; as plants with large seeds or fruit
  13426. which, as Alph. de Candolle has shown, generally have restricted
  13427. ranges, could hardly be transported by any other means.
  13428.   Seeds may be occasionally transported in another manner. Drift
  13429. timber is thrown up on most islands, even on those in the midst of the
  13430. widest oceans; and the natives of the coral islands in the Pacific
  13431. procure stones for their tools, solely from the roots of drifted
  13432. trees, these stones being a valuable royal tax. I find that when
  13433. irregularly shaped are embedded in the roots of trees, small parcels
  13434. of earth are frequently enclosed in their interstices and behind
  13435. them,- so perfectly that not a particle could be washed away during
  13436. the longest transport: out of one small portion of earth thus
  13437. completely enclosed by the roots of an oak about 50 years old, three
  13438. dicotyledonous plants germinated: I am certain of the accuracy of this
  13439. observation. Again, I can show that the carcases of birds, when
  13440. floating on the sea, sometimes escape being immediately devoured:
  13441. and many kinds of seeds in the crops of floating birds long retain
  13442. their vitality: peas and vetches, for instance, are killed by even a
  13443. few days' immersion in sea-water; but some taken out of the crop of
  13444. a pigeon, which had floated on artificial sea-water for 30 days, to my
  13445. surprise nearly all germinated.
  13446.   Living birds can hardly fail to be highly effective agents in the
  13447. transportation of seeds. I could give many facts showing how
  13448. frequently birds of many kinds are blown by gales to vast distances
  13449. across the ocean. We may safely assume that under such circumstances
  13450. their rate of flight would often be 35 miles an hour; and some authors
  13451. have given a far higher estimate. I have never seen an instance of
  13452. nutritious seeds passing through the intestines of a bird, but hard
  13453. seeds of fruit pass uninjured through even the digestive organs of a
  13454. turkey. In the course of two months, I picked up in my garden 12 kinds
  13455. of seeds, out of the excrement of small birds, and these seemed
  13456. perfect, and some of them, which were tried, germinated. But the
  13457. following fact is more important: the crops of birds do not secrete
  13458. gastric juice, and do not, as I know by trial, injure in the least the
  13459. germination of seeds; now, after a bird has found and devoured a large
  13460. supply of food, it is positively asserted that all the grains do not
  13461. pass into the gizzard for twelve or even eighteen hours. A bird in
  13462. this interval might easily be blown to the distance of 500 miles,
  13463. and hawks are known to look out for tired birds, and the contents of
  13464. their torn crops might thus readily get scattered. Some hawks and owls
  13465. bolt their prey whole, and, after an interval of from twelve to twenty
  13466. hours, disgorge pellets, which, as I know from experiments made in the
  13467. Zoological Gardens, include seeds capable of germination. Some seeds
  13468. of the oat, wheat, millet, canary, hemp, clover, and beet germinated
  13469. after having been from twelve to twenty-one hours in the stomachs of
  13470. different birds of prey; and two seeds of beet grew after having
  13471. been thus retained for two days and fourteen hours. Fresh-water
  13472. fish, I find, eat seeds of many land and water plants; fish are
  13473. frequently devoured by birds, and thus the seeds might be
  13474. transported from place to place. I forced many kinds of seeds into the
  13475. stomachs of dead fish, and then gave their bodies to fishing-eagles,
  13476. storks, and pelicans; these birds, after an interval of many hours,
  13477. either rejected the seeds in pellets or passed them in their
  13478. excrement; and several of these seeds retained the power of
  13479. germination. Certain seeds, however, were always killed by this
  13480. process.
  13481.   Locusts are sometimes blown to great distances from the land; I
  13482. myself caught one 370 miles from the coast of Africa, and have heard
  13483. of others caught at greater distances. The Rev. R. T. Lowe informed
  13484. Sir C. Lyell that in November, 1844, swarms of locusts visited the
  13485. island of Madeira. They were in countless numbers, as thick as the
  13486. flakes of snow in the heaviest snowstorm, and extended upwards as
  13487. far as could be seen with a telescope. During two or three days they
  13488. slowly careered round and round in an immense ellipse, at least five
  13489. or six miles in diameter, and at night alighted on the taller trees,
  13490. which were completely coated with them. They then disappeared over the
  13491. sea, as suddenly as they had appeared, and have not since visited
  13492. the island. Now, in parts of Natal it is believed by some farmers,
  13493. though on insufficient evidence, that injurious seeds are introduced
  13494. into their grass-land in the dung left by the great flights of locusts
  13495. which often visit that country. In consequence of this belief Mr.
  13496. Weale sent me in a letter a small packet of the dried pellets, out
  13497. of which I extracted under the microscope several seeds, and raised
  13498. from them seven grass plants, belonging to two species, of two genera.
  13499. Hence a swarm of locusts, such as that which visited Madeira, might
  13500. readily be the means of introducing several kinds of plants into an
  13501. island lying far from the mainland.
  13502.   Although the beaks and feet of birds are generally clean, earth
  13503. sometimes adheres to them: in one case I removed sixty-one grains, and
  13504. in another case twenty-two grains of dry argillaceous earth from the
  13505. foot of a partridge, and in the earth there was a pebble as large as
  13506. the seed of a vetch. Here is a better case: the leg of a woodcock
  13507. was sent to me by a friend, with a little cake of dry earth attached
  13508. to the shank, weighing only nine grains; and this contained a seed
  13509. of the toad-rush (Juncus bufonius) which germinated and flowered.
  13510. Mr. Swaysland, of Brighton, who during the last forty years has paid
  13511. close attention to our migratory birds, informs me that he has often
  13512. shot wagtails (Motacillae), wheat-ears, and whinchats (Saxicolae),
  13513. on their first arrival on our shores, before they had alighted; and he
  13514. has several times noticed little cakes of earth attached to their
  13515. feet. Many facts could be given showing how generally soil is
  13516. charged with seeds. For instance, Prof. Newton sent me the leg of a
  13517. red-legged partridge (Caccabis rufa) which had been wounded and
  13518. could not fly, with a ball of hard earth adhering to it, and
  13519. weighing six and a half ounces. The earth had been kept for three
  13520. years, but when broken, watered and placed under a bell glass, no less
  13521. than 82 plants sprung from it: these consisted of 12 monocotyledons,
  13522. including the common oat, and at least one kind of grass, and of 70
  13523. dicotyledons, which consisted, judging from the young leaves, of at
  13524. least three distinct species. With such facts before us, can we
  13525. doubt that the many birds which are annually blown by gales across
  13526. great spaces of ocean, and which annually migrate- for instance, the
  13527. millions of quails across the Mediterranean- must occasionally
  13528. transport a few seeds embedded in dirt adhering to their feet or
  13529. beaks? But I shall have to recur to this subject.
  13530.   As icebergs are known to be sometimes loaded with earth and
  13531. stones, and have even carried brushwood, bones, and the nest of a
  13532. land-bird, it can hardly be doubted that they must occasionally, as
  13533. suggested by Lyell, have transported seeds from one part to another of
  13534. the arctic and antarctic regions; and during the Glacial period from
  13535. one part of the now temperate regions to another. In the Azores,
  13536. from the large number of plants common to Europe, in comparison with
  13537. the species on the other islands of the Atlantic, which stand nearer
  13538. to the mainland, and (as remarked by Mr. H. C. Watson) from their
  13539. somewhat northern character in comparison with the latitude, I
  13540. suspected that these islands had been partly stocked by ice-borne
  13541. seeds, during the Glacial epoch. At my request Sir C. Lyell wrote to
  13542. M. Hartung to inquire whether he had observed erratic boulders on
  13543. these islands, and he answered that he had found large fragments of
  13544. granite and other rocks, which do not occur in the archipelago.
  13545. Hence we may safely infer that icebergs formerly landed their rocky
  13546. burthens on the shores of these mid-ocean islands and it is at least
  13547. possible that they may have brought thither some few seeds of
  13548. northern plants.
  13549.   Considering that these several means of transport, and that other
  13550. means, which without doubt remain to be discovered, have been in
  13551. action year after year for tens of thousands of years, it would, I
  13552. think, be a marvellous fact if many plants had not thus become
  13553. widely transported. These means of transport are sometimes called
  13554. accidental, but this is not strictly correct: the currents of the
  13555. sea are not accidental, nor is the direction of prevalent gales of
  13556. wind. It should be observed that scarcely any means of transport would
  13557. carry seeds for very great distances: for seeds do not retain their
  13558. vitality when exposed for a great length of time to the action of
  13559. sea-water; nor could they be long carried in the crops or intestines
  13560. of birds. These means, however, would suffice for occasional transport
  13561. across tracts of sea some hundred miles in breadth, or from island
  13562. to island, or from a continent to a neighbouring island, but not
  13563. from one distant continent to another. The floras of distant
  13564. continents would not by such means become mingled; but would remain as
  13565. distinct as they now are. The currents, from their course, would never
  13566. bring seeds from North America to Britain, though they might and do
  13567. bring seeds from the West Indies to our western shores, where, if
  13568. not killed by their very long immersion in salt water, they could
  13569. not endure our climate. Almost every year, one or two land-birds are
  13570. blown across the whole Atlantic Ocean, from North America to the
  13571. western shores of Ireland and England; but seeds could be
  13572. transported by these rare wanderers only by one means, namely, by
  13573. dirt adhering to their feet or beaks, which is in itself a rare
  13574. accident. Even in this case, how small would be the chance of a seed
  13575. falling on favourable soil, and coming to maturity! But it would be
  13576. a great error to argue that because a well-stocked island, like
  13577. Great Britain, has not, as far as is known (and it would be very
  13578. difficult to prove this), received within the last few centuries,
  13579. through occasional means of transport, immigrants from Europe or any
  13580. other continent, that a poorly-stocked island, though standing more
  13581. remote from the mainland, would not receive colonists by similar
  13582. means. Out of a hundred kinds of seeds or animals transported to an
  13583. island, even if far less well-stocked than Britain, perhaps not more
  13584. than one would be so well fitted to its new home, as to become
  13585. naturalised. But this is no valid argument against what would be
  13586. effected by occasional means of transport, during the long lapse of
  13587. geological time, whilst the island was being upheaved, and before it
  13588. had become fully stocked with inhabitants. On almost bare land, with
  13589. few or no destructive insects or birds living there, nearly every seed
  13590. which chanced to arrive, if fitted for the climate, would germinate
  13591. and survive.
  13592.  
  13593.   Dispersal during the Glacial Period
  13594.  
  13595.   The identity of many plants and animals, on mountain-summits,
  13596. separated from each other by hundreds of miles of lowlands, where
  13597. Alpine species could not possibly exist, is one of the most striking
  13598. cases known of the same species living at distant points without the
  13599. apparent possibility of their having migrated from one point to the
  13600. other. It is indeed a remarkable fact to see so many plants of the
  13601. same species living on the snowy regions of the Alps or Pyrenees,
  13602. and in the extreme northern parts of Europe; but it is far more
  13603. remarkable, that the plants on the White Mountains, in the United
  13604. States of America, are all the same with those of Labrador, and
  13605. nearly all the same, as we hear from Asa Gray, with those on the
  13606. loftiest mountains of Europe. Even as long ago as 1747, such facts led
  13607. Gmelin to conclude that the same species must have been
  13608. independently created at many distinct points; and we might have
  13609. remained in this same belief, had not Agassiz and others called
  13610. vivid attention to the Glacial period, which, as we shall
  13611. immediately see, affords a simple explanation of these facts. We
  13612. have evidence of almost every conceivable kind, organic and inorganic,
  13613. that, within a very recent geological period, central Europe and North
  13614. America suffered under an arctic climate. The ruins of a house burnt
  13615. by fire do not tell their tale more plainly than do the mountains of
  13616. Scotland and Wales, with their scored flanks, polished surfaces, and
  13617. perched boulders, of the icy streams with which their valleys were
  13618. lately filled. So greatly has the climate of Europe changed, that in
  13619. northern Italy, gigantic moraines, left by old glaciers, are now
  13620. clothed by the vine and maize. Throughout a large part of the United
  13621. States, erratic boulders and scored rocks plainly reveal a former cold
  13622. period.
  13623.   The former influence of the glacial climate on the distribution of
  13624. the inhabitants of Europe, as explained by Edward Forbes, is
  13625. substantially as follows. But we shall follow the changes more
  13626. readily, by supposing a new glacial period slowly to come on, and then
  13627. pass away, as formerly occurred. As the cold came on, and as each more
  13628. southern zone became fitted for the inhabitants of the north, these
  13629. would take the places of the former inhabitants of the temperate
  13630. regions. The latter, at the same time, would travel further and
  13631. further southward, unless they were stopped by barriers, in which case
  13632. they would perish. The mountains would become covered with snow and
  13633. ice, and their former Alpine inhabitants would descend to the
  13634. plains. By the time that the cold had reached its maximum, we should
  13635. have an arctic fauna and flora, covering the central parts of
  13636. Europe, as far south as the Alps and Pyrenees, and even stretching
  13637. into Spain. The now temperate regions of the United States would
  13638. likewise be covered by arctic plants and animals and these would be
  13639. nearly the same with those of Europe; for the present circumpolar
  13640. inhabitants, which we suppose to have everywhere travelled
  13641. southward, are remarkably uniform round the world.
  13642.   As the warmth returned, the arctic forms would retreat northward,
  13643. closely followed up in their retreat by the productions of the more
  13644. temperate regions. And as the snow melted from the bases of the
  13645. mountains, the arctic forms would seize on the cleared and thawed
  13646. ground, always ascending, as the warmth increased and the snow still
  13647. further disappeared, higher and higher, whilst their brethren were
  13648. pursuing their northern journey. Hence, when the warmth had fully
  13649. returned, the same species, which had lately lived together on the
  13650. European and North American lowlands, would again be found in the
  13651. arctic regions of the Old and New Worlds, and on many isolated
  13652. mountain-summits far distant from each other.
  13653.   Thus we can understand the identity of many plants at points so
  13654. immensely remote as the mountains of the United States and those of
  13655. Europe. We can thus also understand the fact that the Alpine plants of
  13656. each mountain range are more especially related to the arctic forms
  13657. living due north or nearly due north of them: for the first
  13658. migration when the cold came on, and the re-migration on the returning
  13659. warmth, would generally have been due south and north. The Alpine
  13660. plants, for example, of Scotland, as remarked by Mr. H. C. Watson,
  13661. and those of the Pyrenees, as remarked by Ramond, are more
  13662. especially allied to the plants of northern Scandinavia; those of
  13663. the United States to Labrador; those of the mountains of Siberia to
  13664. the arctic regions of that country. These views, grounded as they
  13665. are on the perfectly well-ascertained occurrence of a former Glacial
  13666. period, seem to me to explain in so satisfactory a manner the
  13667. present distribution of the Alpine and arctic productions of Europe
  13668. and America, that when in other regions we find the same species on
  13669. distant mountain-summits, we may almost conclude, without other
  13670. evidence, that a colder climate formerly permitted their migration
  13671. across the intervening lowlands, now become too warm for their
  13672. existence.
  13673.   As the arctic forms moved first southward and afterwards backwards
  13674. to the north, in unison with the changing climate, they will not
  13675. have been exposed during their long migration to any great diversity
  13676. of temperature; and as they all migrated in a body together, their
  13677. mutual relations will not have been much disturbed. Hence, in
  13678. accordance with the principles inculcated in this volume, these
  13679. forms will not have been liable to much modification. But with the
  13680. Alpine productions, left isolated from the moment of the returning
  13681. warmth, first at the bases and ultimately on the summits of the
  13682. mountains, the case will have been somewhat different; for it is not
  13683. likely that all the same arctic species will have been left on
  13684. mountain ranges far distant from each other, and have survived there
  13685. ever since; they will also in all probability, have become mingled
  13686. with ancient Alpine species, which must have existed on the
  13687. mountains before the commencement of the Glacial epoch, and which
  13688. during the coldest period will have been temporarily driven down to
  13689. the plains; they will, also, have been subsequently exposed to
  13690. somewhat different climatal influences. Their mutual relations will
  13691. thus have been in some degree disturbed; consequently they will have
  13692. been liable to modification; and they have been modified; for if we
  13693. compare the present Alpine plants and animals of the several great
  13694. European mountain ranges one with another, though many of the
  13695. species remain identically the same, some exist as varieties, some
  13696. as doubtful forms or sub-species, and some as distinct yet closely
  13697. allied species representing each other on the several ranges.
  13698.   In the foregoing illustration I have assumed that at the
  13699. commencement of our imaginary Glacial period, the arctic productions
  13700. were as uniform round the polar regions as they are at the present
  13701. day. But it is also necessary to assume that many sub-arctic and
  13702. some few temperate forms were the same round the world, for some of
  13703. the species which now exist on the lower mountain-slopes and on the
  13704. plains of North America and Europe are the same; and it may be asked
  13705. how I account for this degree of uniformity in the sub-arctic and
  13706. temperate forms round the world, at the commencement of the real
  13707. Glacial period. At the present day, the sub-arctic and northern
  13708. temperate productions of the Old and New Worlds are separated from
  13709. each other by the whole Atlantic Ocean and by the northern part of the
  13710. Pacific. During the Glacial period, when the inhabitants of the Old
  13711. and New Worlds lived farther southward than they do at present, they
  13712. must have been still more completely separated from each other by
  13713. wider spaces of ocean; so that it may well be asked how the same
  13714. species could then or previously have entered the two continents.
  13715. The explanation, I believe, lies in the nature of the climate before
  13716. the commencement of the Glacial period. At this, the newer Pliocene
  13717. period, the majority of the inhabitants of the world were specifically
  13718. the same as now, and we have good reason to believe that the climate
  13719. was warmer than at the present day. Hence we may suppose that the
  13720. organisms which now live under latitude 60, lived during the
  13721. Pliocene period farther north under the Polar Circle, in latitude
  13722. 66-67; and that the present arctic productions then lived on the
  13723. broken land still nearer to the pole. Now, if we looked at a
  13724. terrestrial globe, we see under the Polar Circle that there is
  13725. almost continuous land from western Europe, through Siberia, to
  13726. eastern America. And this continuity of the circumpolar land, with the
  13727. consequent freedom under a more favourable climate for intermigration,
  13728. will account for the supposed uniformity of the sub-arctic and
  13729. temperate productions of the Old and New Worlds, at a period
  13730. anterior to the Glacial epoch.
