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赖尔在他的《地质学原理》第一卷中首先证明，由于大陆和海洋的轮廓发生了变化，气候也要发生缓慢的、但又是巨大的变化；其次，在弄清了河流、喷泉以及三角洲、湖泊和江湾的涨潮及退潮的破坏作用和建设作用之后，他指出，古代沉积物同现代沉积物具有相同的性质。因此，不需要了解沉积物具有什么样的力量；第三，他对维苏威和埃特纳这类火山锥体进行考察后证明说，这些火山锥体是无数次火山喷溢的结果，它们是由流出的溶岩层、喷出的火山灰和溶渣堆积成的，那些较古老的火山口也是以这种方式形成的，即使在过去，火山所起的作用也和现在相类似；第四，他表明，在海洋沉积物和淡水沉积物中，在火山灰和风吹来的沙子中，即使现在也埋藏着一些有机沉积物的话，那也不能认为所有的代石都是在发生某些灾变时被毁灭的；第五，他把造山作用看作是地面缓慢的长期的震动，这种过程即使是现在我们也可以在斯堪的纳维亚半岛观察到。这就是达尔文在旅行开始时所阅读的那本书的内容。
当“贝格尔”号通过热带时，达尔文趁风和日暖的天气，开始用一个一米多深的小网来捕捞浮游生物，这个小网是用破布做成的，破布被固定在半圆式的拱形木上。他们把这个小网从船尾往后撒开，把它拖在船后边，这样，小网就可捕获大量形状精巧和色彩丰富的微生物。达尔文在《日记》中写道：“为了这样一个微不足道的目的而创造出了这么多的美景，这不能不使人感到惊讶”。他花了一整天的时间来清理自己的捕获物，这使负责管理船的清洁和美观的韦克姆上尉大为不满。把所有这些小动物（用韦克姆的话说，是“一堆使人讨厌的垃圾”）拖到甲板上来，当然是有碍于甲板的卫生。所以上尉愤怒地对达尔文说，如果我是舰长的话，那我早就把你和你那堆使人讨厌的垃圾一起扔到海里去，因为只有博物学家才把这些玩艺儿看作宝贝，用心观察、分析和研究。不过这种抱怨并没有妨碍上尉和这位博物学家之间建立最密切的关系，所以达尔文指出，他在“贝格尔”号的所有旅伴中，除了斯托克斯和金克之外，就最喜欢韦克姆了。
一月十六日，“贝格尔”号在佛得角群岛中最大的岛普拉亚港停泊下来。虽然从海面上望去，该港的四周呈现出一片荒凉，虽然达尔文担心自己会对洪保德所描述的、他曾为之赞叹不已的热带风光感到失望，但是当他一上岸，走进长有罗望子、芭蕉树和棕榈树的河谷时，就听到不熟识的鸟儿在啼鸣，看到新奇的昆虫围绕着新开的花朵在飞舞，他感到这是对自己所经受的一切艰难和不幸的补偿。他在日记中写道：“这一天对我来说是永远不能忘怀的，我就象一个瞎子重见光明一样。我为我所见到的东西而倾倒，我对自己的印象无法准确地理清。”
在这里，在这个陌生的环境里，他坐在退潮后所出现的海水洼附近的溶岩的底下，可以看见新生的珊瑚。当灼人的阳光照射着周围的一切时，他在研究圣地亚哥岛的地质剖面图、想起了他不久前读过的赖尔的《地质学原理》第一卷。他曾试图把赖尔的一些新原理运用到圣地亚哥岛的地质上来。搞清楚圣地亚哥岛的地质并非那么困难。达尔文说：“一股溶岩在海底奔流、海底上面布满了一层贝壳和珊瑚的碎片，这些贝类和珊瑚凝结成坚硬的白色岩石。而后，整个岛便隆起在海面之上。但是这个白色岩石线使我看到了一个重要的事实，这就是喷火口周围的土地后来都沉没了，这些喷火口当时都是起作用的，不断喷射出一股股新的溶岩。”
