加拉帕戈斯，神奇动物变变变！

加拉帕戈斯

一片远离世界

但又极为精彩的群岛

这里位于东太平洋

距南美大陆近1000公里

岛屿面积不过8000平方公里

不及海南岛的四分之一

却有着无数令人难忘的生命奇景

（加拉帕戈斯群岛属于厄瓜多尔，名称来自西班牙语Islas Galápagos，又称科隆群岛，制图/郑艺@星球研究所）

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这里是不折不扣的热带地区

但企鹅却在海里欢快畅游

（正在游泳的加岛环企鹅，亦称加拉帕戈斯企鹅。寒流为这里创造了一片凉爽的环境，图片来源@视觉中国）

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海岸边的鸟儿别具特色

蓝脚鲣鸟在显摆着蓝色大脚掌

（加拉帕戈斯岛上的蓝脚鲣鸟，图片来源@视觉中国）

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山上的生灵多姿多彩

罕见的粉色鬣蜥在仰头望天

（加拉帕戈斯粉色陆鬣蜥是全世界最罕见的爬行动物之一，估计仅有200余只，图片来源@视觉中国）

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城镇边的野生动物也毫不怕人

海狮和游人共享一片海滩

（请横屏观看，一位摄影师正在近距离拍摄海狮，后者却仍在旁若无人地酣睡，图片来源@视觉中国）

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这里更是科学史上的圣地

当26岁的达尔文初次登岛时

他不会想到

这里将启发他提出“进化论”

并成为他“一生所有灵感的来源”

（达尔文乘坐的贝格尔号科考船，又译小猎犬号；达尔文在1858年出版的《物种起源》中阐述了“进化论”，又称“演化论”，制图/刘志鹏@星球研究所）

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在这片群岛上

人类有幸见证万物的演化

一切都在加速变化

以适应变幻莫测的世界

这里唯一的永恒

便是没有永恒

（请横屏观看，多彩的加拉帕戈斯生物，其中加拉帕戈斯象龟由十多个近缘物种组成；制图/张琪月&郑艺@星球研究所）

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而要探究这一切变化的源头

我们需要先回到46年前

跟随一艘著名的深潜器阿尔文号潜入海底

01

荒岛初生

在加拉帕戈斯附近的一片深海

无尽的冰冷与黑暗充斥着这里

（过去人们认为深海没有阳光，植物无法光合作用，除了少数沉入深海的大型海洋动物遗骸外，无法构建生态系统。非加拉帕戈斯，仅作示意，图片来源@NOAA）

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下潜到1600余米深处时

海水突然变得有些温暖

当深度达到2000多米时

你会看到一根根十米多高的烟囱拔地而起

它们冒着热腾腾的“黑烟”