  13731.   Believing, from reasons before alluded to, that our continents
  13732. have long remained in nearly the same relative position, though
  13733. subjected to great oscillations of level, I am strongly inclined to
  13734. extend the above view, and to infer that during some still earlier and
  13735. still warmer period, such as the older Pliocene period, a large number
  13736. of the same plants and animals inhabited the almost continuous
  13737. circumpolar land; and that these plants and animals, both in the Old
  13738. and New Worlds, began slowly to migrate southwards as the climate
  13739. became less warm, long before the commencement of the Glacial
  13740. period. We now see, as I believe, their descendants, mostly in a
  13741. modified condition, in the central parts of Europe and the United
  13742. States. On this view we can understand the relationship with very
  13743. little identity, between the productions of North America and Europe,-
  13744. a relationship which is highly remarkable, considering the distance of
  13745. the two areas, and their separation by the whole Atlantic Ocean. We
  13746. can further understand the singular fact remarked on by several
  13747. observers that the productions of Europe and America during the
  13748. later tertiary stages were more closely related to each other than
  13749. they are at the present time; for during these warmer periods the
  13750. northern parts of the Old and New Worlds will have been almost
  13751. continuously united by land, serving as a bridge, since rendered
  13752. impassable by cold, for the intermigration of their inhabitants.
  13753.   During the slowly decreasing warmth of the Pliocene period, as
  13754. soon as the species in common, which inhabited the New and Old Worlds,
  13755. migrated south of the Polar Circle, they will have been completely cut
  13756. off from each other. This separation, as far as the more temperate
  13757. productions are concerned, must have taken place long ages ago. As the
  13758. plants and animals migrated southwards, they will have become
  13759. mingled in the one great region with the native American
  13760. productions, and would have had to compete with them; and in the
  13761. other great region, with those of the Old World. Consequently we
  13762. have here everything favourable for much modification,- for far more
  13763. modification than with the Alpine productions, left isolated, within a
  13764. much more recent period, on the several mountain-ranges and on the
  13765. arctic lands of Europe and N. America. Hence it has come, that when we
  13766. compare the now living productions of the temperate regions of the New
  13767. and Old Worlds, we find very few identical species (though Asa Gray
  13768. has lately shown that more plants are identical than was formerly
  13769. supposed), but we find in every great class many forms, which some
  13770. naturalists rank as geographical races, and others as distinct
  13771. species; and a host of closely allied or representative forms which
  13772. are ranked by all naturalists as specifically distinct.
  13773.   As on the land, so in the waters of the sea, a slow southern
  13774. migration of a marine fauna, which, during the Pliocene or even a
  13775. somewhat earlier period, was nearly uniform along the continuous
  13776. shores of the Polar Circle, will account, on the theory of
  13777. modification, for many closely allied forms now living in marine areas
  13778. completely sundered. Thus, I think, we can understand the presence
  13779. of some closely allied, still existing and extinct tertiary forms,
  13780. on the eastern and western shores of temperate North America; and
  13781. the still more striking fact of many closely allied crustaceans (as
  13782. described in Dana's admirable work), some fish and other marine
  13783. animals, inhabiting the Mediterranean and the seas of Japan,- these
  13784. two areas being now completely separated by the breadth of a whole
  13785. continent and by wide spaces of ocean.
  13786.   These cases of close relationship in species either now or
  13787. formerly inhabiting the seas on the eastern and western shores of
  13788. North America, the Mediterranean and Japan, and the temperate lands of
  13789. North America and Europe, are inexplicable on the theory of
  13790. creation. We cannot maintain that such species have been created
  13791. alike, in correspondence with the nearly similar physical conditions
  13792. of the areas; for if we compare, for instance, certain parts of
  13793. South America with parts of South Africa or Australia, we see
  13794. countries closely similar in all their physical conditions, with their
  13795. inhabitants utterly dissimilar.
  13796.  
  13797.   Alternate Glacial Periods in the North and South
  13798.  
  13799.   But we must return to our more immediate subject. I am convinced
  13800. that Forbes's view may be largely extended. In Europe we meet with the
  13801. plainest evidence of the Glacial period, from the western shores of
  13802. Britain to the Oural range, and southward to the Pyrenees. We may
  13803. infer from the frozen mammals and nature of the mountain vegetation,
  13804. that Siberia was similarly affected. In the Lebanon, according to
  13805. Dr. Hooker, perpetual snow formerly covered the central axis, and
  13806. fed glaciers which rolled 400 feet down the valleys. The same observer
  13807. has recently found great moraines at a low level on the Atlas range in
  13808. N. Africa. Along the Himalaya, at points 900 miles apart, glaciers
  13809. have left the marks of their former low descent; and in Sikkim, Dr.
  13810. Hooker saw maize growing on ancient and gigantic moraines. Southward
  13811. of the Asiatic continent, on the opposite side of the equator, we
  13812. know, from the excellent researches of Dr. J. Haast and Dr. Hector,
  13813. that in New Zealand immense glaciers formerly descended to a low
  13814. level; and the same plants found by Dr. Hooker on widely separated
  13815. mountains in this island tell the same story of a former cold
  13816. period. From facts communicated to me by the Rev. W. B. Clarke, it
  13817. appears also that there are traces of former glacial action on the
  13818. mountains of the south-eastern corner of Australia.
  13819.   Looking to America; in the northern half, ice-borne fragments of
  13820. rock have been observed on the eastern side of the continent, as far
  13821. south as lat. 36-37, and on the shores of the Pacific, where the
  13822. climate is now so different, as far south as lat. 46. Erratic boulders
  13823. have, also, been noticed on the Rocky Mountains. In the Cordillera
  13824. of South America, nearly under the equator, glaciers once extended far
  13825. below their present level. In Central Chile I examined a vast mound of
  13826. detritus with great boulders, crossing the Portillo valley, which
  13827. there can hardly be a doubt once formed a huge moraine; and Mr. D.
  13828. Forbes informs me that he found in various parts of the Cordillera,
  13829. from lat. 13 deg. to 30 deg. S., at about the height of 19,000 feet,
  13830. deeply furrowed rocks, resembling those with which he was familiar
  13831. in Norway, and likewise great masses of detritus, including grooved
  13832. pebbles. Along this whole space of the Cordillera true glaciers do not
  13833. exist even at much more considerable heights. Farther south on both
  13834. sides of the continent, from lat. 41 deg. to the southernmost
  13835. extremity, we have the clearest evidence of former glacial action,
  13836. in numerous immense boulders transported far from their parent source.
  13837.   From these several facts, namely from the glacial action having
  13838. extended all round the northern and southern hemispheres- from the
  13839. period having been in a geological sense recent in both hemispheres-
  13840. from its having lasted in both during a great length of time, as may
  13841. be inferred from the amount of work affected- and lastly from glaciers
  13842. having recently descended to a low level along the whole line of the
  13843. Cordillera, it at one time appeared to me that we could not avoid
  13844. the conclusion that the temperature of the whole world had been
  13845. simultaneously lowered during the Glacial period. But now Mr. Croll,
  13846. in a series of admirable memoirs, has attempted to show that a glacial
  13847. condition of climate is the result of various physical causes, brought
  13848. into operation by an increase in the eccentricity of the earth's
  13849. orbit. All these causes tend towards the same end; but the most
  13850. powerful appears to be the indirect influence of the eccentricity of
  13851. the orbit upon oceanic currents. According to Mr. Croll, cold
  13852. periods regularly occur every ten or fifteen thousand years; and these
  13853. at long intervals are extremely severe, owing to certain
  13854. contingencies, of which the most important, as Sir C. Lyell has shown,
  13855. is the relative position of the land and water. Mr. Croll believes
  13856. that the last great Glacial period occurred about 240,000 years ago,
  13857. and endured with slight alterations of climate for about 160,000
  13858. years. With respect to more ancient Glacial periods, several
  13859. geologists are convinced from direct evidence that such occurred
  13860. during the Miocene and Eocene formations, not to mention still more
  13861. ancient formations. But the most important result for us, arrived at
  13862. by Mr. Croll, is that whenever the northern hemisphere passes
  13863. through a cold period the temperature of the southern hemisphere is
  13864. actually raised, with the winters rendered much milder, chiefly
  13865. through changes in the direction of the ocean currents. So
  13866. conversely it will be with the northern hemisphere, whilst the
  13867. southern passes through a Glacial period. This conclusion throws so
  13868. much light on geographical distribution that I am strongly inclined to
  13869. trust in it; but I will first give the facts, which demand an
  13870. explanation.
  13871.   In South America, Dr. Hooker has shown that besides many closely
  13872. allied species, between forty and fifty of the flowering plants of
  13873. Tierra del Fuego, forming no inconsiderable part of its scanty
  13874. flora, are common to North America and Europe, enormously remote as
  13875. these areas in opposite hemispheres are from each other. On the
  13876. lofty mountains of equatorial America a host of peculiar species
  13877. belonging to European genera occur. On the Organ mountains of
  13878. Brazil, some few temperate European, some Antarctic, and some Andean
  13879. genera were found by Gardner, which do not exist in the low
  13880. intervening hot countries. On the Silla of Caraccas, the illustrious
  13881. Humboldt long ago found species belonging to genera characteristic
  13882. of the Cordillera.
  13883.   In Africa, several forms characteristic of Europe and some few
  13884. representatives of the flora of the Cape of Good Hope occur in the
  13885. mountains of Abyssinia. At the Cape of Good Hope a very few European
  13886. species, believed not to have been introduced by man, and on the
  13887. mountains several representative European forms are found, which
  13888. have not been discovered in the intertropical parts of Africa. Dr.
  13889. Hooker has also lately shown that several of the plants living on
  13890. the upper parts of the lofty island of Fernando Po and on the
  13891. neighbouring Cameroon mountains, in the Gulf of Guinea, are closely
  13892. related to those on the mountains of Abyssinia, and likewise to
  13893. those of temperate Europe. It now also appears, as I hear from Dr.
  13894. Hooker, that some of these same temperate plants have been
  13895. discovered by the Rev. R. T. Lowe on the mountains of the Cape Verde
  13896. Islands. This extension of the same temperate forms, almost under
  13897. the equator, across the whole continent of Africa and to the mountains
  13898. of the Cape Verde Archipelago, is one of the most astonishing facts
  13899. ever recorded in the distribution of plants.
  13900.   On the Himalaya, and on the isolated mountain-ranges of the
  13901. peninsula of India, on the heights of Ceylon, and on the volcanic
  13902. cones of Java, many plants occur, either identically the same or
  13903. representing each other, and at the same time representing plants of
  13904. Europe, not found in the intervening hot lowlands. A list of the
  13905. genera of plants collected on the loftier peaks of Java, raises a
  13906. picture of a collection made on a hillock in Europe! Still more
  13907. striking is the fact that peculiar Australian forms are represented by
  13908. certain plants growing on the summits of the mountains of Borneo. Some
  13909. of these Australian forms, as I hear from Dr. Hooker, extend along the
  13910. heights of the peninsula of Malacca, and are thinly scattered on the
  13911. one hand over India, and on the other hand as far north as Japan.
  13912.   On the southern mountains of Australia, Dr. F. Muller has discovered
  13913. several European species; other species, not introduced by man,
  13914. occur on the lowlands; and a long list can be given, as I am
  13915. informed by Dr. Hooker, of European genera, found in Australia, but
  13916. not in the intermediate torrid regions. In the admirable
  13917. Introduction to the Flora of New Zealand, by Dr. Hooker, analogous and
  13918. striking facts are given in regard to the plants of that large island.
  13919. Hence we see that certain plants growing on the more lofty mountains
  13920. of the tropics in all parts of the world, and on the temperate
  13921. plains of the north and south, are either the same species or
  13922. varieties of the same species. It should, however, be observed that
  13923. these plants are not strictly arctic forms; for, as Mr. H. C. Watson
  13924. has remarked, "in receding from polar towards equatorial latitudes,
  13925. the Alpine or mountain floras really become less and less Arctic."
  13926. Besides these identical and closely allied forms, many species
  13927. inhabiting the same widely sundered areas, belong to genera not now
  13928. found in the intermediate tropical lowlands.
  13929.   These brief remarks apply to plants alone; but some few analogous
  13930. facts could be given in regard to terrestrial animals. In marine
  13931. productions, similar cases likewise occur; as an example, I may
  13932. quote a statement by the highest authority, Prof. Dana, that "It is
  13933. certainly a wonderful fact that New Zealand should have a closer
  13934. resemblance in its Crustacea to Great Britain, its antipode, than to
  13935. any other part of the world." Sir J. Richardson, also, speaks of the
  13936. reappearance on the shores of New Zealand, Tasmania, &c., of
  13937. northern forms of fish. Dr. Hooker informs me that twenty-five species
  13938. of Algae are common to New Zealand and to Europe, but have not been
  13939. found in the intermediate tropical seas.
  13940.   From the foregoing facts, namely, the presence of temperate forms on
  13941. the highlands across the whole of equatorial Africa, and along the
  13942. Peninsula of India, to Ceylon and the Malay Archipelago, and in a less
  13943. well-marked manner across the wide expanse of tropical South
  13944. America, it appears almost certain that at some former period, no
  13945. doubt during the most severe part of a Glacial period, the lowlands of
  13946. these great continents were everywhere tenanted under the equator by
  13947. considerable number of temperate forms. At this period the
  13948. equatorial climate at the level of the sea was probably about the same
  13949. with that now experienced at the height of from five to six thousand
  13950. feet under the same latitude, or perhaps even rather cooler. During
  13951. this, the coldest period, the lowlands under the equator must have
  13952. been clothed with a mingled tropical and temperate vegetation, like
  13953. that described by Hooker as growing luxuriantly at the height of
  13954. from four to five thousand feet on the lower slopes of the Himalaya,
  13955. but with perhaps a still greater preponderance of temperate forms.
  13956. So again in the mountainous island of Fernando Po, in the Gulf of
  13957. Guinea, Mr. Mann found temperate European forms beginning to appear at
  13958. the height of about five thousand feet. On the mountains of Panama, at
  13959. the height of only two thousand feet, Dr. Seemann found the vegetation
  13960. like that of Mexico, "with forms of the torrid zone harmoniously
  13961. blended with those of the temperate."
  13962.   Now let us see whether Mr. Croll's conclusion that when the northern
  13963. hemisphere suffered from the extreme cold of the great Glacial period,
  13964. the southern hemisphere was actually warmer, throws any clear light on
  13965. the present apparently inexplicable distribution of various
  13966. organisms in the temperate parts of both hemispheres, and on the
  13967. mountains of the tropics. The Glacial period, as measured by years,
  13968. must have been very long; and when we remember over what vast spaces
  13969. some naturalised plants and animals have spread within a few
  13970. centuries, this period will have been ample for any amount of
  13971. migration. As the cold became more and more intense, we know that
  13972. arctic forms invaded the temperate regions; and, from the facts just
  13973. given, there can hardly be a doubt that some of the more vigorous,
  13974. dominant, and widest-spreading temperate forms invaded the
  13975. equatorial lowlands. The inhabitants of these hot lowlands would at
  13976. the same time have migrated to the tropical and subtropical regions of
  13977. the south, for the southern hemisphere was at this period warmer. On
  13978. the decline of the Glacial period, as both hemispheres gradually
  13979. recovered their former temperatures, the northern temperate forms
  13980. living on the lowlands under the equator, would have been driven to
  13981. their former homes or have been destroyed, being replaced by the
  13982. equatorial forms returning from the south. Some, however, of the
  13983. northern temperate forms would almost certainly have ascended any
  13984. adjoining high land, where, if sufficiently lofty, they would have
  13985. long survived like the arctic forms on the mountains of Europe. They
  13986. might have survived, even if the climate was not perfectly fitted
  13987. for them, for the change of temperature must have been very slow,
  13988. and plants undoubtedly possess a certain capacity for acclimatisation,
  13989. as shown by their transmitting to their offspring different
  13990. constitutional powers of resisting heat and cold.
  13991.   In the regular course of events the southern hemisphere would in
  13992. its turn be subjected to a severe Glacial period, with the northern
  13993. hemisphere rendered warmer; and then the southern temperate forms
  13994. would invade the equatorial lowlands. The northern forms which had
  13995. before been left on the mountains would now descend and mingle with
  13996. the southern forms. These latter, when the warmth returned, would
  13997. return to their former homes, leaving some few species on the
  13998. mountains, and carrying southward with them some of the northern
  13999. temperate forms which had descended from their mountain fastnesses.
  14000. Thus, we should have some few species identically the same in the
  14001. northern and southern temperate zones and on the mountains of the
  14002. intermediate tropical regions. But the species left during a long time
  14003. on these mountains, or in opposite hemispheres, would have to
  14004. compete with many new forms and would be exposed to somewhat different
  14005. physical conditions; hence they would be eminently liable to
  14006. modification, and would generally now exist as varieties or as
  14007. representative species; and this is the case. We must, also, bear in
  14008. mind the occurrence in both hemispheres of former Glacial periods; for
  14009. these will account, in accordance with the same principles, for the
  14010. many quite distinct species inhabiting the same widely separated
  14011. areas,  and belonging to genera not now found in the intermediate
  14012. torrid zones.
  14013.   It is a remarkable fact strongly insisted on by Hooker in regard
  14014. to America, and by Alph. de Candolle in regard to Australia, that many
  14015. more identical or slightly modified species have migrated from the
  14016. north to the south, than in a reversed direction. We see, however, a
  14017. few southern forms on the mountains of Borneo and Abyssinia. I suspect
  14018. that this preponderant migration from the north to the south is due to
  14019. the greater extent of land in the north, and to the northern forms
  14020. having existed in their own homes in greater numbers, and having
  14021. consequently been advanced through natural selection and competition
  14022. to a higher stage of perfection, or dominating power, than the
  14023. southern forms. And thus, when the two sets became commingled in the
  14024. equatorial regions, during the alternations to the Glacial periods,
  14025. the northern forms were the more powerful and were able to hold
  14026. their places on the mountains, and afterwards to migrate southward
  14027. with the southern forms; but not so the southern in regard to the
  14028. northern forms. In the same manner at the present day, we see that
  14029. very many European productions cover the ground in La Plata, New
  14030. Zealand, and to a lesser degree in Australia, and have beaten the
  14031. natives; whereas extremely few southern forms have become
  14032. naturalised in any part of the northern hemisphere, though hides,
  14033. wool, and other objects likely to carry seeds have been largely
  14034. imported into Europe during the last two or three centuries from La
  14035. Plata and during the last forty or fifty years from Australia. The
  14036. Neilgherrie mountains in India, however, offer a partial exception;
  14037. for here, as I hear from Dr. Hooker, Australian forms are rapidly
  14038. sowing themselves and becoming naturalised. Before the last great
  14039. Glacial period, no doubt the intertropical mountains were stocked with
  14040. endemic Alpine forms; but these have almost everywhere yielded to
  14041. the more dominant forms generated in the larger areas and more
  14042. efficient workshops of the north. In many islands the native
  14043. productions are nearly equalled, or even outnumbered, by those which
  14044. have become naturalised; and this is the first stage towards their
  14045. extinction. Mountains are islands on the land, and their inhabitants
  14046. have yielded to those produced within the larger areas of the north,
  14047. just in the same way as the inhabitants of real islands have
  14048. everywhere yielded and are still yielding to continental forms
  14049. naturalised through man's agency.
