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达尔文在六月末携带自己全部小野兽，又搬到“贝格尔”号上来住，开始整理自己从马尔多纳多四郊获得的宝物，并对此作了简要的说明。他特别高兴地得知，菲茨·罗伊打算在即将来临的夏季（在南半球相当于我们冬季的几个月）绕过合恩角，转向美洲西海岸去工作。七月八日，“贝格尔”号终于起锚扬帆自马尔多纳多启航。不过想把舰长在福克兰群岛购买的纵帆船装备起来还需要很多时间。“贝格尔”号完成了装备工作，并把书信以及仔细包装好的达尔文的搜集物交付邮船后，于七月二十四日在闪电中向南沿着至里奥内格罗的航线驶去。在那里，“贝格尔”号已在八月初终于遇见了斯托克斯进行测量所乘坐的那只小纵帆船；达尔文同他一起度过了一个有趣的夜晚，交换了自己的感想，听他讲述了关于乘坐这种在公海上曾不止一次地经受住了暴风雨袭击的小船如何进行工作的困难情况。
里奥内格罗河口当时位于南美洲东海岸的最南部，居住的都是白人；里奥内格罗河口屡遭印第安人（阿拉乌康族人）的侵犯。达尔文在这里见到几处被印第安人所破坏的牧场，听到了关于击退印第安人进攻的故事。巴塔哥尼斯市座落在通往大海的里奥内格罗河口不太远的地方，这里的居民除了西班牙人以外，还有和平的印第安人。
达尔文考察了海岸的地质情况，对一些看来是从遥远的安第斯山脉冲到这里的巨砾感到惊奇，参观了可以采取大量优质纯盐（居民生活日用品）的盐湖，观赏了湖上的火烈鸟，考察了盐湖里的淤泥并看到了盐湖上的富裕居民。达尔文在这里，即在里奥内格罗附近，从高楚人那里听说有一种鸵鸟新种代替了普通南美鸵鸟。
后来取名为达尔文鸵鸟的这种新种，个子较小，两腿较短，腿上长着比较短的羽毛，全身羽毛颜色较深。
达尔文决定开始从里奥内格罗向北旅行到布兰卡港，可是后来却到达布宜诺斯艾利斯。沿途都是覆盖着枯萎的黄草丛和多刺灌木的凄凉荒野。这里唯一的一棵罕见的树被印第安人看作是神坛，树上挂满了吊挂在线上的祭品：香烟、面包、一块块布和肉，树周围都是用来作为祭品的那些已经发白的马骨头。高楚人捉住了一头迷途的母牛，然起了火，在平原上做了一顿晚餐，然后宿营。达尔文在日记中写道：“这是我在野外露宿的第一夜，用马具充当自己的卧铺……。平原上一片死寂，猎狗，那些象吉普赛人一样躺在篝火旁睡觉的典型高楚人，——这一切都深深印在我的脑海里……”
达尔文在途中间或碰见野生美洲驼——羊驼或鹿，也经常碰到接连不断地在草原上迅速跳跃的当地啮齿目刺鼠。由于逐渐靠近科罗拉多河，荒漠开始换成绿色草原，而蜿蜒的河流的两岸长满了柳树和芦苇。
达尔文驰过了一个沙丘地带（可能是科罗拉多河的旧河床），在驿站稍事休息又继续前进了。达尔文由于在布兰卡港呆了一段时间，所以深信，印第安人只是以残暴行为来回答西班牙人屠杀印第安人各部落的残暴行为。
在离布兰卡港不远，达尔文最喜欢的地方就是彭塔阿尔塔，但他又没有想到要出发到这个地方去。他现在与“贝格尔”号失去了联系，当然，他等到了“贝格尔”号的到来。
“贝格尔”号于八月二十四日到达布兰卡港，过了一星期，它又向拉普拉塔驶去。达尔文则留下来，以便继续前进，走旱路到布宜诺斯艾种斯去。不过他还是用了一些时间在彭塔阿尔塔收集化石。他在约有一点五平方公里的地方继续勘察，所以，在这里挖掘出的化石搜集物大大增多，他在这里至少挖掘出了不下五种贫齿类即巨大的树懒科化石：大懒兽、磨齿兽、臀兽、巨树懒等。正如古生物学家奥温后来在整理他的搜集物后所判明的那样，这些大小同大象或犀牛一样的动物，未必能象现代树懒科一样爬上树去，但它们能用后肢站立起来，能靠象三角架一样的一对粗厚的脚踵和一个大尾巴的支撑抱住树，把树垂倒在地，然后再去吃树上的叶子。他在这里发现了一只披有骨质甲片的大犰狳的遗骸。同现代南美洲犰狳一比，这就算是真正的庞然大物了。达尔文与向导在从海岸返回布兰卡港的途中，抓住了一只犰狳，并把它连甲烤熟，但它太小了，连两个人都不够吃。