周围却是一派生机勃勃的景象

（请滑动查看更多，生机勃勃的海底热液生态系统，以下图片分别是海底烟囱、巨型管虫、巨型贻贝和视力退化的盲虾，图片来源@Wikimedia Commons）

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奥秘就藏在大地深处

海水渗入岩石间的缝隙

被岩浆加热后，溶解矿物并喷出

一些微生物利用喷出的化学物质制造养分

其他生物再以微生物为食

由此在没有一缕阳光的海底烟囱周围

形成了一个独特的生态系统

海底热液系统

（海底热液生态系统示意图，和依赖阳光进行光合作用的植物不同，这里的微生物能直接利用硫化物等无机物生存，它们被称为化能自养微生物，制图/刘志鹏@星球研究所）

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这是人类首次发现不依赖阳光的生态系统

自达尔文的进化论之后

加拉帕戈斯又一次改写了科学史

但大地的野心远不止于此

岩浆早已蠢蠢欲动

它还想闯出海面

创造更大的奇迹

这里临近

太平洋、科科斯、纳斯卡

三大板块的交界处

各种地质作用从未停歇

（加拉帕戈斯板块地图，为方便观看，该图为上西下东方位，制图/郑艺@星球研究所）

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在纳斯卡板块的下方

有一个隐藏的火山口

地幔深处的熔岩不时从这里喷涌而出

在海水中逐渐凝固

最终形成高大的海底山脉

（海底火山喷发形成岛屿过程示意，目前该海底火山仍处于活跃期，制图/刘志鹏@星球研究所）

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随着纳斯卡板块不断向东南漂移

一座座海底大山先后形成

而加拉帕戈斯

便是其露出海平面的一个个小山头

（请横屏观看，加拉帕戈斯的火山口，摄影师@徐征泽）

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初生的岛屿上

熔岩凝固形成的土地一片黑黢黢

看似毫无生机

但风会带来希望

加拉帕戈斯地处两股信风带的交汇处

植物种子和昆虫等小动物可以乘风而来

仙人掌、苔藓等植物

是这里最早落户的一批物种

它们加速了岩石的土壤化

让其他生命得以安家

（作为先锋物种的熔岩仙人掌，图片来源@视觉中国）

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这里远离大陆

但不妨碍鸟类飞到这里

它们的粪便是优良的肥料

（ 蓝脚鲣鸟们的大量白色粪便覆盖在岩石上，图片来源@视觉中国）

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土壤有了营养

更多种子开始生根发芽

植被逐渐茂密

在岛屿高处

甚至出现了森林

这些森林的主角是蒲公英的亲戚“树菊”

作为菊科植物

却能长成高达十几米的大树

（加拉帕戈斯的树菊森林；树菊是加拉帕戈斯特有的菊科歧伞葵属Scalesia植物，菊科植物一般是低矮草本，而树菊却是灌木或乔木，图片来源@视觉中国）

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仅凭少数由风送来的植物和小动物

这里仍是片荒芜之地

不过大地并没有止步于此

而是再次借助海洋的力量

迸发出更蓬勃的生命力

02

生命汇聚

在加拉帕戈斯以西

一万多公里远的新几内亚岛上

一场暴雨将土壤中的养分冲入河中

而后注入大海

（新几内亚岛的热带雨林与河流，它们将与加拉帕戈斯产生一种奇妙的联系，图片来源@视觉中国）

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但这场长途旅行才刚刚开始

来自深海的一股寒流将把它们送到万里之外

直到撞上加拉帕戈斯海底的高大山脉

营养物质上翻

滋养了这片海域

（生机勃勃的加拉帕戈斯珊瑚礁，图片来源@视觉中国）

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这股寒流叫做克伦威尔洋流

但远道而来的不只有它

多股洋流都在加拉帕戈斯交汇

（请横屏观看，加拉帕戈斯的洋流汇集示意，制图/郑艺@星球研究所）

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在南美洲西海岸

强风吹走表层的海水

促使深海冷水上翻到表层

再将养分送到加拉帕戈斯附近

这就是著名的秘鲁寒流

（一处海水流失后，由别处海水补充形成的洋流叫补偿流，秘鲁寒流就是一种补偿流，除了下层海水，它还有部分南极海水的补充，制图/刘志鹏@星球研究所）

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两股寒流带来了凉爽与营养

诞生出赤道上唯一的企鹅栖息地

（加岛环企鹅的身后是典型的热带植物仙人掌，这样的自然景观，除加拉帕戈斯再无处可见，图片来源@视觉中国）

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寒流主力之外还有暖流的助力

冷暖交汇让养分得到了更充分的扩散

海洋生物也更加繁荣

如达尔文所言

“这里的海洋实在有些拥挤”