  14050.   The same principles apply to the distribution of terrestrial animals
  14051. and of marine productions, in the northern and southern temperate
  14052. zones, and on the intertropical mountains. When, during the height
  14053. of the Glacial period, the ocean-currents were widely different to
  14054. what they now are, some of the inhabitants of the temperate seas might
  14055. have reached the equator; of these a few would perhaps at once be able
  14056. to migrate southward, by keeping to the cooler currents, whilst
  14057. others might remain and survive in the colder depths until the
  14058. southern hemisphere was in its turn subjected to a glacial climate and
  14059. permitted their further progress; in nearly the same manner as,
  14060. according to Forbes, isolated spaces inhabited by arctic productions
  14061. exist to the present day in the deeper parts of the northern temperate
  14062. seas.
  14063.   I am far from supposing that all the difficulties in regard to the
  14064. distribution and affinities of the identical and allied species, which
  14065. now live so widely separated in the north and south, and sometimes
  14066. on the intermediate mountain-ranges, are removed on the views above
  14067. given. The exact lines of migration cannot be indicated. We cannot say
  14068. why certain species and not others have migrated; why certain
  14069. species have been modified and have given rise to new forms, whilst
  14070. others have remained unaltered. We cannot hope to explain such
  14071. facts, until we can say why one species and not another becomes
  14072. naturalised by man's agency in a foreign land; why one species
  14073. ranges twice or thrice as far, and is twice or thrice as common, as
  14074. another species within their own homes.
  14075.   Various special difficulties also remain to be solved; for instance,
  14076. the occurrence, as shown by Dr. Hooker, of the same plants at points
  14077. so enormously remote as Kerguelen Land, New Zealand, and Fuegia; but
  14078. icebergs, as suggested by Lyell, may have been concerned in their
  14079. dispersal. The existence at these and other distant points of the
  14080. southern hemisphere, of species, which, though distinct, belong to
  14081. genera exclusively confined to the south, is a more remarkable case.
  14082. Some of these species are so distinct, that we cannot suppose that
  14083. there has been time since the commencement of the last Glacial
  14084. period for their migration and subsequent modification to the
  14085. necessary degree. The facts seem to indicate that distinct species
  14086. belonging to the same genera have migrated in radiating lines from a
  14087. common centre; and I am inclined to look in the southern, as in the
  14088. northern hemisphere, to a former and warmer period, before the
  14089. commencement of the last Glacial period, when the Antarctic lands, now
  14090. covered with ice, supported a highly peculiar and isolated flora. It
  14091. may be suspected that before this flora was exterminated during the
  14092. last Glacial epoch, a few forms had been already widely dispersed to
  14093. various points of the southern hemisphere by occasional means of
  14094. transport, and by the aid as halting-places, of now sunken islands.
  14095. Thus the southern shores of America, Australia, and New Zealand may
  14096. have become slightly tinted by the same peculiar forms of life.
  14097.   Sir C. Lyell in a striking passage has speculated, in language
  14098. almost identical with mine, on the effects of great alterations of
  14099. climate throughout the world on geographical distribution. And we have
  14100. now seen that Mr. Croll's conclusion that successive Glacial periods
  14101. in the one hemisphere coincide with warmer periods in the opposite
  14102. hemisphere, together with the admission of the slow modification of
  14103. species, explains a multitude of facts in the distribution of the same
  14104. and of the allied forms of life in all parts of the globe. The
  14105. living waters have flowed during one period from the north and
  14106. during another from the south, and in both cases have reached the
  14107. equator; but the stream of life has flowed with greater force from the
  14108. north than in the opposite direction, and has consequently more freely
  14109. inundated the south. As the tide leaves its drift in horizontal lines,
  14110. rising higher on the shores where the tide rises highest, so have
  14111. the living waters left their living drift on our mountain summits,
  14112. in a line gently rising from the arctic lowlands to a great altitude
  14113. under the equator. The various beings thus left stranded may be
  14114. compared with savage races of man, driven up and surviving in the
  14115. mountain fastnesses of almost every land, which serves as a record,
  14116. full of interest to us, of the former inhabitants of the surrounding
  14117. lowlands.
  14118.   CHAPTER XIII
  14119.   GEOGRAPHICAL DISTRIBUTION Continued
  14120.  
  14121.   Fresh-water Productions
  14122.  
  14123.   AS LAKES and river-systems are separated from each other by barriers
  14124. of land, it might have been thought that fresh-water productions would
  14125. not have ranged widely within the same country, and as the sea is
  14126. apparently a still more formidable barrier, that they would never have
  14127. extended to distant countries. But the case is exactly the reverse.
  14128. Not only have many fresh-water species, belonging to different
  14129. classes, an enormous range, but allied species prevail in a remarkable
  14130. manner throughout the world. When first collecting in the fresh
  14131. waters of Brazil, I well remember feeling much surprise at the
  14132. similarity of the fresh-water insects, shells &c., and at the
  14133. dissimilarity of the surrounding terrestrial beings, compared with
  14134. those of Britain.
  14135.   But the wide ranging power of fresh-water productions can, I
  14136. think, in most cases be explained by their having become fitted, in
  14137. a manner highly useful to them, for short and frequent migrations from
  14138. pond to pond, or from stream to stream, within their own countries;
  14139. and liability to wide dispersal would follow from this capacity as
  14140. an almost necessary consequence. We can here consider only a few
  14141. cases; of these, some of the most difficult to explain are presented
  14142. by fish. It was formerly believed that the same fresh-water species
  14143. never existed on two continents distant from each other. But Dr.
  14144. Gunther has lately shown that the Galaxias attenuatus inhabits
  14145. Tasmania, New Zealand, the Falkland Islands, and the mainland of South
  14146. America. This is a wonderful case, and probably indicates dispersal
  14147. from an Antarctic centre during a former warm period. This case,
  14148. however, is rendered in some degree less surprising by the species
  14149. of this genus having the power of crossing by some unknown means
  14150. considerable spaces of open ocean: thus there is one species common to
  14151. New Zealand and to the Auckland Islands, though separated by a
  14152. distance of about 230 miles. On the same continent fresh-water fish
  14153. often range widely, and as if capriciously; for in two adjoining
  14154. river-systems some of the species may be the same, and some wholly
  14155. different.
  14156.   It is probable that they are occasionally transported by what may be
  14157. called accidental means. Thus fishes still alive are not very rarely
  14158. dropped at distant points by whirlwinds; and it is known that the
  14159. ova retain their vitality for a considerable time after removal from
  14160. the water. Their dispersal may, however, be mainly attributed to
  14161. changes in the level of the land within the recent period, causing
  14162. rivers to flow into each other. Instances, also, could be given of
  14163. this having occurred during floods, without any change of level. The
  14164. wide difference of the fish on the opposite sides of most
  14165. mountain-ranges, which are continuous, and which consequently must
  14166. from an early period have completely prevented the inosculation of the
  14167. river-systems on the two sides, leads to the same conclusion. Some
  14168. fresh-water fish belong to very ancient forms, and in such cases there
  14169. will have been ample time for great geographical changes, and
  14170. consequently time and means for much migration. Moreover, Dr.
  14171. Gunther has recently been led by several considerations to infer
  14172. that with fishes the same forms have a long endurance. Salt-water fish
  14173. can with care be slowly accustomed to live in fresh water; and,
  14174. according to Valenciennes' there is hardly a single group of which
  14175. an the members are confined to fresh water, so that a marine species
  14176. belonging to a fresh-water group might travel far along the shores
  14177. of the sea, and could, it is probable, become adapted without much
  14178. difficulty to the fresh waters of a distant land.
  14179.   Some species of fresh-water shells have very wide ranges, and allied
  14180. species which, on our theory, are descended from a common parent,
  14181. and must have proceeded from a single source, prevail throughout the
  14182. world. Their distribution at first perplexed me much, as their ova are
  14183. not likely to be transported by birds; and the ova, as well as the
  14184. adults, are immediately killed by sea-water. I could not even
  14185. understand how some naturalised species have spread rapidly throughout
  14186. the same country. But two facts, which I have observed- and many
  14187. others no doubt will be discovered- throw some light on this
  14188. subject. When ducks suddenly emerge from a pond covered with
  14189. duck-weed, I have twice seen these little plants adhering to their
  14190. backs; and it has happened to me, in removing a little duck-weed
  14191. from one aquarium to another, that I have unintentionally stocked
  14192. the one with fresh-water shells from the other. But another agency
  14193. is perhaps more effectual: I suspended the feet of a duck in an
  14194. aquarium, where many ova of fresh-water shells were hatching; and I
  14195. found that numbers of the extremely minute and just-hatched shells
  14196. crawled on the feet, and clung to them so firmly that when taken out
  14197. of the water they could not be jarred off, though at a somewhat more
  14198. advanced age they would voluntarily drop off. These just-hatched
  14199. molluscs, though aquatic in their nature, survived on the duck's feet,
  14200. in damp air, from twelve to twenty-hours; and in this length of time a
  14201. duck or heron might fly at least six or seven hundred miles, and if
  14202. blown across the sea to an oceanic island, or to any other distant
  14203. point, would be sure to alight on a pool or rivulet. Sir Charles Lyell
  14204. informs me that a Dytiscus has been caught with an Ancylus (a
  14205. fresh-water shell like a limpet) firmly adhering to it; and a
  14206. water-beetle of the same family, a Colymbetes, once flew on board
  14207. the "Beagle," when forty-five miles distant from the nearest land: how
  14208. much farther it might have been blown by a favouring gale no one can
  14209. tell.
  14210.   With respect to plants, it has long been known what enormous
  14211. ranges many fresh-water, and even marsh species, have, both over
  14212. continents and to the most remote oceanic islands. This is
  14213. strikingly illustrated, according to Alph. de Candolle, in those large
  14214. groups of terrestrial plants, which have very few aquatic members; for
  14215. the latter seem immediately to acquire, as if in consequence, a wide
  14216. range. I think favourable means of dispersal explain this fact. I
  14217. have before mentioned that earth occasionally adheres in some quantity
  14218. to the feet and beaks of birds. Wading birds, which frequent the muddy
  14219. edges of ponds, if suddenly flushed, would be the most likely to
  14220. have muddy feet. Birds of this order wander more than those of any
  14221. other; and they are occasionally found on the most remote and barren
  14222. islands of the open ocean; they would not be likely to alight on the
  14223. surface of the sea, so that any dirt on their feet would not be washed
  14224. off; and when gaining the land, they would be sure to fly to their
  14225. natural fresh-water haunts. I do not believe that botanists are
  14226. aware how charged the mud of ponds is with seeds; I have tried
  14227. several little experiments, but will here give only the most
  14228. striking case: I took in February three tablespoonfuls of mud from
  14229. three different points, beneath water, on the edge of a little pond:
  14230. this mud when dried weighed only 63/4 ounces; I kept it covered up
  14231. in my study for six months, pulling up and counting each plant as it
  14232. grew; the plants were of many kinds, and were altogether 537 in
  14233. number; and yet the viscid mud was all contained in a breakfast cup!
  14234. Considering these facts, I think it would be an inexplicable
  14235. circumstance if water-birds did not transport the seeds of fresh-water
  14236. plants to unstocked ponds and streams, situated at very distant
  14237. points. The  same agency may have come into play with the eggs of some
  14238. of the smaller fresh-water animals.
  14239.   Other and unknown agencies probably have also played a part. I
  14240. have stated that fresh-water fish eat some kinds of seeds, though they
  14241. reject many other kinds after having swallowed them; even small fish
  14242. swallow seeds of moderate size, as of the yellow water-lily and
  14243. Potamogeton. Herons and other birds, century after century, have
  14244. gone on daily devouring fish; they then take flight and go to other
  14245. waters, or are blown across the sea; and we have seen that seeds
  14246. retain their power of germination, when rejected many hours afterwards
  14247. in pellets or in the excrement. When I saw the great size of the seeds
  14248. of that fine water-lily, the Nelumbium, and remembered Alph. de
  14249. Candolle's remarks on the distribution of this plant, I thought that
  14250. the means of its dispersal must remain inexplicable; but Audubon
  14251. states that he found the seeds of the great southern water-lily
  14252. (probably, according to Dr. Hooker, the Nelumbium luteum) in a heron's
  14253. stomach. Now this bird must often have flown with its stomach thus
  14254. well stocked to distant ponds, and then getting a hearty meal of fish,
  14255. analogy makes me believe that it would have rejected the seeds in a
  14256. pellet in a fit state for germination.
  14257.   In considering these several means of distribution, it should be
  14258. remembered that when a pond or stream is first formed, for instance,
  14259. on a rising islet, it will be unoccupied; and a single seed or egg
  14260. will have a good chance of succeeding. Although there will always be a
  14261. struggle for life between the inhabitants of the same pond, however
  14262. few in kind, yet as the number even in a well-stocked pond is small in
  14263. comparison with the number of species inhabiting an equal area of
  14264. land, the competition between them will probably be less severe than
  14265. between terrestrial species; consequently an intruder from the
  14266. waters of a foreign country would have a better chance of seizing on
  14267. new place, than in the case of terrestrial colonists. We should also
  14268. remember that many fresh-water productions are low in the scale of
  14269. nature, and we have reason to believe that such beings become modified
  14270. more slowly than the high; and this will give time for the migration
  14271. of aquatic species. We should not forget the probability of many
  14272. fresh-water forms laving formerly ranged continuously over immense
  14273. areas, and then having become extinct at intermediate points. But
  14274. the wide distribution of fresh-water plants and of the lower
  14275. animals, whether retaining the same identical form or in some degree
  14276. modified, apparently depends in main part on the wide dispersal of
  14277. their seeds and eggs by animals, more especially by fresh-water birds,
  14278. which have great powers of flight, and naturally travel from one piece
  14279. of water to another.
  14280.  
  14281.   On the Inhabitants of Oceanic Islands
  14282.  
  14283.   We now come to the last of the three classes of facts, which I
  14284. have selected as presenting the greatest amount of difficulty with
  14285. respect to distribution, on the view that not only all the individuals
  14286. of the same species have migrated from some one area, but that
  14287. allied species, although now inhabiting the most distant points,
  14288. have proceeded from a single area,- the birthplace of their early
  14289. progenitors. I have already given my reasons for disbelieving in
  14290. continental extensions within the period of existing species, on so
  14291. enormous a scale that all the many islands of the several oceans
  14292. were thus stocked with their present terrestrial inhabitants. This
  14293. view removes many difficulties, but it does not accord with all the
  14294. facts in regard to the productions of islands. In the following
  14295. remarks I shall not confine myself to the mere question of
  14296. dispersal, but shall consider some other cases bearing on the truth of
  14297. the two theories of independent creation and of descent with
  14298. modification.
  14299.   The species of all kinds which inhabit oceanic islands are few in
  14300. number compared with those on equal continental areas: Alph. de
  14301. Candolle admits this for plants, and Wollaston for insects. New
  14302. Zealand, for instance, with its lofty mountains and diversified
  14303. stations, extending over 780 miles of latitude, together with the
  14304. outlying islands of Auckland, Campbell and Chatham, contain altogether
  14305. only 960 kinds of flowering plants; if we compare this moderate number
  14306. with the species which swarm over equal areas in South-Western
  14307. Australia or at the Cape of Good Hope, we must admit that some
  14308. cause, independently of different physical conditions, has given
  14309. rise to so great a difference in number. Even the uniform county of
  14310. Cambridge has 847 plants, and the little island of Anglesea 764, but a
  14311. few ferns and a few introduced plants are included in these numbers,
  14312. and the comparison in some other respects is not quite fair. We have
  14313. evidence that the barren island of Ascension aboriginally possessed
  14314. less than half-a-dozen flowering plants; yet many species have now
  14315. become naturalised on it, as they have in New Zealand and on every
  14316. other oceanic island which can be named. In St. Helena there is reason
  14317. to believe that the naturalised plants and animals have nearly or
  14318. quite exterminated many native productions. He who admits the
  14319. doctrine of the creation of each separate species, will have to
  14320. admit that a sufficient number of the best adapted plants and
  14321. animals were not created for oceanic islands; for man has
  14322. unintentionally stocked them far more fully and perfectly than did
  14323. nature.
  14324.   Although in oceanic islands the species are few in number, the
  14325. proportion of endemic kinds  (i.e., those found nowhere else in the
  14326. world) is often extremely large. If we compare, for instance, the
  14327. number of endemic landshells in Madeira, or of endemic birds in the
  14328. Galapagos Archipelago, with the number found on any continent, and
  14329. then compare the area of the island with that of the continent, we
  14330. shall see that this is true. This fact might have been theoretically
  14331. expected, for, as already explained, species occasionally arriving
  14332. after long intervals of time in the new and isolated district, and
  14333. having to compete with new associates, would be eminently liable to
  14334. modification, and would often produce groups of modified
  14335. descendants. But it by no means follows that, because in an island
  14336. nearly all the species of one class are peculiar, those of another
  14337. class, or of another section of the same class, are peculiar; and this
  14338. difference seems to depend partly on the species which are not
  14339. modified having immigrated in a body, so that their mutual relations
  14340. have not been much disturbed; and partly on the frequent arrival of
  14341. unmodified immigrants from the mother-country, with which the
  14342. insular forms have intercrossed. It should be borne in mind that the
  14343. offspring of such crosses would certainly gain in vigour, so that even
  14344. an occasional cross would produce more effect than might have been
  14345. anticipated. I will give a few illustrations of the foregoing remarks:
  14346. in the Galapagos Islands there are 9.6 land-birds; of these 21 (or
  14347. perhaps 93) are peculiar, whereas of the 11 marine birds only 2 are
  14348. peculiar; and it is obvious that marine birds could arrive at these
  14349. islands much more easily and frequently than land-birds. Bermuda, on
  14350. the other hand, which lies at about the same distance from North
  14351. America as the Galapagos Islands do from South America, and which
  14352. has a very peculiar soil, does not possess a single endemic
  14353. landbird, and we know from Mr. J. M. Jones's admirable account of
  14354. Bermuda, that very many North American birds occasionally or even
  14355. frequently visit this, island. Almost every year, as I am informed
  14356. by Mr. E. V. Harcourt, many European and African birds are blown to
  14357. Madeira; this island is inhabited by 99 kinds of which one alone is
  14358. peculiar, though very closely related to a European form; and three or
  14359. four other species are confined to this island and to the Canaries. So
  14360. that the islands of Bermuda and Madeira have been stocked from the
  14361. neighbouring continents with birds, which for long ages have there
  14362. struggled together, and have become mutually co-adapted. Hence when
  14363. settled in their new homes, each kind will have been kept by the
  14364. others to its proper place and habits, and will consequently have
  14365. been but little liable to modification. Any tendency to modification
  14366. will also have been checked by intercrossing with the unmodified
  14367. immigrants, often arriving from the mother-country. Madeira again is
  14368. inhabited by a wonderful number of peculiar land-shells, whereas not
  14369. one species of sea-shell is peculiar to its shores: now, though we
  14370. do not know how seashells are dispersed, yet we can see that their
  14371. eggs or larvae, perhaps attached to seaweed or floating timber, or
  14372. to the feet of wading-birds, might be transported across three or four
  14373. hundred miles of open sea far more easily than land-shells. The
  14374. different orders of insects inhabiting Madeira present nearly
  14375. parallel cases.