这些发现使达尔文发生兴趣不是没有原因的。使他感到惊异的是，恰恰是在南美洲这个现在依然生存有树懒科和犰狳的地方（尽管它们现在的体形已经很小了），找到了树懒科和犰狳的化石。对此应该补充说，在这里挖掘出的贝壳，一部分是现代贝壳的样子，另一部分则接近于现代贝壳的样子。而根据所挖掘出的臀兽骸骨来判断，这些遣骸还是新鲜的，并且在和许多贝壳一起沉积到砾石里面去的时候，还被韧带连系着。因此，应该认为，这些遗骸是属于很晚的第三纪期的。
达尔文在给汉斯罗寄去一箱化石时，特别注意把这些搜集物依次编上号，并加以完善保存。他后来给汉斯罗写道：“我被您把所有的骸骨都清除干净这句话弄得惊惶不安，因为害怕把印在遗骸上的编号弄掉了。为什么我这样耽心呢？因为一部分骸骨是从含有现代贝壳的砾石中挖掘出来的，而其它的骸骨是在完全另外一些地层中挖掘出来的。刺鼠的骸骨也是与现代形状的贝壳在一起的，我认为，这是一种只有美洲所特有的动物，而且我也有兴趣来证明，该属性物种之一在大懒兽时期就有；这些地点和其他许多地点都取决于细心地把编号保存好”。
无庸置疑，这些化石由于与研究物种起源问题有关系，所以当时就已使达尔文感兴趣。古生物学的各种发现，说明对物种的可变性很有利，所以不得不对赖尔关于有机世界论断的正确性产生特别怀疑。
此外，达尔文又开始指出证明拉马克想法是正确的所有事实，拉马克的想法是：在更加深入研究和认识物种的新的形态之后，各动物类群和物种之间的许多空白点常常被填补。关于箭齿兽化石，他后来说：“从它的身体大小来看，它有象那样大；从它的牙齿构造来看，它和啮齿目动物是亲缘；从某些特征来看，它又和厚皮类动物相类似；根据它的眼睛、耳朵和鼻孔的部位来判断，它大概是水生动物，其部位和儒艮或海牛一样”。因此，有那么多目的动物的特征兼容于该动物的身上。他连忙指出说，在沙漠里最常见的诺丘鸟，按其习性和外貌来说象田鹬和鹌鹑①。当这种鸟紧贴地面蹲伏着时，就很难从它周围的地面背景上辩认出它来。我早就指出过，他觉得连尾上有一个与响尾蛇发音器相似的装置的毒蛇也是一种过渡形态。他开始注意到了一些彼此相似的物种，例如，他注意到了在拉普拉塔常见的灶巢鸟，它的颜色、叫声和跳跃式的奔跑，与在布兰卡港见到的同一属的另一种鸟都很相似，但体形稍小一点。它们的不同之处仅在于前者用泥巴和干草在高处筑起外形象炉灶或蜂窝一样的巢，而后者则是把巢筑在通入地下六米之深的筒形洞穴的底部。
①现在人们认为诺丘鸟（象田鹬一样）属于行鸟形目，但决不认为它（象鹌鹑一样）属于鹑鸡目。
达尔文在这里认识了三种现代犰狳。而第四种他只是在布兰卡港以北的地方才碰见过。这三种中的每一种都要比其它种分布在南方更远的地方。因此，他在从北到南和从南到北的往来旅途中，发现哺乳动物和鸟类，无论是灶巢鸟，还是鸵鸟或犰狳，它们相似的形态都是互相更替出现的。而有关这些近似物种的总起源的想法一定不止一次地在查理的脑海中隐约出现过。不过这些事实都是分散的、零星的，所以，即使这种想法在他脑海中浮现过，但却丝毫没有在他的《航海日记》中反映出来。