（加拉帕戈斯海域是全球生物最密集的海域之一，图片来源@视觉中国）

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这里是鲸类的重要栖息地

庞大的座头鲸和顶级猎手虎鲸

在此狭路相逢

（虎鲸在费尔南迪纳岛和伊莎贝拉岛之间的海域中觅食，这里曾是19世纪重要的捕鲸地，图片来源@视觉中国）

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成群的鲨鱼准备享用饕餮盛宴

双髻鲨如行军浩浩荡荡

（大群双髻鲨正在觅食，图片来源@视觉中国）

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而在近海

海龟正迎着鱼群悠然畅游

（绿海龟在密集的鱼群间自由穿梭，图片来源@视觉中国）

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海狮们躺在海中沐浴阳光

仿佛在与光共舞

（在水中悠然自得的加岛海狮，图片来源@视觉中国）

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就连陆地生物也搭着洋流的顺风车

自远方而来

原产于南美大陆的象龟

或许是偶然掉入海中

浮在海上漂泊万里至此

（一种理论认为加拉帕戈斯象龟起源于南美大陆，实验证明象龟可以不吃不喝存活数周，而这足以支撑它们漂到加拉帕戈斯，图片来源@视觉中国）

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而一截掉入海中的木头

也可能成为鬣蜥来到这里搭的便船

（加拉帕戈斯海鬣蜥是全世界唯一可下海的鬣蜥，图片来源@视觉中国）

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哪怕是海面上漂来的一小截树枝中

也可能藏着几只昆虫

（加拉帕戈斯岛上仅有的蜂类可能就是以这种方式来到这里，图片来源@视觉中国）

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洋流带来的丰富鱼类资源

也吸引了不少鸟类在此安家

（褐鹈鹕：大餐，我来啦！图片来源@图虫创意）

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蓝脚鲣鸟“穿”着亮蓝的“靴子”

希望得到异性青睐

（蓝脚鲣鸟脚掌的蓝色源于食物中的类胡萝卜素，越蓝表示营养越好，求偶时越有优势，摄影师@徐征泽）

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军舰鸟则鼓着鲜红的大喉囊

向雌性高调示爱

（两只军舰鸟在争夺雌性的注意。雄性军舰鸟巨大的喉囊非常显眼，用于吸引异性，图片来源@视觉中国）

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偏爱热带的加岛信天翁

正在热烈地追求未来伴侣

（加岛信天翁的求偶舞蹈；信天翁科物种大多生活在高纬度的凉爽海域，仅少数分布在热带，图片来源@视觉中国）

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翅膀退化的弱翅鸬鹚无法飞翔

但在水中身手敏捷

（弱翅鸬鹚的翅膀已经退化，它们更擅长游泳捕鱼，图片来源@视觉中国）

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其他物种也学会另辟蹊径

例如红石蟹会给海鬣蜥“打工”

赚些“零嘴”

（红石蟹在给海鬣蜥清洁体表，捕食寄生虫，这种螃蟹喜欢直着走，图片来源@视觉中国）

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在洋流的滋养下

这些岛屿已经焕发出了勃勃生机

但它们从不安定

变化是这里永恒的主题

生命想要延续唯有不断适应

03

适者生存

上世纪70年代

一场大规模干旱降临在了

加拉帕戈斯的大达夫尼岛上

植物大面积枯死

（请横屏观看，从空中俯瞰大达夫尼岛，这里生活着多种达尔文雀，图片来源@视觉中国）

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为了获取更多食物

一部分中地雀选择拓宽食谱

原本以软小种子为主食的它们

开始吃起了另一种植物的种子

这些种子更大且坚硬多刺

只有喙更宽大的中地雀可以啄开

它们也因此有更大几率存活

（加拉帕戈斯中地雀，图片来源@视觉中国）

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经过这场食物危机

下一代中地雀的喙明显变大变厚

即使数年后岛上植被已经恢复

中地雀的喙也没有变回原样

这是人类首次见证自然选择驱动的演化

但故事还没有结束

一群来自外岛的大地雀

首先打破了这里的平静

（加拉帕戈斯的大地雀，它们较岛上的中地雀体形更大，图片来源@视觉中国）

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它们同样喜欢那些大的种子

相比中地雀变大的喙

大地雀的喙更加厚实

眼看竞争不过

一些中地雀又渐渐吃起小种子

而它们的喙也出现变小趋势

二十多年后

又一场大旱来袭

食物短缺

激化了中地雀与大地雀的竞争

（加拉帕戈斯干旱的土地，仅作示意，图片来源@视觉中国）

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这一次

命运没有眷顾大喙的中地雀

它们在与大地雀的食物争夺中落败

最终在中地雀群体中

小喙个体成为了赢家

（加拉帕戈斯如同这雨季的海雾一般，令生物们琢磨不透，图片来源@视觉中国）

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这样的演化故事

已经在加拉帕戈斯上演过无数次

包括中地雀和大地雀在内的十几种达尔文雀

大多有着相似的演化历程

两三百万年以前

达尔文雀的祖先们

登上了加拉帕戈斯的各个岛屿

不同岛屿的形成时间不同

环境千差万别

有的岛屿才刚刚形成，荒芜贫瘠

有的岛屿已成形许久，郁郁葱葱

（加拉帕戈斯植被茂密的岛屿，图片来源@视觉中国）

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为适应不同岛屿的独特生境

鸟儿们开启了各自的演化之路

（请滑动查看更多，进食不同食物的达尔文雀，它们的喙也各不相同，摄影师@徐征泽 ）

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正如人的长相各异

达尔文雀的祖先们也会出现

不同形态、或大或小的喙

它们来自基因的自然变异

这种变异本是随机的

只是有些变异在生存竞争中更具优势

就更有可能将这一基因传递下去

所谓“物竞天择，适者生存”