  14376.   Oceanic islands are sometimes deficient in animals of certain
  14377. whole classes, and their places are occupied by other classes; thus in
  14378. the Galapagos Islands reptiles, and in New Zealand gigantic wingless
  14379. birds, take, or recently took, the place of mammals. Although New
  14380. Zealand is here spoken of as an oceanic island, it is in some degree
  14381. doubtful whether it should be so ranked; it is of large size, and is
  14382. not separated from Australia by a profoundly deep sea; from its
  14383. geological character and the direction of its mountain-ranges, the
  14384. Rev. W. B. Clarke has lately maintained that this island, as well as
  14385. New Caledonia, should be considered as appurtenances of Australia.
  14386. Turning to plants, Dr. Hooker has shown that in the Galapagos
  14387. Islands the proportional numbers of the different orders are very
  14388. different from what they are elsewhere. All such differences in
  14389. number, and the absence of certain whole groups of animals and
  14390. plants, are generally accounted for by supposed differences in the
  14391. physical conditions of the islands; but this explanation is not a
  14392. little doubtful. Facility of immigration seems to have been fully as
  14393. important as the nature of the conditions.
  14394.   Many remarkable little facts could be given with respect to the
  14395. inhabitants of oceanic islands. For instance, in certain islands not
  14396. tenanted by a single mammal, some of the endemic plants have
  14397. beautifully hooked seeds; yet few relations are more manifest than
  14398. that hooks serve for the transportal of seeds in the wool or fur of
  14399. quadrupeds. But a hooked seed might be carried to an island by other
  14400. means; and the plant then becoming modified would form an endemic
  14401. species, still retaining its hooks, which would form a useless
  14402. appendage like the shrivelled wings under the soldered wing-covers
  14403. of many insular beetles. Again, islands often possess trees or
  14404. bushes belonging to orders which elsewhere include only herbaceous
  14405. species; now trees, as Alph. de Candolle has shown, generally have,
  14406. whatever the cause may be, confined ranges. Hence trees would be
  14407. little likely to reach distant oceanic islands; and an herbaceous
  14408. plant, which had no chance of successfully competing with the many
  14409. fully developed trees growing on a continent, might, when
  14410. established on an island, gain an advantage over other herbaceous
  14411. plants by growing taller and taller and overtopping them. In this
  14412. case, natural selection would tend to add to the stature of the plant,
  14413. to whatever order it belonged, and thus first convert it into a bush
  14414. and then into a tree.
  14415.  
  14416.   Absence of Batrachians and Terrestrial Mammals on Oceanic Islands
  14417.  
  14418.   With respect to the absence of whole orders of animals on oceanic
  14419. islands, Bory St. Vincent long ago remarked that batrachians (frogs,
  14420. toads, newts) are never found on any of the many islands with which
  14421. the great oceans are studded. I have taken pains to verify this
  14422. assertion, and have found it true, with the exception of New
  14423. Zealand, New Caledonia, the Andaman Islands, and perhaps the Solomon
  14424. Islands and the Seychelles. But I have already remarked that it is
  14425. doubtful whether New Zealand and New Caledonia ought to be classed
  14426. as oceanic islands; and this is still more doubtful with respect to
  14427. the Andaman and Solomon groups and the Seychelles. This general
  14428. absence of frogs, toads, and newts on so many true oceanic islands
  14429. cannot be accounted for by their physical conditions: indeed it
  14430. seems that islands are peculiarly fitted for these animals; for
  14431. frogs have been introduced into Madeira, the Azores, and Mauritius,
  14432. and have multiplied so as to become a nuisance. But as these animals
  14433. and their spawn are immediately killed (with the exception, as far
  14434. as known, of one Indian species) by sea-water, there would be great
  14435. difficulty in their transportal across the sea, and therefore we can
  14436. see why they do not exist on strictly oceanic islands. But why, on the
  14437. theory of creation, they should not have been created there, it
  14438. would be very difficult to explain.
  14439.   Mammals offer another and similar case. I have carefully searched
  14440. the oldest voyages, and have not found a single instance, free from
  14441. doubt, of a terrestrial mammal (excluding domesticated animals kept by
  14442. the natives) inhabiting an island situated above 300 miles from a
  14443. continent or great continental island; and many islands situated at
  14444. a much less distance are equally barren. The Falkland Islands, which
  14445. are inhabited by a wolf-like fox, come nearest to an exception; but
  14446. this group cannot be considered as oceanic, as it lies on a bank in
  14447. connection with the mainland at the distance of about 280 miles;
  14448. moreover, icebergs formerly brought boulders to its western shores,
  14449. and they may have formerly transported foxes, as now frequently
  14450. happens in the arctic regions. Yet it cannot be said that small
  14451. islands will not support at least small mammals, for they occur in
  14452. many parts of the world on very small islands, when lying close to a
  14453. continent; and hardly an island can be named on which our smaller
  14454. quadrupeds have not become naturalised and greatly multiplied. It
  14455. cannot be said, on the ordinary view of creation, that there has not
  14456. been time for the creation of mammals; many volcanic islands are
  14457. sufficiently ancient, as shown by the stupendous degradation which
  14458. they have suffered, and by their tertiary strata: there has also
  14459. been time for the production of endemic species belonging to other
  14460. classes; and on continents it is known that new species of mammals
  14461. appear and disappear at a quicker rate than other and lower animals.
  14462. Although terrestrial mammals do not occur on oceanic islands, aerial
  14463. mammals do occur on almost every island. New Zealand possesses two
  14464. bats found nowhere else in the world: Norfolk Island, the Viti
  14465. Archipelago, the Bonin Islands, the Caroline and Marianne
  14466. Archipelagoes, and Mauritius, all possess their peculiar bats. Why, it
  14467. may be asked, has the supposed creative force produced bats and no
  14468. other mammals on remote islands? On my view this question can easily
  14469. be answered; for no terrestrial mammal can be transported across a
  14470. wide space of sea, but bats can fly across. Bats have been seen
  14471. wandering by day far over the Atlantic Ocean; and two North American
  14472. species either regularly or occasionally visit Bermuda, at the
  14473. distance of 600 miles from the mainland. I hear from Mr. Tomes, who
  14474. has specially studied this family, that many species have enormous
  14475. ranges, and are found on continents and on far distant islands.
  14476. Hence we have only to suppose that such wandering species have been
  14477. modified in their new homes in relation to their new position, and
  14478. we can understand the presence of endemic bats on oceanic islands,
  14479. with the absence of all other terrestrial mammals.
  14480.   Another interesting relation exists, namely, between the depth of
  14481. the sea separating islands from each other or from the nearest
  14482. continent, and the degree of affinity of their mammalian
  14483. inhabitants. Mr. Windsor Earl has made some striking observations on
  14484. this head, since greatly extended by Mr. Wallace's admirable
  14485. researches, in regard to the great Malay Archipelago, which is
  14486. traversed near Celebes by a space of deep ocean, and this separates
  14487. two widely distinct mammalian faunas. On either side the islands stand
  14488. on a moderately shallow submarine bank, and these islands are
  14489. inhabited by the same or by closely allied quadrupeds. I have not as
  14490. yet had time to follow up this subject in all quarters of the world;
  14491. but as far as I have gone, the relation holds good. For instance,
  14492. Britain is separated by a shallow channel from Europe, and the mammals
  14493. are the same on both sides; and so it is with all the islands near the
  14494. shores of Australia. The West Indian Islands, on the other hand, stand
  14495. on a deeply submerged bank, nearly 1000 fathoms in depth, and here
  14496. we find American forms, but the species and even the genera are
  14497. quite distinct. As the amount of modification which animals of all
  14498. kinds undergo partly depends on the lapse of time, and as the
  14499. islands which are separated from each other or from the mainland by
  14500. shallow channels, are more likely to have been continuously united
  14501. within a recent period than the islands separated by deeper
  14502. channels, we can understand how it is that a relation exists between
  14503. the depth of the sea separating two mammalian faunas, and the degree
  14504. of their affinity,- a relation which is quite inexplicable on the
  14505. theory of independent acts of creation.
  14506.   The foregoing statements in regard to the inhabitants of oceanic
  14507. islands,- namely, the fewness of the species, with a large
  14508. proportion consisting of endemic forms,- the members of certain
  14509. groups, but not those of other groups in the same class, having been
  14510. modified,- the absence of certain whole orders, as of batrachians
  14511. and of terrestrial mammals, notwithstanding the presence of aerial
  14512. bats,- the singular proportions of certain orders of plants,-
  14513. herbaceous forms having been developed into trees, &c.,- seem to me to
  14514. accord better with the belief in the efficiency of occasional means of
  14515. transport, carried on during a long course of time, than with the
  14516. belief in the former connection of all oceanic islands with the
  14517. nearest continent; for on this latter view it is probable that the
  14518. various classes would have immigrated more uniformly, and from the
  14519. species having entered in a body their mutual relations would not have
  14520. been much disturbed, and consequently they would either have not
  14521. been modified, or all the species in a more equable manner.
  14522.   I do not deny that there are many and serious difficulties in
  14523. understanding how many Of the inhabitants of the inhabitants of the
  14524. more remote islands, whether still retaining the same specific form or
  14525. subsequently modified, have reached their present homes. But the
  14526. probability of other islands having once existed as halting-places, of
  14527. which not a wreck now remains, must not be overlooked. I will
  14528. specify one difficult case. Almost all oceanic islands, even the
  14529. most isolated and smallest, are inhabited by landshells, generally
  14530. by endemic species, but sometimes by species found elsewhere,-
  14531. striking instances of which have been given by Dr. A. A. Gould in
  14532. relation to the Pacific. Now it is notorious that land-shells are
  14533. easily killed by sea-water; their eggs, at least such as I have tried,
  14534. sink in it and are killed. Yet there must be some unknown, but
  14535. occasionally efficient means for their transportal. Would the
  14536. just-hatched young sometimes adhere to the feet of birds roosting on
  14537. the ground, and thus get transported? It occurred to me that
  14538. landshells, when hibernating and having a membranous diaphragm over
  14539. the mouth of the shell, might be floated in chinks of drifted timber
  14540. across moderately wide arms of the sea. And I find that several
  14541. species in this state withstand uninjured an immersion in sea-water
  14542. during seven days: one shell, the Helix pomatia, after having been
  14543. thus treated and again hibernating was put into sea-water for twenty
  14544. days, and perfectly recovered. During this length of time the shell
  14545. might have been carried by a marine current of average swiftness, to a
  14546. distance of 660 geographical miles. As this Helix has a thick
  14547. calcareous operculum, I removed it, and  when it had formed a new
  14548. membranous one, I again immersed it for fourteen days in sea-water,
  14549. and again it recovered and crawled away. Baron Aucapitaine has since
  14550. tried similar experiments: he placed 100 landshells, belonging to
  14551. ten species, in a box pierced with holes, and immersed it for a
  14552. fortnight in the sea. Out of the hundred shells, twenty-seven
  14553. recovered. The presence of an operculum seems to have been of
  14554. importance, as out of twelve specimens of Cyclostoma elegans, which is
  14555. thus furnished, eleven revived. It is remarkable, seeing how well
  14556. the Helix pomatia resisted with me the salt-water, that not one of
  14557. fifty-four specimens belonging to four other species of Helix tried by
  14558. Aucapitaine, recovered. It is, however, not at all probable that
  14559. land-shells have often been thus transported; the feet of birds
  14560. offer a more probable method.
  14561.  
  14562.   On the Relations of the Inhabitants of Islands to those of the
  14563. nearest Mainland
  14564.  
  14565.   The most striking and important fact for us is the affinity of the
  14566. species which inhabit islands to those of the nearest mainland,
  14567. without being actually the same. Numerous instances could be given.
  14568. The Galapagos Archipelago, situated under the equator, lies at the
  14569. distance of between 500 and 600 miles from the shores of South
  14570. America. Here almost every product of the land and of the water
  14571. bears the unmistakable stamp of the American continent. There are
  14572. twenty-six land-birds; of these, twenty-one, or perhaps twenty-three
  14573. are ranked as distinct species, and would commonly be assumed to
  14574. have been here created; yet the close affinity of most of these
  14575. birds to American species is manifest in every character, in their
  14576. habits, gestures, and tones of voice. So it is with the other animals,
  14577. and with a large proportion of the plants, as shown by Dr. Hooker in
  14578. his admirable Flora of this archipelago. The naturalist, looking at
  14579. the inhabitants of these volcanic islands in the Pacific, distant
  14580. several hundred miles from the continent, feels that he is standing on
  14581. American land. Why should this be so? Why should the species which are
  14582. supposed to have been created in the Galapagos Archipelago, and
  14583. nowhere else, bear so plainly the stamp of affinity to those created
  14584. in America? There is nothing in the conditions of life, in the
  14585. geological nature of the islands, in their height or climate, or in
  14586. the proportions in which the several classes are associated
  14587. together, which closely resemble; the conditions of the South American
  14588. coast: in fact, there is a considerable dissimilarity in all these
  14589. respects. On the other hand, there is a considerable degree of
  14590. resemblance in the volcanic nature of the soil, in the climate,
  14591. height, and size of the islands, between the Galapagos and Cape
  14592. Verde Archipelagoes: but what an entire and absolute difference in
  14593. their inhabitants! The inhabitants of the Cape Verde Islands are
  14594. related to those of Africa, like those of the Galapagos to America.
  14595. Facts such as these admit of no sort of explanation on the ordinary
  14596. view of independent creation; whereas on the view here maintained,
  14597. it is obvious that the Galapagos Islands would be likely to receive
  14598. colonists from America, whether by occasional means of transport or
  14599. (though I do not believe in this doctrine) by formerly continuous
  14600. land, and the Cape Verde Islands from Africa; such colonists would
  14601. be liable to modification,- the principle of inheritance still
  14602. betraying their original birthplace.
  14603.   Many analogous facts could be given: indeed it is an almost
  14604. universal rule that the endemic productions of islands are related
  14605. to those of the nearest continent, or of the nearest large island. The
  14606. exceptions are few, and most of them can be explained. Thus although
  14607. Kerguelen Land stands nearer to Africa than to America, the plants are
  14608. related, and that very closely, as we know from Dr. Hooker's
  14609. account, to those of America: but on the view that this island has
  14610. been mainly stocked by seeds brought with earth and stones on
  14611. icebergs, drifted by the prevailing currents, this anomaly disappears.
  14612. New Zealand in its endemic planes is much more closely related to
  14613. Australia, the nearest mainland, than to any other region: and this is
  14614. what might have been expected; but it is also plainly related to
  14615. South America, which, although the next nearest continent, is so
  14616. enormously remote, that the fact becomes an anomaly. But this
  14617. difficulty partially disappears on the view that New Zealand, South
  14618. America, and the other southern lands have been stocked in part from a
  14619. nearly intermediate though distant point, namely from the antarctic
  14620. islands, when they were clothed with vegetation, during a warmer
  14621. tertiary period, before the commencement of the last Glacial period.
  14622. The affinity, which though feeble, I am assured by Dr. Hooker is real,
  14623. between the flora of the south-western corner of Australia and of
  14624. the Cape of Good Hope, is a far more remarkable case; but this
  14625. affinity is confined to the plants, and will, no doubt, some day be
  14626. explained.
  14627.   The same law which has determined the relationship between the
  14628. inhabitants of islands and the nearest mainland, is sometimes
  14629. displayed on a small scale, but in a most interesting manner, within
  14630. the limits of the same archipelago. Thus each separate island of the
  14631. Galapagos Archipelago is tenanted, and the fact is a marvellous one,
  14632. by many different species; but these species are related to each other
  14633. in a very much closer manner than to the inhabitants of the American
  14634. continent, or of any other quarter of the world. This is what might
  14635. have been expected, for islands situated so near to each other would
  14636. almost necessarily receive immigrants from the same original source,
  14637. and from each other. But how is it that many of the immigrants have
  14638. been differently modified, though only in a small degree, in islands
  14639. situated within sight of each other, having the same geological
  14640. nature, the same height, climate, &c.? This long appeared to me a
  14641. great difficulty: but it arises in chief part from the deeply-seated
  14642. error of considering the physical conditions of a country as the
  14643. most important; whereas it cannot be disputed that the nature of the
  14644. other species with which each has to compete, is at least as
  14645. important, and generally a far more important element of success.
  14646. Now if we look to the species which inhabit the Galapagos Archipelago,
  14647. and are likewise found in other parts of the world, we find that
  14648. they differ considerably in the several islands. This difference might
  14649. indeed have been expected if the islands had been stocked by
  14650. occasional means of transport- a seed, for instance, of one plant
  14651. having been brought to one island, and that of another plant to
  14652. another island, though all proceeding from the same general source.
  14653. Hence, when in former times an immigrant first settled on one of the
  14654. islands, or when it subsequently spread from one to another, it
  14655. would undoubtedly be exposed to different conditions in the
  14656. different islands, for it would have to compete with a different set
  14657. of organisms; a plant, for instance, would find the ground best fitted
  14658. for it occupied by somewhat different species in the different
  14659. islands, and would be exposed to the attacks of somewhat different
  14660. enemies. If then it varied, natural selection would probably favour
  14661. different varieties in the different islands. Some species, however,
  14662. might spread and yet retain the same character throughout the group,
  14663. just as we see some species spreading widely throughout a continent
  14664. and remaining the same.
  14665.   The really surprising fact in this case of the Galapagos
  14666. Archipelago, and in a lesser degree in some analogous cases, is that
  14667. each new species after being formed in any one island, did not
  14668. spread quickly to the other islands. But the islands, though in
  14669. sight of each other, are separated by deep arms of the sea, in most
  14670. cases wider than the British Channel, and there is no reason to
  14671. suppose that they have at any former period been continuously
  14672. united. The currents of the sea are rapid and sweep between the
  14673. islands, and gales of wind are extraordinarily rare; so that the
  14674. islands are far more effectually separated from each other than they
  14675. appear on a map. Nevertheless some of the species, both of those found
  14676. in other parts of the world and of those confined to the
  14677. archipelago, are common to the several islands; and we may infer
  14678. from their present manner of distribution, that they have spread
  14679. from one island to the others. But we often take, I think, an
  14680. erroneous view of the probability of closely-allied species invading
  14681. each other's territory, when put into free intercommunication.