当然，达尔文必定注意到了各种动物都长有不同类型的保护生命的东西。所以，被当地居民称作“美达柯”的三绊犰狳的披甲片，分成三条能使身体弯曲的绊带，一旦遇到危险它就象刺猬一样蜷缩成一团，任何一条猎狗都不能用嘴把它那光滑的披甲衔住，只能使它象球一样在地上滚动。另一种犰狳即“小犰狳”，一旦遇到危险就非常迅速地钻进土里，要捕捉住一只小犰狳，就必须在一瞧见它时就马上跳下马背，否则它就会马上钻到松软的土里。他还碰见过蜥蜴，这种蜥蜴栖息在接近海岸的沙滩上，它身上有各种颜色的斑点，这是一种极好的保护色，使它在沙滩上也不易被发现。为了使自己不被发现，它就紧贴在沙面上装死。假使在这种情况下还会受到惊扰的话，那么它就采取小犰狳的办法：非常迅速地钻进沙里。
冬眠也是动物忍受一年中最困难的几个月一种独特的适应方法，所以达尔文指出，在布兰卡港地区，也就是在气候比靠近拉普拉塔的马尔多纳多略微寒冷的地区，冬眠状态是在温度比马尔多纳多低的情况下结束的。
九月八日，达尔文在一名高楚人向导的陪伴下离开了布兰卡港。一开始就不得不沿着荒凉的平原走。不过引起达尔文注意的是文塔那山脉，这是一群高一千米左右、从几乎全是平坦的平原上兀起的未曾勘查过的僻静的山崖。登上文塔那山脉后，他很累而且兴致也不高。接着他们从一个驿站走到另一个驿站，有时碰见安分守已的印第安人，有时同一小队猎捕鸵鸟、鹬鸵鸟、鹿、犰狳、美洲狮及其它野兽和鸟类的罗萨斯的士兵同行。旅途中有一个印象特别使达尔文感到惊讶。
在他们到达塔巴尔康山脉的山麓那天的前夜，在山麓下不大的一块地方上降下了一阵冰雹。冰雹有小苹果那样大。士兵们一下子就找到了被冰雹打死的二十头鹿。十五只鸵鸟。达尔文也看到了刚刚扒下来的鹿皮。冰雹还打死了许多小鸟、野鸭、鹞和雷鸟。
在接近萨拉多河彼岸的布宜诺斯艾利斯时，达尔文走进了铺满碧绿如毯的良草的地方。人们向他解释说，这种草总是生长在放牧家畜的地方，因为家畜以它们的粪便来加肥土地。瓜尔基亚位于德尔蒙特这个优美的小城镇附近，可以观察到河沟边沿上分布着大量的归化的欧洲植物，例如茴香。不过与朝鲜蓟相似的西班牙蓟在南美洲繁殖得特别多。从萨拉多河起，当地植物在某些地方就完全取代了西班牙蓟灌木丛。因此，达尔文看到了赖尔在他的《地质学原理》第二卷中所说的“人类在扩展某些植物的地界线方面是最主要的活动者”这句话的具体的证明。
九月十二日，达尔文又来到了布宜诺斯艾利斯。一星期后，他开始沿着巴拉那河到圣菲镇去进行一次新的旅行。他不得不在被淫雨完全冲毁的恶劣道路上行走。在这里，在这些草原上，鼫是主要的啮齿动物，它与住在它的洞里的小猫头鹰是形影不离的伴侣。鼫通常总是把各种各样的东西拖到洞口，人们认为它这样做也许是为了在单调的草原中好辩认自己的穴洞。鼫往南只分布到里奥内格罗，因为这种啮齿目动物比刺鼠更需要丰富的植物，在粘土或沙土中挖掘洞穴。但是在土壤和植物与布宜诺斯艾利斯的土壤和植物差别很少的马尔多纳多四郊，却根本看不到鼫，因为乌拉圭河是鼫分布的终止线。在巴拉那河与乌拉圭河两河之间的地带，能经常碰见鼫，可是在乌拉圭河以东就完全没有了。所以在这种个别情况下，动物种类是为一定的环境、一定的地点而产生的看法是不正确的，因为乌拉圭河以东的条件对鼫至少要比其它地方有利。这一情况之所以使达尔文觉得很有意义，还因为他看到了限制物种散布的障碍所起的作用。不过，后来大概当他考察巴拉那河西岸地区时也会想起这些结论的。
沿途他常碰见茂密的大飞帘丛林，可是这些大飞帘还没有长到能把骑马者掩藏起来的高度，而且要想穿过大飞帘丛林，只有走过去人们踩出的小径。当地强盗曾利用这些丛林来袭击走在这些秘密小道上的旅行者。所以，对达尔文提的“这里强盗是否很多”的问题，人们给予奇怪的回答：“飞帘还没有长高”。