随着群体间累积的基因差异越来越大

新物种便就此形成

（14种达尔文雀的喙形与食性对比示意图，制图/张琪月@星球研究所）

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加拉帕戈斯这个演化大舞台

当然不只属于达尔文雀

由于不同区域的植被差异

有些象龟只需探头就能啃食地面的草丛

有些则不得不抬头啃食高处的仙人掌

进而演化出了不同形状的龟壳

并最终形成了十多个不同物种

（达尔文考察时，当地官员说他们只看龟壳便能分辨象龟来自哪座岛，这大大启发了达尔文，制图/张琪月@星球研究所）

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还有偶然漂泊至此的鬣蜥祖先

它们原本以森林植物为食

但贫瘠的海岛一片荒凉

倒是岸边的海底绿意盎然

于是演化出了能够下海觅食的海鬣蜥

（正在食用海藻的海鬣蜥，它们是加拉帕戈斯的特有物种，也是唯一能够下海的鬣蜥，图片来源@视觉中国）

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加拉帕戈斯丰富的岛屿环境

为演化提供了风格迥异的舞台

在海洋和山体的阻隔下

各个岛屿上的生物走上了独立演化的道路

（海洋和山体阻隔了不同群体间的基因交流，群体之间的差异便越来越大，图片来源@视觉中国）

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同时由于加拉帕戈斯远离大陆

大型食肉动物无法从大陆漂来

没有天敌的动物群体得以快速繁衍壮大

并积累更多变异

促进新物种的形成

（缺少天敌也是在加拉帕戈斯岛上动物不怕人的重要原因，摄影师@高承）

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但它们并不能就此高枕无忧

加拉帕戈斯的环境变化之快

如同阴晴不定的少年

有些年份

大气的异常活动会使寒流减弱

让加拉帕戈斯变得异常炎热

这种现象有一个我们更为熟悉的名字

厄尔尼诺

面对热浪导致的食物短缺

岛上的海鬣蜥大量死亡

但很快它们就演化出了对策

在短短几个月内缩小多达20%的骨架

以减少能量消耗

（按比例这相当于一个身高一米八的人缩到一米四多，摄影师@高承）

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种种因素作用下

演化仿佛在此按下了快进键

短短三十多年

人类就目睹了一个新物种的诞生

（这个达尔文雀新物种被学者昵称为“大鸟（Big bird）”，图片来源@Texas A&M University）

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从与世隔绝的荒岛

到风与海送来一批批移民

再到演化出多彩生命

如今的加拉帕戈斯已经分外精彩

56种鸟类

25种爬行类

2900种海洋生物等等

都在展示着演化的魅力

（多彩而善变的加拉帕戈斯，摄影师@高承）

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但这出演化大戏并未就此落幕

从生命到岛屿本身

挑战与变化从未停止

04

唯变永恒

加拉帕戈斯群岛

在西班牙语中意为“龟岛”

这一名字来自岛上最具标志性的物种

象龟

2012年6月24日

一只百岁高龄的象龟在这一天早晨

再也没有醒来

它就是加拉帕戈斯最著名的象龟

“孤独的乔治”

（去世前几天的孤独乔治，图片来源@Wikimedia Commons）

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自从人类登岛

温顺的象龟便成了航海者们的“肉罐头”