  14682. Undoubtedly, if one species has any advantage over another, it will in
  14683. a very brief time wholly or in part supplant it; but if both are
  14684. equally well fitted for their own places, both will probably hold
  14685. their separate places for almost any length of time. Being familiar
  14686. with the fact that many species, naturalised through man's agency,
  14687. have spread with astonishing rapidity over wide areas, we are apt to
  14688. infer that most species would thus spread; but we should remember that
  14689. the species which become naturalised in new countries are not
  14690. generally closely allied to the aboriginal inhabitants, but are very
  14691. distinct forms, belonging in a large proportion of cases, as shown
  14692. by Alph. de Candolle, to distinct genera. In the Galapagos
  14693. Archipelago, many even of the birds, though so well adapted for flying
  14694. from island to island, differ on the different islands; thus there are
  14695. three closely-allied species of mocking-thrush, each confined to its
  14696. own island. Now let us suppose the mocking-thrush of Chatham Island to
  14697. be blown to Charles Island, which has its own mocking-thrush, why
  14698. should it succeed in establishing itself there? We may safely infer
  14699. that Charles Island is well stocked with its own species, for
  14700. annually more eggs are laid and young birds hatched, than can possibly
  14701. be reared; and we may infer that the mocking-thrush peculiar to
  14702. Charles's Island is at least as well fitted for its home as is the
  14703. species peculiar to Chatham Island. Sir C. Lyell and Mr. Wollaston
  14704. have communicated to me a remarkable fact bearing on this subject;
  14705. namely, that Madeira and the adjoining islet of Porto Santo possess
  14706. many distinct but representative species of land-shells, some of which
  14707. live in crevices of stone; and although large quantities of stone
  14708. are annually transported from Porto Santo to Madeira, yet this
  14709. latter island has not become colonised by the Porto Santo species;
  14710. nevertheless both islands have been colonised by European land-shells,
  14711. which no doubt had some advantage over the indigenous species. From
  14712. these considerations I think we need not greatly marvel at the endemic
  14713. species which inhabit the several islands of the Galapagos
  14714. Archipelago, not having all spread from island to island. On the
  14715. same continent, also, preoccupation has probably played an important
  14716. part in checking the commingling of the species which inhabit
  14717. different districts with nearly the same physical conditions. Thus,
  14718. the south-east and south-west corners of Australia have nearly the
  14719. same physical conditions, and are united by continuous land, yet
  14720. they are inhabited by a vast number of distinct mammals, birds, and
  14721. plants; so it is, according to Mr. Bates, with the butterflies and
  14722. other animals inhabiting the great, open, and continuous valley of the
  14723. Amazons.
  14724.   The same principle which governs the general character of the
  14725. inhabitants of oceanic islands, namely, the relation to the source
  14726. whence colonists could have been most easily derived, together with
  14727. their subsequent modification, is of the widest application throughout
  14728. nature. We see this on every mountain summit, in every lake and marsh.
  14729. For Alpine species, excepting in as far as the same species have
  14730. become widely spread during the Glacial epoch, are related to those of
  14731. the surrounding lowlands; thus we have in South America, Alpine
  14732. humming-birds, Alpine rodents, Alpine plants, &c., all strictly
  14733. belonging to American forms; and it is obvious that a mountain, as
  14734. it became slowly unheaved, would be colonised from the surrounding
  14735. lowlands. So it is with the inhabitants of lakes and marshes,
  14736. excepting in so far as great facility of transport has allowed the
  14737. same forms to prevail throughout large portions of the world. We see
  14738. this same principle in the character of most of the blind animals
  14739. inhabiting the caves of America and of Europe. Other analogous facts
  14740. could be given. It will, I believe, be found universally true, that
  14741. wherever in two regions, let them be ever so distant, many closely
  14742. allied or representative species occur, there will likewise be found
  14743. some identical species; and wherever many closely-allied species
  14744. occur, there will be found many forms which some naturalists rank as
  14745. distinct species, and others as mere varieties; these doubtful forms
  14746. showing us the steps in the progress of modification.
  14747.   The relation between the power and extent of migration in certain
  14748. species, either at the present or at some former period, and the
  14749. existence at remote points of the world of closely-allied species,
  14750. is shown in another and more general way. Mr. Gould remarked to me
  14751. long ago, that in those genera of birds which range over the world,
  14752. many of the species have very wide ranges. I can hardly doubt that
  14753. this rule is generally true, though difficult of proof. Amongst
  14754. mammals, we see it strikingly displayed in bats, and in a lesser
  14755. degree in the Felidae and Canidae. We see the same rule in the
  14756. distribution of butterflies and beetles. So it is with most of the
  14757. inhabitants of fresh water, for many of the genera in the most
  14758. distinct classes range over the world, and many of the species have
  14759. enormous ranges. It is not meant that all, but that some of the
  14760. species have very wide ranges in the genera which range very widely.
  14761. Nor is it meant that the species in such genera have on an average a
  14762. very wide range; for this will largely depend on how far the process
  14763. of modification has gone; for instance, two varieties of the same
  14764. species inhabit America and Europe, and thus the species has an
  14765. immense range; but, if variation were to be carried a little
  14766. further, the two varieties would be ranked as distinct species, and
  14767. their range would be greatly reduced. Still less is it meant, that
  14768. species which have the capacity of crossing barriers and ranging
  14769. widely, as in the case of certain powerfully-winged birds, will
  14770. necessarily range widely; for we should never forget that to range
  14771. widely implies not only the power of crossing barriers, but the more
  14772. important power of being victorious in distant lands in the struggle
  14773. for life with foreign associates. But according to the view that all
  14774. the species of a genus, though distributed to the most remote points
  14775. of the world, are descended from a single progenitor, we ought to
  14776. find, and I believe as a general rule we do find, that some at least
  14777. of the species range very widely.
  14778.   We should bear in mind that many genera in all classes are of
  14779. ancient origin, and the species in this case will have had ample
  14780. time for dispersal and subsequent modification. There is also reason
  14781. to believe from geological evidence, that within each great class
  14782. the lower organisms change at a slower rate than the higher;
  14783. consequently they will have had a better chance of ranging widely
  14784. and of still retaining the same specific character. This fact,
  14785. together with that of the seeds and eggs of most lowly organised forms
  14786. being very minute and better fitted for distant transportal,
  14787. probably accounts for a law which has long been observed, and which
  14788. has lately been discussed by Alph. de Candolle in regard to plants,
  14789. namely, that the lower any group of organisms stands the more widely
  14790. it ranges.
  14791.   The relations just discussed,- namely, lower organisms ranging
  14792. more widely than the higher,- some of the species of widely-ranging
  14793. genera themselves ranging widely,- such facts, as Alpine,
  14794. lacustrine, and marsh productions being generally related to those
  14795. which live on the surrounding low lands and dry lands,- the striking
  14796. relationship between the inhabitants of islands and those of the
  14797. nearest mainland, the still closer relationship of the distinct
  14798. inhabitants of the islands in the same archipelago,- are
  14799. inexplicable on the ordinary view of the independent creation of
  14800. each species, but are explicable if we admit colonisation from the
  14801. nearest or readiest source, together with the subsequent adaptation of
  14802. the colonists to their new homes.
  14803.  
  14804.   Summary of the last and present Chapters
  14805.  
  14806.   In these chapters I have endeavoured to show, that if we make due
  14807. allowance for our ignorance of the full effects of changes of
  14808. climate and of the level of the land, which have certainly occurred
  14809. within the recent period, and of other changes which have probably
  14810. occurred,- if we remember how ignorant we are with respect to the many
  14811. curious means of occasional transport,- if we bear in mind, and this
  14812. is a very important consideration, how often a species may have ranged
  14813. continuously over a wide area, and then have become extinct in the
  14814. intermediate tracts,- the difficulty is not insuperable in believing
  14815. that all the individuals of the same species, wherever found, are
  14816. descended from common parents. And we are led to this conclusion,
  14817. which has been arrived at by many naturalists under the designation of
  14818. single centres of creation, by various general considerations, more
  14819. especially from the importance of barriers of all kinds, and from
  14820. the analogical distribution of subgenera, genera, and families.
  14821.   With respect to distinct species belonging to the same genus,
  14822. which on our theory have spread from one parent-source; if we make the
  14823. same allowances as before for our ignorance, and remember that some
  14824. forms of life have changed very slowly, enormous periods of time
  14825. having been thus granted for their migration, the difficulties are far
  14826. from insuperable; though in this case, as in that of the individuals
  14827. of the same species, they are often great.
  14828.   As exemplifying the effects of climatal changes on distribution, I
  14829. have attempted to show how important a part the last Glacial period
  14830. has played, which affected even the equatorial regions, and which,
  14831. during the alternations of the cold in the north and south, allowed
  14832. the productions of opposite hemispheres to mingle, and left some of
  14833. them stranded on the mountain-summits in all parts of the world. As
  14834. showing how diversified are the means of occasional transport, I
  14835. have discussed at some little length the means of dispersal of
  14836. fresh-water productions.
  14837.   If the difficulties be not insuperable in admitting that in the long
  14838. course of time all the individuals of the same species, and likewise
  14839. of the several species belonging to the same genus, have proceeded
  14840. from some one source; then all the grand leading facts of
  14841. geographical distribution are explicable on the theory of migration,
  14842. together with subsequent modification and the multiplication of new
  14843. forms. We can thus understand the high importance of barriers, whether
  14844. of land or water, in not only separating, but in apparently forming
  14845. the several zoological and botanical provinces. We can thus understand
  14846. the concentration of related species within the same areas; and how it
  14847. is that under different latitudes, for instance in South America,
  14848. the inhabitants of the plains and mountains, of the forests,
  14849. marshes, and deserts, are linked together in so mysterious a manner,
  14850. and are likewise linked to the extinct beings which formerly
  14851. inhabited the same continent. Bearing in mind that the mutual relation
  14852. of organism to organism is of the highest importance, we can see why
  14853. two areas having nearly the same physical conditions should often be
  14854. inhabited by very different forms of life; for according to the length
  14855. of time which has elapsed since the colonists entered one of the
  14856. regions, or both; according to the nature of the communication which
  14857. allowed certain forms and not others to enter, either in greater or
  14858. lesser numbers; according or not, as those which entered happened to
  14859. come into more or less direct competition with each other and with the
  14860. aborigines; and according as the immigrants were capable of varying
  14861. more or less rapidly, there would ensue in the two or more regions,
  14862. independently of their physical conditions, infinitely diversified
  14863. conditions of life,- there would be an almost endless amount of
  14864. organic action and reaction,- and we should find some groups of beings
  14865. greatly, and some only slightly modified,- some developed in great
  14866. force, some existing in scanty numbers- and this we do find in the
  14867. several great geographical provinces of the world.
  14868.   On these same principles we can understand, as I have endeavoured to
  14869. show, why oceanic islands should have few inhabitants, but that of
  14870. these, a large proportion should be endemic or peculiar; and why, in
  14871. relation to the means of migration, one group of beings should have
  14872. all its species peculiar, and another group, even within the same
  14873. class, should have all its species the same with those in an adjoining
  14874. quarter of the world. We can see why whole groups of organisms, as
  14875. batrachians and terrestrial mammals, should be absent from oceanic
  14876. islands, whilst the most isolated islands should possess their own
  14877. peculiar species of aerial mammals or bats. We can see why, in
  14878. islands, there should be some relation between the presence of
  14879. mammals, in a more or less modified condition, and the depth of the
  14880. sea between such islands and the mainland. We can clearly see why
  14881. all the inhabitants of an archipelago, though specifically distinct on
  14882. the several islets, should be closely related to each other; and
  14883. should likewise be related, but less closely, to those of the
  14884. nearest continent, or other source whence immigrants might have been
  14885. derived. We can see why, if there exists very closely allied or
  14886. representative species in two areas, however distant from each
  14887. other, some identical species will almost always there be found.
  14888.   As the late Edward Forbes often insisted, there is a striking
  14889. parallelism in the laws of life throughout time and space; the laws
  14890. governing the succession of forms in past times being nearly the
  14891. same with those governing at the present time the differences in
  14892. different areas. We see this in many facts. The endurance of each
  14893. species and group of species is continuous in time; for the apparent
  14894. exceptions to the rule are so few, that they may fairly be
  14895. attributed to our not having as yet discovered in an intermediate
  14896. deposit certain forms which are absent in it, but which occur both
  14897. above and below: so in space, it certainly is the general rule that
  14898. the area inhabited by a single species, or by a group of species, is
  14899. continuous, and the exceptions, which are not rare, may, as I have
  14900. attempted to show, be accounted for by former migrations under
  14901. different circumstances, or through occasional means of transport,
  14902. or by the species having become extinct in the intermediate tracts.
  14903. Both in time and space species and groups of species have their points
  14904. of maximum development. Groups of species, living during the same
  14905. period of time, or living within the same area, are often
  14906. characterised by trifling features in common, as of sculpture or
  14907. colour. In looking to the long succession of past ages, as in
  14908. looking to distant provinces throughout the world, we find that
  14909. species in certain classes differ little from each other, whilst
  14910. those in another class, or only in a different section of the same
  14911. order, differ greatly from each other. In both time and space the
  14912. lowly organised members of each class generally change less than the
  14913. highly organised; but there are in both cases marked exceptions to the
  14914. rule. According to our theory, these several relations throughout
  14915. time and space are intelligible; for whether we look to the allied
  14916. forms of life which have changed during successive ages, or to those
  14917. which have changed after having migrated into distant quarters, in
  14918. both cases they are connected by the same bond of ordinary generation;
  14919. in both cases the laws of variation have been the same, and
  14920. modifications  have been accumulated by the same means of natural
  14921. selection.
  14922.   CHAPTER XIV
  14923.   MUTUAL AFFINITIES OF ORGANIC BEINGS: MORPHOLOGY: EMBRYOLOGY:
  14924. RUDIMENTARY ORGANS
  14925.  
  14926.   Classification
  14927.  
  14928.   FROM the most remote period in the history of the world organic
  14929. beings have been found to resemble each other in descending degrees,
  14930. so that they can be classed in groups under groups. This
  14931. classification is not arbitrary like the grouping of the stars in
  14932. constellations. The existence of groups would have been of simpler
  14933. significance, if one group had been exclusively fitted to inhabit
  14934. the land and another the water; one to feed on flesh, another on
  14935. vegetable matter, and so on; but the case is widely different, for
  14936. it is notorious how commonly members of even the same subgroup have
  14937. different habits. In the second and fourth chapters, on Variation
  14938. and on Natural Selection, I have attempted to show that within each
  14939. country it is the widely ranging, the much diffused and common, that
  14940. is the dominant species, belonging to the larger genera in each class,
  14941. which vary most. The varieties, or incipient species, thus produced,
  14942. ultimately become converted into new and distinct species; and
  14943. these, on the principle of inheritance, tend to produce other new
  14944. and dominant species. Consequently the groups which are now large,
  14945. and which generally include many dominant species, tend to go on
  14946. increasing in size. I further attempted to show that from the
  14947. varying descendants of each species trying to occupy as many and as
  14948. different places as possible in the economy of nature, they constantly
  14949. tend to diverge in character. This latter conclusion is supported by
  14950. observing the great diversity of forms which, in any small area,
  14951. come into the closest competition, and by certain facts in
  14952. naturalisation.
  14953.   I attempted also to show that there is a steady tendency in the
  14954. forms which are increasing in number and diverging in character, to
  14955. supplant and exterminate the preceding, less divergent and less
  14956. improved forms. I request the reader to turn to the diagram
  14957. illustrating the action, as formerly explained, of these several
  14958. principles; and he will see that the inevitable result is, that the
  14959. modified descendants proceeding from one progenitor become broken up
  14960. into groups subordinate to groups. In the diagram each letter on the
  14961. uppermost line may represent a genus including several species, and
  14962. the whole of the genera along this upper line form together one class,
  14963. for all are descended from one ancient parent, and, consequently, have
  14964. inherited something in common. But the three genera on the left hand
  14965. have, on this same principle, much in common, and form a sub-family,
  14966. distinct from that containing the next two genera on the right hand,
  14967. which diverged from a common parent at the fifth stage of descent.
  14968. These five genera have also much in common, though less than when
  14969. grouped in sub-families; and they form a family distinct from that
  14970. containing the three genera still farther to the right hand, which
  14971. diverged at an earlier period. And all these genera, descended from
  14972. (A), form an order distinct from the genera descended from (I). So
  14973. that we here have many species descended from a single progenitor
  14974. grouped into genera; and the genera into sub-families, families, and
  14975. orders, all under one great class. The grand fact of the natural
  14976. subordination of organic beings in groups under groups, which, from
  14977. its familiarity, does not always sufficiently strike us, is in my
  14978. judgment thus explained. No doubt organic beings, like all other
  14979. objects, can be classed in many ways, either artificially by single
  14980. characters, or more naturally by a number of characters. We know, for
  14981. instance, that minerals and the elemental substances can be thus
  14982. arranged. In this case there is of course no relation to genealogical
  14983. succession, and no cause can at present be assigned for their falling
  14984. into groups. But with organic beings the case is different, and the
  14985. view above given accords with their natural arrangement in group under
  14986. group; and no other explanation has ever been attempted.
  14987.   Naturalists, as we have seen, try to arrange the species, genera,
  14988. and families in each class, on what is called the Natural System.
  14989. But what is meant by this system? Some authors look at it merely as
  14990. a scheme for arranging together those living objects which are most
  14991. alike, and for separating those which are most unlike; or as an
  14992. artificial method of enunciating, as briefly as possible, general
  14993. propositions,- that is, by one sentence to give the characters common,
  14994. for instance, to all mammals, by another those common to all
  14995. carnivora, by another those common to the dog-genus, and then, by
  14996. adding a single sentence, a full description is given of each kind
  14997. of dog. The ingenuity and utility of this system are indisputable. But
  14998. many naturalists think that something more is meant by the Natural
  14999. System; they believe that it reveals the plan of the Creator; but
  15000. unless it be specified whether order in time or space, or both, or
  15001. what else is meant by the plan of the Creator, it seems to me that
  15002. nothing is thus added to our knowledge. Expressions such as that
  15003. famous one by Linnaeus, which we often meet with in a more or less
  15004. concealed form, namely, that the characters do not make the genus, but
  15005. that the genus gives the characters, seem to imply that some deeper
  15006. bond is included in our classifications than mere resemblance. I
  15007. believe that this is the case, and that community of descent- the
  15008. one known cause of close similarity in organic beings- is the bond,
  15009. which though observed by various degrees of modification, is partially
  15010. revealed to us by our classifications.