达尔文有时从桥上，有时搭乘大桶做成的渡船，渡过了几条小河，即巴拉那河的支流，并在去圣尼科拉斯途中的第三天，初次看到了壮观的巴拉那河及其浑浊的河水。他在提尔西罗河一带找到了一些分散的骨骼和一些巨大的箭齿象牙齿化石。船工们早就发现了这些突出地面的骨骼，但由于不会解释这种现象，就作出结论说，箭齿象是一个跟鼫一样的穴居大型野兽。从科伦达到圣菲的路上全是穿过森林。一些遭到洗劫并被毁成瓦砾和抛弃的房屋，一具吊在树上的印第安人的干尸表明，最后这段路是不安全的。达尔文于十月二日来到圣菲。他马上就感觉到这里的气候比较暖和，长满着观赏树叶的商陆树在这里明显地高于一般，出现一些仙人掌和其它植物的新品种。能碰见不少新鸟类，而且这一带地方总的特征也还是那样。在炎热的天气里，土壤都非常灼热，一缕缕暖空气袅袅上升，而蜘蛛分泌出蛛网之后，就被这些正在上升的气流托起：可以看到许多附着蜘蛛的蛛网正在飘飞。
由于头痛，达尔文在圣菲躺了两天（当地治疗方法是在两个太阳穴上各贴上一片橙树叶或一半豆瓣），随后渡过巴拉那河到东岸的圣菲巴雅达，在那里逗留了五天，研究了该地区的地质情况。他深信，在不久以前，这里是一个半淡水的海湾，河水把动物尸体冲积到这里来，换句话说，就是南美洲东岸曾经受了一次剧烈的上升。他在动物遗骸中发现了一个巨大犰狳化石甲壳，箭齿象和柱齿象的牙齿，还有一颗马牙，后来奥温认为这种马是早在欧洲马运入美洲以前就已在美洲绝种的特种马。在这次旅行中，达尔文曾听到许多关于动物在一八二七——一八三○年间的大旱时期大批死亡的叙述。这就使他能够懂得，为什么他有时一下子就挖掘出这么多的被埋葬在一块的动物。人们告诉他说，在布宜诺斯艾利斯省的北部和圣菲省的南部，所有的植物在大旱时期都旱死了，所有的河流都干涸了。鹿都聚集在院子里的水井边找水喝；鹧鸪也已渴得几乎无力飞走。死了约有一百万头牛。几千头牛冲向巴拉那河，陷在巴拉那河的沼泽地里，在那条流经圣佩得罗的河流的支流里，积满了腐烂的兽尸。接着就是洪水泛滥，沙滩和淤泥上覆满了动物骨骼。达尔文听了这些叙述后想道：“人们并不认为这是由于大洪水的作用所造成的”。
十月十二日，头痛病又犯了，达尔文决定用最放心的办法，即搭乘一只小单桅船返回布宜诺斯艾利斯。他们路过了树木众多的群岛，这里有许多水豚和以食水豚为生的猛兽美洲豹。过去人们在旅途中谈论的话题是“印第安人的踪迹”，而现在人们谈论的话题是“老虎（即美洲豹）的踪迹”。这种动物在这里特别多，它们经常在树林里袭击马、牛和人，特别是樵夫。有人说，在圣菲有一只美洲豹钻进了教堂，咬死了二名到那里去的牧师。人们不得不从上面拆掉一个墙角，从那里开枪把这只美洲豹打死。美洲豹经常用爪子从树干上一块块把树皮揭下来（当地居民认为，它们是在把爪子磨利），而达尔文也看到了美洲豹在这里呆过的这些踪迹。
达尔文在这里看到了一种与燕鸥相似的鸟，叫作剪嘴鸟。它长着一个窄条形的嘴，下半片嘴比上半片嘴长得多。达尔文看到剪嘴鸟如何用下半片嘴贴着水面迅速地飞来飞去，灵活地把它的嘴所碰到的小鱼从水中叼出来。
只是在十月二十日，他才到达巴拉那河的河口，并离船上岸，因为他怕“贝格尔”号开过去。
达尔文由于在布宜诺斯艾利斯市没有等着“贝格尔”号，在那里呆了两个星期后，就搭乘开往蒙得维的亚的邮船。十一月四日，他在蒙得维的亚找到了“贝格尔”号，该舰为了画完所有的海岸图（海岸图的资料是由一些小纵帆船收集来的），把起航日期拖延到了12月初，所以达尔文再次登岸，决定再深入到当时叫作班达奥利恩塔耳、现在叫作乌拉圭（用注入拉普拉塔河的一条大河的名字而命名）的国家去旅行一次。他这次旅行用了两个星期，即从十一月十四日到十八日。他预定要去的一个地点就是位于蒙得维的亚以西的科洛尼亚·德尔·萨克拉明托城，而他也打算从那里沿乌拉圭河上流到乌拉圭河东支流的里奥内格罗河（这是同一名字的另一条河）沿岸的小村落梅塞德斯去，然后从那里径直返回到