船上的山羊和老鼠也逃到岛上

开始疯狂繁殖

山羊啃秃植被

老鼠啃食龟蛋

一些岛上的象龟因此惨遭灭绝

孤独的乔治

便是平塔岛象龟的最后一只

它的死亡宣告了一个物种的灭绝

（“我的同伴在哪里？”，图片来源@Wikimedia Commons）

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加拉帕戈斯其他物种的命运

也依然充满着不确定性

为了避免悲剧重演

人们在岛上清除外来物种

联合国也将这里列入首批世界自然遗产

（加拉帕戈斯港口，人类的到来给这片岛屿带来了深远的影响，图片来源@视觉中国）

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不仅是物种的延续在面临挑战

岛屿自身也是如此

2021年5月17日

加拉帕戈斯最著名的地标之一

达尔文拱桥坍塌

这里是享誉全球的潜水点

如今只剩下浪花依旧

（坍塌前的达尔文拱门，图片来源@视觉中国）

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这些熔岩奋力从地底冲出海面

却难逃岁月的消磨与击打

（加拉帕戈斯海边的鹅卵石滩；1992年，人们在加拉帕戈斯海底发现了比所有现今岛屿都要古老的鹅卵石，它们很可能属于已沉没的岛屿，图片来源@Wikimedia Commons）

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但这并不意味着终结

在岛屿沉没之前

一些物种早已扩张到其他地方

并演化出了新物种

而新的岛屿也仍在海底蓄势待发

（研究表明，加拉帕戈斯熔岩蜥的祖先可能来自一座已沉没的岛屿，摄影师@徐征泽）

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在46亿岁的古老地球上

400万岁的加拉帕戈斯显得分外年轻

它还在成长

还将经历风雨浪涛的磨练

还将创造精彩纷呈的演化故事

这里没有永远的主角

唯有永恒的变化

本文创作团队

撰文：林萱文

编辑：镜子

图片：昼眠&秦南 地图：郑艺

设计：刘志鹏&张琪月

封面图片来源：视觉中国

审校：镜子&王逻辑&陈志浩

审核专家

国家动物博物馆副馆长、研究馆员 张劲硕

【参考文献】可上下滑动查看

[1]Abzhanov, A., Kuo, W. P., Hartmann, C., Grant, B. R., Grant, P. R., & Tabin, C. J. (2006). The calmodulin pathway and evolution of elongated beak morphology in Darwin's finches. Nature, 442(7102): 563-567.

[2]Abzhanov, A., Protas, M., Grant, B. R., Grant, P. R., & Tabin, C. J. (2004). Bmp4 and morphological variation of beaks in Darwin’s finches. Science, 305: 1462-1465.

[3]Boag, P. T., & Grant, P. R. (1981). Intense natural selection in a population of Darwin’s finches (Geospizinae) in the Galápagos. Science, 214: 82-85.

[4]Christie D M , Duncan R A , Mcbirney A R , et al. Drowned islands downstream from the Galapagos hotspot imply extendedspeciation times[J]. Nature, 1992, 355(6357):246-248.

[5]Forryan A , Garabato A C N , Clément Vic, et al. Galápagos upwelling driven by localized wind–front interactions[J]. Scientific Reports.

[6]Grant, P. R., & Grant, B. R. (2006). Evolution of character displacement in Darwin's finches. Science, 313(5784): 224-226.

[7]Karstensen J , Ulloa O . Peru–Chile Current System[J]. Encyclopedia of Ocean Sciences, 2009:385-392.

[8]Lavoie C , Cruz F , Harcourt-Carrasco S , et al. The Atlas of Isabela Project: An illustrative document of the biggest successful goat eradication project on islands. 2007.[9]Christopher W.Sinton, Karen S.Harpp, Dennis J.Geist, Eric Mittelstaedt, Daniel J. Fornari & S. Adam Soule, 2017, Banco Tuzo: an ancient Galapagos island and potential stepping stone for species dispersal.[J]. Galapagos Research 69: 9-17

[10]Wikelski M , Thom C . Marine iguanas shrink to survive El Nio.[J]. Nature, 2000, 403(6765):37-8.

[11]曾志刚. 海底热液地质学[M]. 科学出版社, 2011.

[12]查理·达尔文. 物种起源.第3版[M]. 重庆出版社, 2014.

[13]（英）亨利尼科尔斯 著；林强 刘荧 译.加拉帕戈斯群岛-演化论的朝圣之旅[M].商务印书馆，2018.

及NOAA、NASA、WWF、查尔斯达尔文基金会，加拉帕戈斯国家公园，伍兹霍尔海洋研究所网站等。

原标题：《加拉帕戈斯，神奇动物变变变！》

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