  15011.   Let us now consider the rules followed in classification, and the
  15012. difficulties which are encountered on the view that classification
  15013. either gives some unknown plan of creation, or is simply a scheme
  15014. for enunciating general propositions and of placing together the forms
  15015. most like each other. It might have been thought (and was in ancient
  15016. times thought) that those parts of the structure which determined
  15017. the habits of life, and the general place of each being in the economy
  15018. of nature, would be of very high importance in classification. Nothing
  15019. can be more false. No one regards the external similarity of a mouse
  15020. to a shrew, of a dugong to a whale, of a whale to a fish, as of any
  15021. importance. These resemblances, though so intimately connected with
  15022. the whole life of the being, are ranked as merely " adaptive or
  15023. analogical characters "; but to the consideration of these
  15024. resemblances we shall recur. It may even be given as a general rule,
  15025. that the less any part of the organisation is concerned with special
  15026. habits, the more important it becomes for classification. As an
  15027. instance: Owen, in speaking of the dugong, says, "The generative
  15028. organs, being those which are most remotely related to the habits
  15029. and food of an animal, I have always regarded as affording very
  15030. clear indications of its true affinities. We are least likely in the
  15031. modifications of these organs to mistake a merely adaptive for an
  15032. essential character." With plants how remarkable it is that the organs
  15033. of vegetation, on which their nutrition and life depend, are of little
  15034. significance; whereas the organs of reproduction, with their product
  15035. the seed and embryo, are of paramount importance! So again in formerly
  15036. discussing certain morphological characters which are not functionally
  15037. important, we have seen that they are often of the highest service
  15038. in classification. This depends on their constancy throughout many
  15039. allied groups; and their constancy chiefly depends on any slight
  15040. deviations not having been preserved and accumulated by natural
  15041. selection, which acts only on serviceable characters.
  15042.   That the mere physiological importance of an organ does not
  15043. determine its classificatory value, is almost proved by the fact
  15044. that in allied groups, in which the same organ, as we have every
  15045. reason to suppose, has nearly the same physiological value, its
  15046. classificatory value is widely different. No naturalist can have
  15047. worked long at any group without being struck with this fact; and it
  15048. has been fully acknowledged in the writings of almost every author. It
  15049. will suffice to quote the highest authority, Robert Brown, who, in
  15050. speaking of certain organs in the Proteaceae, says their generic
  15051. importance, "like that of all their parts, not only in this, but, as
  15052. apprehend, in every natural family, is very unequal, and in some cases
  15053. seems to be entirely lost." Again, in another work he says, the genera
  15054. of the Connaraceae "differ in having one or more ovaria, in the
  15055. existence or absence of albumen, in the imbricate or valvular
  15056. aestivation. Any one of these characters singly is frequently of
  15057. more than generic importance, though here even when all taken together
  15058. they appear insufficient to separate Cnestis from Connarus." To give
  15059. an example amongst insects: in one great division of the
  15060. Hymenoptera, the antennae, as Westwood has remarked, are most constant
  15061. in structure; in another division they differ much, and the
  15062. differences are of quite subordinate value in classification; yet no
  15063. one will say that the antennae in these two divisions of the same
  15064. order are of unequal physiological importance. Any number of instances
  15065. could be given of the varying importance for classification of the
  15066. same important organ within the same group of beings.
  15067.   Again, no one will say that rudimentary or atrophied organs are of
  15068. high physiological or vital importance; yet, undoubtedly, organs in
  15069. this condition are often of much value in classification. No one
  15070. will dispute that the rudimentary teeth in the upper jaws of young
  15071. ruminants, and certain rudimentary bones of the leg, are highly
  15072. serviceable in exhibiting the close affinity between ruminants and
  15073. pachyderms. Robert Brown has strongly insisted on the fact that the
  15074. position of the rudimentary florets is of the highest importance in
  15075. the classification of the grasses.
  15076.   Numerous instances could be given of characters derived from parts
  15077. which must be considered of very trifling physiological importance,
  15078. but which are universally admitted as highly serviceable in the
  15079. definition of whole groups. For instance, whether or not there is an
  15080. open passage from the nostrils to the mouth, the only character,
  15081. according to Owen, which absolutely distinguishes fishes and reptiles-
  15082. the inflection of the angle of the lower jaw in marsupials- the manner
  15083. in which the wings of insects are folded- mere colour in certain
  15084. Algae- mere pubescence on parts of the flower in grasses- the nature
  15085. of the dermal covering, as hair or feathers, in the Vertebrata. If the
  15086. Ornithorhynchus had been covered with feathers instead of hair, this
  15087. external and trifling character would have been considered by
  15088. naturalists as an important aid in determining the degree of
  15089. affinity of this strange creature to birds.
  15090.   The importance, for classification, of trifling characters, mainly
  15091. depends on their being correlated with many other characters of more
  15092. or less importance. The value indeed of an aggregate of characters
  15093. is very evident in natural history. Hence, as has often been remarked,
  15094. a species may depart from its allies in several characters, both of
  15095. high physiological importance, and of almost universal prevalence, and
  15096. yet leave us in no doubt where it should be ranked. Hence, also, it
  15097. has been found that a classification founded on any single
  15098. character, however, important that may be, has always failed; for no
  15099. part of the organisation is invariably constant. The importance of
  15100. an aggregate of characters, even when none are important, alone
  15101. explains the aphorism enunciated by Linnaeus, namely, that the
  15102. characters do not give the genus, but the genus gives the
  15103. characters; for this seems founded on the appreciation of many
  15104. trifling points of resemblance, too slight to be defined. Certain
  15105. plants, belonging to the Malpighiaceae, bear perfect and degraded
  15106. flowers; in the latter, as A. de Jussieu has remarked, " The greater
  15107. number of the characters proper to the species, to the genus, to the
  15108. family, to the class, disappear, and thus laugh at our
  15109. classification." When Aspicarpa produced in France, during several
  15110. years, only these degraded flowers, departing so wonderfully in a
  15111. number of the most important points of structure from the proper
  15112. type of the order, yet M. Richard sagaciously saw, as Jussieu
  15113. observes, that this genus should still be retained amongst the
  15114. Malpighiaceae. This case well illustrates the spirit of our
  15115. classifications.
  15116.   Practically, when naturalists are at work, they do not trouble
  15117. themselves about the physiological value of the characters which
  15118. they use in defining a group or in allocating any particular
  15119. species. If they find a character nearly uniform, and common to a
  15120. great number of forms, and not common to others, they use it as one of
  15121. high value; if common to some lesser number, they use it as of
  15122. subordinate value. This principle has been broadly confessed by some
  15123. naturalists to be the true one; and by none more clearly than by
  15124. that excellent botanist, Auguste de Saint-Hilaire. If several trifling
  15125. characters are always found in combination, though no apparent bond of
  15126. connection can be discovered between them, especial value is set on
  15127. them. As in most groups of animals, important organs, such as those
  15128. for propelling the blood, or for Aerating it, or those for propagating
  15129. the race, are found nearly uniform, they are considered as highly
  15130. serviceable in classification; but in some organs all these, the
  15131. most important vital organs, are found to offer characters of quite
  15132. subordinate value. Thus, as Fritz Muller has lately remarked, in the
  15133. same group of crustaceans, Cypridina is furnished with a heart, whilst
  15134. in two closely allied genera, namely Cypris and Cytherea, there is
  15135. no such organ; one species of Cypridina has well-developed
  15136. branchiae, whilst another species is destitute of them.
  15137.   We can see why characters derived from the embryo should be of equal
  15138. importance with those derived from the adult, for a natural
  15139. classification of course includes all ages. But it is by no means
  15140. obvious, on the ordinary view, why the structure of the embryo
  15141. should be more important for this purpose than that of the adult,
  15142. which alone plays its full part in the economy of nature. Yet it has
  15143. been strongly urged by those great naturalists, Milne Edwards and
  15144. Agassiz, that embryological characters are the most important of
  15145. all; and this doctrine has very generally been admitted as true.
  15146. Nevertheless, their importance has sometimes been exaggerated, owing
  15147. to the adaptive characters of larvae not having been excluded; in
  15148. order to show this, Fritz Muller arranged by the aid of such
  15149. characters alone the great class of crustaceans, and the arrangement
  15150. did not prove a natural one. But there can be no doubt that
  15151. embryonic, excluding larval characters, are of the highest value for
  15152. classification, not only with animals but with plants. Thus the main
  15153. divisions of flowering plants are founded on differences in the
  15154. embryo,- on the number and position of the cotyledons, and on the mode
  15155. of development of the plumule and radicle. We shall immediately see
  15156. why these characters possess so high a value in classification,
  15157. namely, from the natural system being genealogical in its arrangement.
  15158.   Our classifications are often plainly influenced by chains of
  15159. affinities. Nothing can be easier than to define a number of
  15160. characters common to all birds; but with crustaceans, any such
  15161. definition has hitherto been found impossible. There are crustaceans
  15162. at the opposite ends of the series, which have hardly a character in
  15163. common; yet the species at both ends, from being plainly allied to
  15164. others, and these to others, and so onwards, can be recognised as
  15165. unequivocally belonging to this, and to no other class of the
  15166. Articulata.
  15167.   Geographical distribution has often been used, though perhaps not
  15168. quite logically, in classification, more especially in very large
  15169. groups of closely allied forms. Temminck insists on the utility or
  15170. even necessity of this practice in certain groups of birds; and it has
  15171. been followed by several entomologists and botanists.
  15172.   Finally, with respect to the comparative value of the various groups
  15173. of species, such as orders, sub-orders, families, sub-families, and
  15174. genera, they seem to be, at least at present, almost arbitrary.
  15175. Several of the best botanists, such as Mr. Bentham and others, have
  15176. strongly insisted on their arbitrary value. Instances could be given
  15177. amongst plants and insects, of a group first ranked by practised
  15178. naturalists as only a genus, and then raised to the rank of a
  15179. sub-family or family; and this has been done, not because further
  15180. research has detected important structural differences, at first
  15181. overlooked, but because numerous allied species with slightly
  15182. different grades of difference, have been subsequently discovered.
  15183.   All the foregoing rules and aids and difficulties in
  15184. classification may be explained, if I do not greatly deceive myself,
  15185. on the view that the Natural System is founded on descent with
  15186. modification;- that the characters which naturalists consider as
  15187. showing true affinity between any two or more species, are those which
  15188. have been inherited from a common parent, all true classification
  15189. being genealogical;- that community of descent is the hidden bond
  15190. which naturalists have been unconsciously seeking, and not some
  15191. unknown plan of creation, or the enunciation of general
  15192. propositions, and the mere putting together and separating objects
  15193. more or less alike.
  15194.   But I must explain my meaning more fully. I believe that the
  15195. arrangement of the groups within each class, in due subordination
  15196. and relation to each other, must be strictly genealogical in order
  15197. to be natural; but that the amount of difference in the several
  15198. branches or groups, though allied in the same degree in blood to their
  15199. common progenitor, may differ greatly, being due to the different
  15200. degrees of modification which they have undergone; and this is
  15201. expressed by the forms being ranked under different genera,
  15202. families, sections, or orders. The reader will best understand what is
  15203. meant, if he will take the trouble to refer to the diagram in the
  15204. fourth chapter.
  15205.   We will suppose the letters A to L to represent allied genera
  15206. existing during the Silurian epoch, and descended from some still
  15207. earlier form. In three of these genera (A, F, and I), a species has
  15208. transmitted modified descendants to the present day, represented by
  15209. the fifteen genera (a14 to z14) on the uppermost horizontal line. Now
  15210. all these modified descendants from a single species, are related in
  15211. blood or descent in the same degree; they may metaphorically be called
  15212. cousins to the same millionth degree; yet they differ widely and in
  15213. different degrees from each other. The forms descended from A, now
  15214. broken up into two or three families, constitute a distinct order from
  15215. those descended from I, also broken up into two families. Nor can
  15216. the existing species, descended from A, be ranked in the same genus
  15217. with the parent A; or those from I, with the parent I. But the
  15218. existing genus f14 may be supposed to have been but slightly modified;
  15219. and it will then rank with the parent-genus F; just as some few
  15220. still living organisms belong to Silurian genera. So that the
  15221. comparative value of the differences between  these organic beings,
  15222. which are all related to each other in the same degree in blood, has
  15223. come to be widely different. Nevertheless their genealogical
  15224. arrangement remains strictly true, not only at the present time, but
  15225. at each successive period of descent. All modified descendants from
  15226. A will have inherited something in common from their common parent, as
  15227. will all the descendants from I; so will it be with each subordinate
  15228. branch of descendants, at each successive stage. If, however, we
  15229. suppose any descendant of A, or of I, to have become so much
  15230. modified as to have lost all traces of its parentage, in this case,
  15231. its place in the natural system will be  lost, as seems to have
  15232. occurred with some few existing organisms. All the descendants of
  15233. the genus F, along its whole line of descent, are supposed to have
  15234. been but little modified, and they form a single genus. But this
  15235. genus, though much isolated, will still occupy its proper intermediate
  15236. position. The representation of the groups, as here given in the
  15237. diagram on a flat surface, is much too simple. The branches ought to
  15238. have diverged in all directions. If the names of the groups had been
  15239. simply written down in a linear series, the representation would have
  15240. been still less natural; and it is notoriously not possible to
  15241. represent in a series, on a flat surface, the affinities which we
  15242. discover in nature amongst the beings of the same group. Thus, the
  15243. Natural System is genealogical in its arrangement, like a pedigree:
  15244. but the amount of modification which the different groups have
  15245. undergone has to be expressed by ranking them under different
  15246. so-called genera, sub-families, families, sections, orders, and
  15247. classes.
  15248.   It may be worth while to illustrate this view of classification,
  15249. by taking the case of languages. If we possessed a perfect pedigree of
  15250. mankind, a genealogical arrangement of the races of man would afford
  15251. the best classification of the various languages now spoken
  15252. throughout the world; and if all extinct languages, and all
  15253. intermediate and slowly changing dialects, were to be included, such
  15254. an arrangement would be the only possible one. Yet it might be that
  15255. some ancient languages had altered very little and had given rise to
  15256. few new languages, whilst others had altered much owing to the
  15257. spreading, isolation, and state of civilisation of the several
  15258. co-descended races, and had thus given rise to many new dialects and
  15259. languages. The various degrees of difference between the languages
  15260. of the same stock, would have to be expressed by groups subordinate to
  15261. groups; but the proper or even the only possible arrangement would
  15262. still be genealogical; and this would be strictly natural, as it would
  15263. connect together all languages, extinct and recent, by the closest
  15264. affinities, and would give the filiation and origin of each tongue.
  15265.   In confirmation of this view, let us glance at the classification of
  15266. varieties, which are known or believed to be descended from a single
  15267. species. These are grouped under the species, with the sub-varieties
  15268. under the varieties; and in some cases, as with the domestic pigeon,
  15269. with several other grades of difference. Nearly the same rules are
  15270. followed as in classifying species. Authors have insisted on the
  15271. necessity of arranging varieties on a natural instead of an
  15272. artificial system; we are cautioned, for instance, not to class two
  15273. varieties of the pineapple together, merely because their fruit,
  15274. though the most important part, happens to be nearly identical; no one
  15275. puts the Swedish and common turnip together, though the esculent and
  15276. thickened stems are so similar. Whatever part is found to be most
  15277. constant, is used in classing varieties: thus the great
  15278. agriculturist Marshall says the horns are very useful for this purpose
  15279. with cattle, because they are less variable than the shape or colour
  15280. of the body, &c.; whereas with sheep the horns are much less
  15281. serviceable, because less constant. In classing varieties, I
  15282. apprehend that if we had a real pedigree, a genealogical
  15283. classification would be universally preferred; and it has been
  15284. attempted in some cases. For we might feel sure, whether there had
  15285. been more or less modification, that the principle of inheritance
  15286. would keep the forms together which were allied in the greatest number
  15287. of points. In tumbler pigeons, though some of the sub-varieties differ
  15288. in the important character of the length of the beak, yet all are kept
  15289. together from having the common habit of tumbling; but the short-faced
  15290. breed has nearly or quite lost this habit; nevertheless, without any
  15291. thought on the subject, these tumblers are kept in the same group,
  15292. because allied in blood and alike in some other respects.
  15293.   With species in a state of nature, every naturalist has in fact
  15294. brought descent into his classification; for he includes in his lowest
  15295. grade, that of species, the two sexes; and how enormously these
  15296. sometimes differ in the most important characters, is known to every
  15297. naturalist: scarcely a single fact can be predicated in common of
  15298. the adult males and hermaphrodites of certain cirripedes, and yet no
  15299. one dreams of separating them. As soon as the three orchidean forms,
  15300. Monachanthus, Myanthus, and Catasetum, which had previously been
  15301. ranked as three distinct genera, were known to be sometimes produced
  15302. on the same plant, they were immediately considered as varieties;
  15303. and now I have been able to show that they are the male, female, and
  15304. hermaphrodite forms of the same species. The naturalist includes as
  15305. one species the various larval stages of the same individual,
  15306. however much they may differ from each other and from the adult, as
  15307. well as the so-called alternate generations of Steenstrup, which can
  15308. only in a technical sense be considered as the same individual. He
  15309. includes monsters and varieties, not from their partial resemblance to
  15310. the parent-form, but because they are descended from it.
  15311.   As descent has universally been used in classing together the
  15312. individuals of the same species, though the males and females and
  15313. larvae are sometimes extremely different; and as it has been used in
  15314. classing varieties which have undergone a certain, and sometimes a
  15315. considerable amount of modification, may not this same element of
  15316. descent have been unconsciously used in grouping species under
  15317. genera, and genera under higher groups, all under the so-called
  15318. natural system? I believe it has been unconsciously used; and thus
  15319. only can I understand the several rules and guides which have been
  15320. followed by our best systematists. As we have no written pedigrees, we
  15321. are forced to trace community of descent by resemblances of any
  15322. kind. Therefore we chose those characters which are the least likely
  15323. to have been modified, in relation to the conditions of life to
  15324. which each species has been recently exposed. Rudimentary structures
  15325. on this view are as good as, or even better than, other parts of the
  15326. organisation. We care not how trifling a character may be- let it be
  15327. the mere inflection of the angle of the jaw, the manner in which an
  15328. insect's wing is folded, whether the skin be covered by hair or
  15329. feathers- if it prevail throughout many and different species,
  15330. especially those having very different habits of life, it assumes high
  15331. value; for we can account for its presence in so many forms with
  15332. such different habits, only by inheritance from a common parent. We
  15333. may err in this respect in regard to single points of structure, but
  15334. when several characters, let them be ever so trifling, concur
  15335. throughout a large group of beings having different habits, we may
  15336. feel almost sure, on the theory of descent, that these characters
  15337. have been inherited from a common ancestor; and we know that such
  15338. aggregated characters have especial value in classification.
  15339.   We can understand why a species or a group of species may depart
  15340. from its allies, in several of its most important characteristics, and
  15341. yet be safely classed with them. This may be safely done, and is
  15342. often done, as long as a sufficient number of characters, let them
  15343. be ever so unimportant, betrays the hidden bond of community of
  15344. descent. Let two forms have not a single character in common, yet,
  15345. if these extreme forms are connected together by a chain of
  15346. intermediate groups, we may at once infer their community of
  15347. descent, and we put them all into the same class. As we find organs of
  15348. high physiological importance- those which serve to preserve life
  15349. under the most diverse conditions of existence- are generally the most
  15350. constant, we attach especial value to them; but if these same
  15351. organs, in another group or section of a group, are found to differ
  15352. much, we at once value them less in our classification. We shall
  15353. presently see why embryological characters are of such high
  15354. classificatory importance. Geographical distribution may sometimes
  15355. be brought usefully into play in classing large genera, because all
  15356. the species of the same genus, inhabiting any distinct and isolated
  15357. region, are in all probability descended from the same parents.
  15358.   Analogical Resemblances.- We can understand, on the above views, the
  15359. very important distinction between real affinities and analogical or
  15360. adaptive resemblances. Lamarck first called attention to this subject,
  15361. and he has been ably followed by Macleay and others. The resemblance
  15362. in the shape of the body and in the fin-like anterior limbs between
  15363. dugongs and whales, and between these two orders of mammals and
  15364. fishes, are analogical. So is the resemblance between a mouse and a
  15365. shrewmouse (Sorex), which belong to different orders; and the still
  15366. closer resemblance, insisted on by Mr. Mivart, between the mouse and a
  15367. small marsupial animal (Antechinus) of Australia. These latter
  15368. resemblances may be accounted for, as it seems to me, by adaptation
  15369. for similarly active movements through thickets and herbage,
  15370. together with concealment from enemies.
  15371.   Amongst insects there are innumerable similar instances; thus
  15372. Linnaeus, misled by external appearances, actually classed an
  15373. homopterous insect as a moth. We see something of the same kind even
  15374. with our domestic varieties, as in the strikingly similar shape of the
  15375. body in the improved breeds of the Chinese and common pig, which are
  15376. descended from distinct species; and in the similarly thickened
  15377. stems of the common and specifically distinct Swedish turnip. The
  15378. resemblance between the greyhound and the race-horse is hardly more
  15379. fanciful than the analogies which have been drawn by some authors
  15380. between widely different animals.
  15381.   On the view of characters being of real importance for
  15382. classification, only in so far as they reveal descent, we can
  15383. clearly understand why analogical or adaptive characters, although
  15384. of the utmost importance to the welfare of the being, are almost
  15385. valueless to the systematist. For animals, belonging to two most
  15386. distinct lines of descent, may have become adapted to similar
  15387. conditions, and thus have assumed a close external resemblance; but
  15388. such resemblances will not reveal- will rather tend to conceal their
  15389. blood-relationship. We can thus understand the apparent paradox,
  15390. that the very same characters are analogical when one group is
  15391. compared with another, but give true affinities when the members of
  15392. the same group are compared together: thus, the shape of the body
  15393. and fin-like limbs are only analogical when whales are compared with
  15394. fishes, being adaptations in both classes for swimming through the
  15395. water; but between the several members of the whale family, the
  15396. shape of the body and the fin-like limbs offer characters exhibiting
  15397. true affinity; for as these parts are so nearly similar throughout the
  15398. whole family, we cannot doubt that they have been inherited from a
  15399. common ancestor. So it is with fishes.
  15400.   Numerous cases could be given of striking resemblances in quite
  15401. distinct beings between single parts or organs, which have been
  15402. adapted for the same functions. A good instance is afforded by the
  15403. close resemblance of the jaws of the dog and Tasmanian wolf or
  15404. Thylacinus,- animals which are widely sundered in the natural
  15405. system. But this resemblance is confined to general appearance, as
  15406. in the prominence of the canines, and in the cutting shape of the
  15407. molar teeth. For the teeth really differ much: thus the dog has on
  15408. each side of the upper jaw four pre-molars and only two molars; whilst
  15409. the Thylacinus has three pre-molars and four molars. The molars also
  15410. differ much in the two animals in relative size and structure. The
  15411. adult dentition is preceded by a widely different milk dentition.
  15412. Any one may of course deny that the teeth in either case have been
  15413. adapted for tearing flesh, through the natural selection of successive
  15414. variations; but if this be admitted in the one case, it is
  15415. unintelligible to me that it should be denied in the other. I am
  15416. glad to find that so high an authority as Professor Flower has come to
  15417. this same conclusion.
  15418.   The extraordinary cases given in a former chapter, of widely
  15419. different fishes possessing electric organs,- of widely different
  15420. insects possessing luminous organs,- and of orchids and asclepiads
  15421. having pollen-masses with viscid discs, come under this same head of
  15422. analogical resemblances. But these cases are so wonderful that they
  15423. were introduced as difficulties or objections to our theory. In all
  15424. such cases some fundamental difference in the growth or development of
  15425. the parts, and generally in their matured structure, can be
  15426. detected. The end gained is the same, but the means, though
  15427. appearing superficially to be the same, are essentially different. The
  15428. principle formerly alluded to under the term of analogical variation
  15429. has probably in these cases often come into play; that is, the members
  15430. of the same class, although only distantly allied, have inherited so
  15431. much in common in their constitution, that they are apt to vary
  15432. under similar exciting causes in a similar manner; and this would
  15433. obviously aid in the acquirement through natural selection of parts or
  15434. organs, strikingly like each other, independently of their direct
  15435. inheritance from a common progenitor.
  15436.   As species belonging to distinct classes have often been adapted
  15437. by successive slight modifications to live under nearly similar
  15438. circumstances,- to inhabit, for instance, the three elements of
  15439. land, air, and water,- we can perhaps understand how it is that a
  15440. numerical parallelism has sometimes been observed between the
  15441. sub-groups of distinct classes. A naturalist, struck with a
  15442. parallelism of this nature, by arbitrarily raising or sinking the
  15443. value of the groups in several classes (and all our experience shows
  15444. that their valuation is as yet arbitrary), could easily extend the
  15445. parallelism over a wide range; and thus the septenary, quinary,
  15446. quarternary and ternary classifications have probably arisen.
  15447.   There is another and curious class of cases in which close
  15448. external resemblance does not depend on adaptation to similar habits
  15449. of life, but has been gained for the sake of protection. I allude to
  15450. the wonderful manner in which certain butterflies imitate, as first
  15451. described by Mr. Bates, other and quite distinct species. This
  15452. excellent observer has shown that in some districts of S. America,
  15453. where, for instance, an Ithomia abounds in gaudy swarms, another
  15454. butterfly, namely, a leptalis, is often found mingled in the same
  15455. flock; and the latter so closely resembles the Ithomia in every
  15456. shade and stripe of colour and even in the shape of its wings, that
  15457. Mr. Bates, with his eyes sharpened by collecting during eleven
  15458. years, was, though always on his guard, continually deceived. When the
  15459. mockers and the mocked are caught and compared, they are found to be
  15460. very different in essential structure, and to belong not only to
  15461. distinct genera, but often to distinct families. Had this mimicry
  15462. occurred in only one or two instances, it might have been passed
  15463. over as a strange coincidence. But, if we proceed from a district
  15464. where one Leptalis imitates an Ithomia, another mocking and mocked
  15465. species, belonging to the same two genera, equally close in their
  15466. resemblance, may be found. Altogether no less than ten genera are
  15467. enumerated, which include species that imitate other butterflies.
  15468. The mockers and mocked always inhabit the same region; we never find
  15469. an imitator living remote from the form which it imitates. The mockers
  15470. are almost invariably rare insects; the mocked in almost every case
  15471. abound in swarms. In the same district in which a species of
  15472. laptalis closely imitates an Ithomia, there are sometimes other
  15473. Lepidoptera mimicking the same Ithomia: so that in the same place,
  15474. species of three genera of butterflies and even a moth are found all
  15475. closely resembling a butterfly belonging to a fourth genus. It
  15476. deserves especial notice that many of the mimicking forms of the
  15477. leptalis, as well as of the mimicked forms, can be shown by a
  15478. graduated series to be merely varieties of the same species; whilst
  15479. others are undoubtedly distinct species. But why, it may be asked, are
  15480. certain forms treated as the mimicked and others as the mimickers? Mr.
  15481. Bates satisfactorily answers this question, by showing that the form
  15482. which is imitated keeps the usual dress of the group to which it
  15483. belongs, whilst the counterfeiters have changed their dress and do not
  15484. resemble their nearest allies.
  15485.   We are next led to inquire what reason can be assigned for certain
  15486. butterflies and moths so often assuming the dress of another and
  15487. quite distinct form; why, to the perplexity of naturalists, has nature
  15488. condescended to the tricks of the stage? Mr. Bates has, no doubt,
  15489. hit on the true explanation. The mocked forms, which always abound
  15490. in numbers, must habitually escape destruction to a large extent,
  15491. otherwise they could not exist in such swarms; and a large amount of
  15492. evidence has now been collected, showing that they are distasteful
  15493. to birds and other insect-devouring animals. The mocking forms, on the
  15494. other hand, that inhabit the same district, are comparatively rare,
  15495. and belong to rare groups; hence they must suffer habitually from some
  15496. danger, for otherwise, from the number of eggs laid by all
  15497. butterflies, they would in three or four generations swarm over the
  15498. whole country. Now if a member of one of these persecuted and rare
  15499. groups were to assume a dress so like that of a well-protected species
  15500. that it continually deceived the practised eye of an entomologist,
  15501. it would often deceive predaceous birds and insects, and thus often
  15502. escape destruction. Mr. Bates may almost be said to have actually
  15503. witnessed the process by which the mimickers have come so closely to
  15504. resemble the mimicked; for he found that some of the forms of Leptalis
  15505. which mimic so many other butterflies, varied in an extreme degree. In
  15506. one district several varieties occurred, and of these one alone
  15507. resembled to a certain extent, the common Ithomia of the same
  15508. district. In another district there were two or three varieties, one
  15509. of which was much commoner than the others, and this closely mocked
  15510. another form of Ithomia. From facts of this nature, Mr. Bates
  15511. concludes that the leptalis first varies; and when a variety happens
  15512. to resemble in some degree any common butterfly inhabiting the same
  15513. district, this variety, from its resemblance to a flourishing and
  15514. little-persecuted kind, has a better chance of escaping destruction
  15515. from predaceous birds and insects, and is consequently oftener
  15516. preserved;- "the less perfect degrees of resemblance being
  15517. generation after generation eliminated, and only the others left to
  15518. propagate their kind." So that here we have an excellent
  15519. illustration of natural selection.
  15520.   Messrs. Wallace and Trimen have likewise described several equally
  15521. striking cases of imitation in the Lepidoptera of the Malay
  15522. Archipelago and Africa, and with some other insects. Mr. Wallace has
  15523. also detected one such case with birds, but we have none with the
  15524. larger quadrupeds. The much greater frequency of imitation with
  15525. insects than with other animals, is probably the consequence of
  15526. their small size; insects cannot defend themselves, excepting indeed
  15527. the kinds furnished with a sting, and I have never heard of an
  15528. instance of such kinds mocking other insects, though they are
  15529. mocked; insects cannot easily escape by flight from the larger animals
  15530. which prey on them; therefore, speaking metaphorically, they are
  15531. reduced, like most weak creatures, to trickery and dissimulation.
  15532.   It should be observed that the process of imitation probably never
  15533. commenced between forms widely dissimilar in colour. But starting with
  15534. species already somewhat like each other, the closest resemblance,
  15535. if beneficial, could readily be gained by the above means; and if
  15536. the imitated form was subsequently and gradually modified through
  15537. any agency, the imitating form would be led along the same track,
  15538. and thus be altered to almost any extent, so that it might
  15539. ultimately assume an appearance or colouring wholly unlike that of the
  15540. other members of the family to which it belonged. There is, however,
  15541. some difficulty on this head, for it is necessary to suppose in some
  15542. cases that ancient members belonging to several distinct groups,
  15543. before they had diverged to their present extent, accidentally
  15544. resembled a member of another and protected group in a sufficient
  15545. degree to afford some slight protection; this having given the basis
  15546. for the subsequent acquisition of the most perfect resemblance.
  15547.   On the Nature of the Affinities connecting Organic Beings.- As the
  15548. modified descendants of dominant species, belonging to the larger
  15549. genera, tend to inherit the advantages which made the groups to
  15550. which they belong large and their parents dominant, they are almost
  15551. sure to spread widely, and to seize on more and more places in the
  15552. economy of nature. The larger and more dominant groups within each
  15553. class thus tend to go on increasing in size; and they consequently
  15554. supplant many smaller and feebler groups. Thus we can account for
  15555. the fact that all organisms, recent and extinct, are included under
  15556. a few great orders, and under still fewer classes. As showing how
  15557. few the higher groups are in number, and how widely they are spread
  15558. throughout the world, the fact is striking that the discovery of
  15559. Australia has not added an insect belonging to a new class; and that
  15560. in the vegetable kingdom, as I learn from Dr. Hooker, it has added
  15561. only two or three families of small size.
  15562.   In the chapter on Geological Succession I attempted to show, on
  15563. the principle of each group having generally diverged much in
  15564. character during the long-continued process of modification, how it is
  15565. that the more ancient forms of life often present characters in some
  15566. degree intermediate between existing groups. As some few of the old
  15567. and intermediate forms have transmitted to the present day descendants
  15568. but little modified, these constitute our so-called osculant or
  15569. aberrant species. The more aberrant any form is, the greater must be
  15570. the number of connecting forms which have been exterminated and
  15571. utterly lost. And we have some evidence of aberrant groups having
  15572. suffered severely from extinction, for they are almost always
  15573. represented by extremely few species; and such species as do occur are
  15574. generally very distinct from each other, which again implies
  15575. extinction. The genera Ornithorhynchus and lepidosiren, for example,
  15576. would not have been less aberrant had each been represented by a
  15577. dozen species, instead of as at present by a single one, or by two
  15578. or three. We can, I think, account for this fact only by looking at
  15579. aberrant groups as forms which have been conquered by more
  15580. successful competitors, with a few members still preserved under
  15581. unusually favourable conditions.
  15582.   Mr. Waterhouse has remarked that, when a member belonging to one
  15583. group of animals exhibits an affinity to a quite distinct group,
  15584. this affinity in most cases is general and not special; thus,
  15585. according to Mr. Waterhouse, of all rodents, the bizcacha is most
  15586. nearly related to marsupials; but in the points in which it
  15587. approaches this order, its relations are general, that is, not to
  15588. any one marsupial species more than to another. As these points of
  15589. affinity are believed to be real and not merely adaptive, they must be
  15590. due in accordance with our view to inheritance from a common
  15591. progenitor. Therefore we must suppose either that all rodents,
  15592. including the bizcacha, branched off from some ancient marsupial,
  15593. which will naturally have been more or less intermediate in
  15594. character with respect to all existing marsupials; or that both
  15595. rodents and marsupials branched off from a common progenitor, and that
  15596. both groups have since undergone much modification in divergent
  15597. directions. On either view we must suppose that the bizcacha has
  15598. retained, by inheritance, more of the, characters of its ancient
  15599. progenitor than have other rodents; and therefore it will not be
  15600. specially related to any one existing marsupial, but indirectly to all
  15601. or nearly all marsupials, from having partially retained the character
  15602. of their common progenitor, or of some early member of the group. On
  15603. the other hand, of all marsupials, as Mr. Waterhouse has remarked, the
  15604. Phascolomys resembles most nearly, not any one species, but the
  15605. general order of rodents. In this case, however, it may be strongly
  15606. suspected as the resemblance is only analogical, owing to the
  15607. Phascolomys having become adapted to habits like those of a rodent.
  15608. The elder De Candolle has made nearly similar observations on the
  15609. general nature of the affinities of distinct families of plants.
  15610.   On the principle of the multiplication and gradual divergence in
  15611. character of the species descended from a common progenitor,
  15612. together with their retention by inheritance of some characters in
  15613. common, we can understand the excessively complex and radiating
  15614. affinities by which all the members of the same family or higher group
  15615. are connected together. For the common progenitor of a whole family,
  15616. now broken up by extinction into distinct groups and sub-groups,
  15617. will have transmitted some of its characters, modified in various ways
  15618. and degrees, to all the species; and they will consequently be related
  15619. to each other by circuitous lines of affinity of various lengths (as
  15620. may be seen in the diagram so often referred to), mounting up through
  15621. many predecessors. As it is difficult to show the blood relationship
  15622. between the numerous kindred of any ancient and noble family even by
  15623. the aid of a genealogical tree, and almost impossible to do so without
  15624. this aid, we can understand the extraordinary difficulty which
  15625. naturalists have experienced in describing, without the aid of a
  15626. diagram, the various affinities which they perceive between the many
  15627. living and extinct members of the same great natural class.
  15628.   Extinction, as we have seen in the fourth chapter, has played an
  15629. important part in defining and widening the intervals between the
  15630. several groups in each class. We may thus account for the distinctness
  15631. of whole classes from each other- for instance, of birds from all
  15632. other vertebrate animals- by the belief that many ancient forms of
  15633. life have been utterly lost, through which the early progenitors of
  15634. birds were formerly connected with the early progenitors of the
  15635. other and at that time less differentiated vertebrate classes. There
  15636. has been much less extinction of the forms of life which once
  15637. connected fishes with batrachians. There has been still less within
  15638. some whole classes, for instance the Crustacea, for here the most
  15639. wonderfully diverse forms are still linked together by a long and only
  15640. partially broken chain of affinities. Extinction has only defined
  15641. the groups: it has by no means made them; for if every form which
  15642. has ever lived on this earth were suddenly to reappear, though it
  15643. would be quite impossible to give definitions by which each group
  15644. could be distinguished, still a natural classification, or at least
  15645. a natural arrangement, would be possible. We shall see this by turning
  15646. to the diagram; the letters, A to L, may represent eleven Silurian
  15647. genera, some of which have produced large groups of modified
  15648. descendants, with every link in each branch and sub-branch still
  15649. alive; and the links not greater than those between existing
  15650. varieties. In this case it would be quite impossible to give
  15651. definitions by which the several members of the several groups could
  15652. be distinguished from their more immediate parents and descendants.
  15653. Yet the arrangement in the diagram would still hold good and would be
  15654. natural; for, on the principle of inheritance, all the forms
  15655. descended, for instance, from A, would have something in common. In a
  15656. tree we can distinguish this or that branch, though at the actual fork
  15657. the two unite and blend together. We could not, as I have said, define
  15658. the several groups; but we could pick out types, or forms,
  15659. representing most of the characters of each group, whether large or
  15660. small, and thus give a general idea of the value of the differences
  15661. between them. This is what we should be driven to, if we were ever to
  15662. succeed in collecting all the forms in any one class which have lived
  15663. throughout all time and space. Assuredly we shall never succeed in
  15664. making so perfect a collection: nevertheless, in certain classes, we
  15665. are tending towards: this end; and Milne Edwards has lately insisted,
  15666. in an able paper, on the high importance of looking to types, whether
  15667. or not we can separate and define the groups to which such types
  15668. belong.
  15669.   Finally we have seen that natural selection, which follows from
  15670. the struggle for existence, and which almost inevitably leads to
  15671. extinction and divergence of character in the descendants from any one
  15672. parent species, explains that great and universal feature in the
  15673. affinities of all organic beings, namely, their subordination in group
  15674. under group. We use the element of descent in classing the individuals
  15675. of both sexes and of all ages under one species, although they may
  15676. have but few characters in common; we use descent in classing
  15677. acknowledged varieties, however different they may be from their
  15678. parents; and I believe that this element of descent is the hidden bond
  15679. of connection which naturalists have sought under the term of the,
  15680. Natural System. On this idea of the natural system, being, in so far
  15681. as it has been perfected, genealogical in its arrangement, with the
  15682. grades of difference expressed by the terms genera, families,
  15683. orders, &c., we can understand the rules which we are compelled to
  15684. follow in our classification. We can understand why we value certain
  15685. resemblances far more than others; why we use rudimentary and
  15686. useless organs, or others of trifling physiological importance; why,
  15687. in finding the relations between one group and another, we summarily
  15688. reject analogical or adaptive characters, and yet use these same
  15689. characters within the limits of the same group. We can clearly see how
  15690. it is that all living and extinct forms can be grouped together within
  15691. a few great classes; and how the several members of each class are
  15692. connected together by the most complex and radiating lines of
  15693. affinities. We shall never, probably, disentangle the inextricable web
  15694. of the affinities between the members of any one class; but when we
  15695. have a distinct object in view, and do not look to some unknown plan
  15696. of creation, we may hope to make sure but slow progress.
  15697.   Professor Haeckel in his Generelle Morphologie and in other works,
  15698. has recently brought his great knowledge and abilities to bear on what
  15699. he calls phylogeny, or the lines of descent of all organic beings.
  15700. In drawing up the several series he trusts chiefly to embryological
  15701. characters, but receives aid from homologous and rudimentary organs,
  15702. as well as from the successive periods at which the various forms of
  15703. life are believed to have first appeared in our geological formations.
  15704. He has thus boldly made a great beginning, and shows us how
  15705. classification will in the future be treated.
  15706.  
  15707.   Morphology
  15708.  
  15709.   We have seen that the members of the same class, independently of
  15710. their habits of life, resemble each other in the general plan of their
  15711. organisation. This resemblance is often expressed by the term "unity
  15712. of type"; or by saying that the several parts and organs in the
  15713. different species of the class are homologous. The whole subject is
  15714. included under the general term of Morphology. This is one of the
  15715. most interesting departments of natural history, and may almost be
  15716. said to be its very soul. What can be more curious than that the
  15717. hand of a man, formed for grasping, that of a mole for digging, the
  15718. leg of the horse, the paddle of the porpoise, and the wing of the bat,
  15719. should all be constructed on the same pattern, and should include
  15720. similar bones, in the same relative positions? How curious it is, to
  15721. give a subordinate though striking instance, that the hind-feet of the
  15722. kangaroo, which are so well fitted for bounding over the open
  15723. plains, those of the climbing, leaf-eating koala, equally well
  15724. fitted for grasping the branches of trees,- those of the
  15725. ground-dwelling, insect or root-eating, bandicoots,- and those of some
  15726. other Australian marsupials,- should all be constructed on the same
  15727. extraordinary type, namely with the bones of the second and third
  15728. digits extremely slender and enveloped within the same skin, so that
  15729. they appear like a single toe furnished with two claws.
  15730. Notwithstanding this similarity of pattern, it is obvious that the
  15731. hind feet of these several animals are used for as widely different
  15732. purposes as it is possible to conceive. The case is rendered all the
  15733. more striking by the American opossums, which follow nearly the same
  15734. habits of life as some of their Australian relatives, having feet
  15735. constructed on the ordinary plan. Professor Flower, from whom these
  15736. statements are taken, remarks in conclusion: "We may call this
  15737. conformity to type, without getting much nearer to an explanation of
  15738. the phenomenon"; and he then adds "but is it not powerfully suggestive
  15739. of true relationship, of inheritance from a common ancestor?"
  15740.   Geoffroy St-Hilaire has strongly insisted on the high importance
  15741. of relative position or connection in homologous parts; they may
  15742. differ to almost any extent in form and size, and yet remain connected
  15743. together in the same invariable order. We never find, for instance,
  15744. the bones of the arm and fore-arm, or of the thigh and leg,
  15745. transposed. Hence the same names can be given to the homologous
  15746. bones in widely different animals. We see the same great law in the
  15747. construction of the mouths of insects: what can be more different than
  15748. the immensely long spiral proboscis of a sphinxmoth, the curious
  15749. folded one of a bee or bug, and the great jaws of a beetle?- yet all
  15750. these organs, serving for such widely different purposes, are formed
  15751. by infinitely numerous modifications of an upper lip, mandibles, and
  15752. two pairs of maxillae. The same law governs the construction of the
  15753. mouths and limbs of crustaceans. So it is with the flowers of plants.
  15754.   Nothing can be more hopeless than to attempt to explain this
  15755. similarity of pattern in members of the same class, by utility or by
  15756. the doctrine of final causes. The hopelessness of the attempt has been
  15757. expressly admitted by Owen in his most interesting work on the
  15758. Nature of Limbs. On the ordinary view of the independent creation of
  15759. each being, we can only say that so it is;- that it has pleased the
  15760. Creator to construct all the animals and plants in each great class on
  15761. a uniform plan; but this is not a scientific explanation.
  15762.   The explanation is to a large extent simple on the theory of the
  15763. selection of successive slight modifications,- each modification being
  15764. profitable in some way to the modified form, but often  affecting by
  15765. correlation other parts of the organisation. In changes of this
  15766. nature, there will be little or no tendency to alter the original
  15767. pattern, or to transpose the parts. The bones of a limb might be
  15768. shortened and flattened to any extent, becoming at the same time
  15769. enveloped in thick membrane, so as to serve as a fin; or a webbed
  15770. hand might have all its bones, or certain bones, lengthened to any
  15771. extent, with the membrane connecting them increased, so as to serve as
  15772. a wing; yet all these would not tend to alter the framework of the
  15773. bones or the relative connection of the parts. If we suppose that an
  15774. early progenitor- the archetype as it may be called- of all mammals,
  15775. birds, and reptiles, had its limbs constructed on the existing general
  15776. pattern, for whatever purpose they served, we can at once perceive the
  15777. plain signification of the homologous construction of the limbs
  15778. throughout the class. So with the mouths of insects, we have only to
  15779. suppose that their common progenitor had an upper lip, mandibles,
  15780. and two pairs of maxillae, these parts being perhaps very simple in
  15781. form; and then natural selection will account for the infinite
  15782. diversity in the structure and functions of the mouths of insects.
  15783. Nevertheless, it is conceivable that the general pattern of an organ
  15784. might become so much obscured as to be finally lost, by the
  15785. reduction and ultimately by the complete abortion of certain parts, by
  15786. the fusion of other parts, and by the doubling or multiplication of
  15787. others,- variations which we know to be within the limits of
  15788. possibility. In the paddles of the gigantic extinct sea-lizards, and
  15789. in the mouths of certain suctorial crustaceans, the general pattern
  15790. seems thus to have become partially obscured.
  15791.   There is another and equally curious branch of our subject;
  15792. namely, serial homologies, or the comparison of the different parts or
  15793. organs in the same individual, and not of the same parts or organs
  15794. in different members of the same class. Most physiologists believe
  15795. that the bones of the skull are homologous- that is, correspond in
  15796. number and in relative connexion- with the elemental parts of a
  15797. certain number of vertebrae. The anterior and posterior limbs in all
  15798. the higher vertebrate classes are plainly homologous. So it is with
  15799. the wonderfully complex jaws and legs of crustaceans. It is familiar
  15800. to almost every one, that in a flower the relative position of the
  15801. sepals, petals, stamens, and pistils, as well as their intimate
  15802. structure, are intelligible on the view that they consist of
  15803. metamorphosed leaves, arranged in a spire. In monstrous plants, we
  15804. often get direct evidence of the possibility of one organ being
  15805. transformed into another; and we can actually see, during the early or
  15806. embryonic stages of development in flowers, as well as in
  15807. crustaceans and many other animals, that organs, which when mature
  15808. become extremely different are at first exactly alike.
  15809.   How inexplicable are the cases of serial homologies on the
  15810. ordinary view of creation! Why should the brain be enclosed in a box
  15811. composed of such numerous and such extraordinarily shaped pieces of
  15812. bone, apparently representing vertebrae? As Owen has remarked, the
  15813. benefit derived from the yielding of the separate pieces in the act of
  15814. parturition by mammals, will by no means explain the same
  15815. construction in the skulls of birds and reptiles. Why should similar
  15816. bones have been created to form the wing and the leg of a bat, used as
  15817. they are for such totally different purposes, namely flying and
  15818. walking? Why should one crustacean, which has an extremely complex
  15819. mouth formed of many parts, consequently always have fewer legs; or
  15820. conversely, those with many legs have simpler mouths? Why should the
  15821. sepals, petals, stamens, and pistils, in each flower, though fitted
  15822. for such distinct purposes, be all constructed on the same pattern?
  15823.   On the theory of natural selection, we can, to a certain extent,
  15824. answer these questions. We need not here consider how the bodies of
  15825. some animals first became divided into a series of segments, or how
  15826. they became divided into right and left sides, with corresponding
  15827. organs, for such questions are almost beyond investigation. It is,
  15828. however, probable that some serial structures are the result of
  15829. cells multiplying by division, entailing the multiplication of the
  15830. parts developed from such cells. It must suffice for our purpose to
  15831. bear in mind that an indefinite repetition of the same part or organ
  15832. is the common characteristic, as Owen has remarked, of all low or
  15833. little specialised forms; therefore the unknown progenitor of the
  15834. Vertebrata probably possessed many vertebrae; the unknown progenitor
  15835. of the Articulata, many segments; and the unknown progenitor of
  15836. flowering plants, many leaves arranged in one or more spires. We
  15837. have also formerly seen that parts many times repeated are eminently
  15838. liable to vary, not only in number, but in form. Consequently such
  15839. parts, being already present in considerable numbers, and being
  15840. highly variable, would naturally afford the materials for adaptation
  15841. to the most different purposes; yet they would generally retain,
  15842. through the force of inheritance, plain traces of their original or
  15843. fundamental resemblance. They would retain this resemblance all the
  15844. more, as the variations, which afforded the basis for their
  15845. subsequent modification through natural selection, would tend from the
  15846. first to be similar; the parts being at an early stage of growth
  15847. alike, and being subjected to nearly the same conditions. Such
  15848. parts, whether more or less modified, unless their common origin
  15849. became wholly obscured, would be serially homologous.
  15850.   In the great class of molluscs, though the parts in distinct species
  15851. can be shown to be homologous, only a few serial homologies, such as
  15852. the valves of chitons, can be indicated; that is, we are seldom
  15853. enabled to say that one part is homologous with another part in the
  15854. same individual. And we can understand this fact; for in molluscs,
  15855. even in the lowest members of the class, we do not find nearly so much
  15856. indefinite repetition of any one part as we find in the other great
  15857. classes of the animal and vegetable kingdoms.
  15858.   But morphology is a much more complex subject than it at first
  15859. appears, as has lately been well shown in a remarkable paper by Mr.
  15860. E. Ray Lankester, who has drawn an important distinction between
  15861. certain classes of cases which have all been equally ranked by
  15862. naturalists as homologous. He proposes to call the structures which
  15863. resemble each other in distinct animals, owing to their descent from a
  15864. common progenitor with subsequent modification, homogenous; and the
  15865. resemblances which cannot thus be accounted for, he proposes to call
  15866. homoplastic. For instance, he believes that the hearts of birds and
  15867. mammals are as a whole homogenous,- that is, have been derived from
  15868. a common progenitor; but that the four cavities of the heart in the
  15869. two classes are homoplastic,- that is, have been independently
  15870. developed. Mr. Lankester also adduces the close resemblance of the
  15871. parts on the right and left sides of the body, and in the successive
  15872. segments of the same individual animal; and here we have parts
  15873. commonly called homologous, which bear no relation to the descent of
  15874. distinct species from a common progenitor. Homoplastic structures
  15875. are the same with those which I have classed, though in a very
  15876. imperfect manner, as analogous modifications or resemblances. Their
  15877. formation may be attributed in part to distinct organisms, or to
  15878. distinct parts of the same organism, having varied in an analogous
  15879. manner; and in part to similar modifications, having been preserved
  15880. for the same general purpose or function,- of which many instances
  15881. have been given.
  15882.   Naturalists frequently speak of the skull as formed of metamorphosed
  15883. vertebrae; the jaws of crabs as metamorphosed legs; the stamens and
  15884. pistils in flowers as metamorphosed leaves; but it would in most
  15885. cases be more correct, as Professor Huxley has remarked, to speak of
  15886. both skull and vertebrae, jaws and legs, &c., as having been
  15887. metamorphosed, not one from the other, as they now exist, but from
  15888. some common and simpler element. Most naturalists, however, use such
  15889. language only in a metaphorical sense; they are far from meaning
  15890. that during a long course of descent, primordial organs of any kind-
  15891. vertebrae in the one case and legs in the other- have actually been
  15892. converted into skulls or jaws. Yet so strong is the appearance of this
  15893. having occurred, that naturalists can hardly avoid employing
  15894. language having this plain signification. According to the views
  15895. here maintained, such language may be used literally; and the
  15896. wonderful fact of the jaws, for instance, of a crab retaining numerous
  15897. characters which they probably would have retained through
  15898. inheritance, if they had really been metamorphosed from true though
  15899. extremely simple legs, is in part explained.
  15900.  
  15901.   Development and Embryology
  15902.  
  15903.   This is one of the most important subjects in the whole round of
  15904. history. The metamorphoses of insects, with which every one is
  15905. familiar, are generally effected abruptly by a few stages; but the
  15906. transformations are in reality numerous and gradual, though
  15907. concealed. A certain ephemerous insect  (Chloeon) during its
  15908. development, moults, as shown by Sir J. Lubbock, above twenty times,
  15909. and each time undergoes a certain amount of change; and in this case
  15910. we see the act of metamorphosis performed in a primary and gradual
  15911. manner. Many insects, and especially certain crustaceans, show us what
  15912. wonderful changes of structure can be effected during development.
  15913. Such changes, however, reach their acme in the so-called alternate
  15914. generations of some of the lower animals. It is, for instance, an
  15915. astonishing fact that a delicate branching coralline, studded with
  15916. polypi and attached to a submarine rock, should produce, first by
  15917. budding and then by transverse division, a host of huge floating
  15918. jelly-fishes; and that these should produce eggs, from which are
  15919. hatched swimming animalcules, which attach themselves to rocks and
  15920. become developed into branching corallines; and so on in an endless
  15921. cycle. The belief in the essential identity of the process of
  15922. alternate generation and of ordinary metamorphosis has been greatly
  15923. strengthened by Wagner's discovery of the larva or maggot of a fly,
  15924. namely the Cecidomyia, producing asexually other larvae, and these
  15925. others, which finally are developed into mature males and females,
  15926. propagating their kind in the ordinary manner by eggs.
  15927.   It may be worth notice that when Wagner's remarkable discovery was
  15928. first announced, I was asked how was it possible to account for the
  15929. larvae of this fly having acquired the power of asexual
  15930. reproduction. As long as the case remained unique no answer could be
  15931. given. But already Grimm has shown that another fly, a Chironomus,
  15932. reproduces itself in nearly the same manner, and he believes that this
  15933. occurs frequently in the Order. It is the pupa, and not the larva,
  15934. of the Chironomus which has this power; and Grimm further shows that
  15935. this case, to a certain extent, "unites that of the Cecidomyia with
  15936. the parthenogenesis of the Coccidae";- the term parthenogenesis
  15937. implying that the mature females of the Coccidae are capable of
  15938. producing fertile eggs without the concourse of the males. Certain
  15939. animals belonging to several classes are now known to have the power
  15940. of ordinary reproduction at an unusually early age; and we have only
  15941. to accelerate parthenogenetic production by gradual steps to an
  15942. earlier and earlier age,- Chironomus showing us an almost exactly
  15943. intermediate stage, viz., that of the pupa- and we can perhaps account
  15944. for the marvellous case of the Cecidomyia.
  15945.   It has already been stated that various parts in the same individual
  15946. which are exactly alike during an early embryonic period, become
  15947. widely different and serve for widely different purposes in the
  15948. adult state. So again it has been shown that generally the embryos
  15949. of the most distinct species belonging to the same class are closely
  15950. similar, but become, when fully developed, widely dissimilar. A better
  15951. proof of this latter fact cannot be given than the statement by von
  15952. Baer that "The embryos of mammalia, of birds, lizards, and snakes,
  15953. probably also of chelonia are in their earliest states exceedingly
  15954. like one another, both as a whole and in the mode of development of
  15955. their parts; so much so, in fact, that we can often distinguish the
  15956. embryos only by their size. In my possession are two little embryos in
  15957. spirit, whose names I have omitted to attach, and at present I am
  15958. quite unable to say to what class they belong. They may be lizards
  15959. or small birds, or very young mammalia, so complete is the
  15960. similarity in the mode of formation of the head and trunk in these
  15961. animals. The extremities, however, are still absent in these
  15962. embryos. But even if they had existed in the earliest stage of their
  15963. development we should learn nothing, for the feet of lizards and
  15964. mammals, the wings and feet of birds, no less than the hands and
  15965. feet of man, all arise from the same fundamental form." The larvae
  15966. of most crustaceans, at corresponding stages of development, closely
  15967. resemble each other, however different the adult may become; and so it
  15968. is with very many other animals. A trace of the law of embryonic
  15969. resemblance occasionally lasts till a rather late age; thus birds of
  15970. the same genus, and of allied genera, often resemble each other in
  15971. their immature plumage; as we see in the spotted feathers in the
  15972. young of the thrush group. In the cat tribe, most of the species
  15973. when adult are striped or spotted in lines; and stripes or spots can
  15974. be plainly distinguished in the whelp of the lion and the puma. We
  15975. occasionally though rarely see something of the same kind in plants;
  15976. thus the first leaves of the ulex or furze, and the first leaves of
  15977. the phyllodineous aeacias, are pinnate or divided like the ordinary
  15978. leaves of the leguminosae.
  15979.   The points of structure, in which the embryos of widely different
  15980. animals within the same class resemble each other, often have no
  15981. direct relation to their conditions of existence. We cannot, for
  15982. instance, suppose that in the embryos of the vertebrata the peculiar
  15983. looplike courses of the arteries near the branchial slits are
  15984. related to similar conditions,- in the young mammal which is nourished
  15985. in the womb of its mother, in the egg of the bird which is hatched
  15986. in a nest, and in the spawn of a frog under water. We have no more
  15987. reason to believe in such a relation, than we have to believe that the
  15988. similar bones in the hand of a man, wing of a bat, and fin of a
  15989. porpoise, are related to similar conditions of life. No one supposes
  15990. that the stripes on the whelp of a lion, or the spots on the young
  15991. blackbird, are of any use to these animals.
  15992.   The case, however, is different when an animal during any part of
  15993. its embryonic career is active, and has to provide for itself. The
  15994. period of activity may come on earlier or later in life; but
  15995. whenever it comes on, the adaptation of the larva to its conditions of
  15996. life is just as perfect and as beautiful as in the adult animal. In
  15997. how important a manner this has acted, has recently been well shown by
  15998. Sir J. Lubbock in his remarks on th