达尔文由于感到把赖尔的基本思想运用于圣地亚哥岛的地质上是件很容易的事，所以他一定认为赖尔的基本思想要比流行于美国的灾变论者们的地质学思想更为优越。当时他想，他将对他所要访问的各国的地质情况都要加以分类整理，他能够收集到够他写整整一部地质书的大量资料。这个想法“使他高兴得手舞足蹈”。
接着达尔文在这个岛光秃秃的平原上，一连游览了三天。这里到处都布满了一堆堆晒焦的岩石。三天的游览使达尔文得到了极其丰富的收获。他已经被这新颖的热带大自然完全吸引住了，以致这三天的时间使他觉得无限的长，给他留下了很多的印象。
“贝格尔”号在这里停泊了三个星期。达尔文怀着巨大的兴趣进行了自然史考察。除了地质学之外，使他同样感兴趣的还有：热带植物，即棕榈树、非常粗的波巴布树（他同菲茨·罗伊舰长和军官们一起准确地丈量这种树的粗度）、香蕉树、甘蔗、咖啡树和大量的鲜花；各种鸟，其中许多鸟色彩非常鲜艳；昆虫；色彩也很鲜艳的海生动物，如海绵和珊瑚；还有其他一些动物，如海兔和章鱼，他常沿着海岸观察这些动物的习性并细心加以收集。有时候，他一连几天坐在船舱里研究所有这些生物，群岛上的居民也使他很感兴趣。每逢人们谈起黑人时，他总是充满好感，他特别注意黑人儿童或混血儿童的智力和很爱穿戴、生性愉快的黑人姑娘。
旅行一开始，他就在考察方面表现出敏锐的观察力和认真仔细的特点：他用湿度表对表面上估计的空气包含水蒸汽的浓度作了测量，结果精密仪器表明，空气的干燥程度要比表面上估计的高得多；他注意到由于这里经常刮贸易风，所以金合欢树树梢都向一面弯曲；他把沉积在桅杆顶端风向旗旗布上的灰尘加以收集。这种灰尘原来是从遥远的非洲海岸刮来的，后来爱伦堡教授对它进行研究，发现里面有原生生物的硅质甲壳。
达尔文写信告诉父亲说：“日子过得愉快极了，确实没有比这更愉快的了；我忙得很，这种忙既是一种职责，又是一件很大的乐事。自从我们离开特纳里夫岛以后，我认为我没有闲过半小时。”
因此，达尔文在佛得角群岛所度过的三个星期，都排满了他以博物学家的身分而进行的活动。
达尔文在大西洋之中的一个不为人知的小岛——圣保罗岛的岩礁旁再次登陆。从“贝格尔”号上放下了两只小船。一只由斯托克斯驾驶去调查岩礁，以便把岩礁画到地图上；另一只由韦克姆和达尔文驾驶；韦克姆是去打鸟的，达尔文则是去研究地质和自然史的。达尔文在研究看来是由岩礁上的鸟粪层形成的特别稠密的浮渣过程中，再次表现出了他独特的求知欲。他发现只有两种根本不怕人的鸟，可以用地质锤来打它们，这两种鸟就是管鼻鹱和燕鸥。达尔文认定，这些荒无人烟的岛屿上的第一批移民，是一些寄生昆虫和靠吃鸟的羽毛为生的壁虱。他进行了一次很有趣的观察：在每个管鼻鹱的巢旁都放着一条小鱼，似乎是雄管鼻鹱衔来给雌管鼻鹱吃的，只要把雌管鼻鹱从巢中吓跑，马上就出现几只大蟹把小鱼偷走，而有时可能把小鸟从巢中偷走。
“贝格尔”号在继续前进的航程中越过了赤道，当时按习惯举行了迎海神的仪式，达尔文在《日记》中对此作了如下的描述：“我们越过了赤道。我受到了一次使人厌恶的剃面手术。今天早晨，快到九点钟时，我们这些可怜的新手，共有三十二人，一起被集合在下甲板上。舱口被关着，因此我们大家都处在黑暗之中，感到非常闷热。后来，有四个海神的将军向我们走来。他们把我们逐个地带到甲板上去。我是第一个被带上去的，因此容易敷衍过去。但我毕竟认为这种水上的仪式是令人极不愉快的。在走上去以前，有一个海将扎住我的双眼，把我带了上去。接着他们用一桶桶水从四面八方哗哗地倒在我的身上，然后就把我放在一块木板上面。这块木板可以很容易地被翻转到一个盛满了水的大浴盆里。在这里，他们用柏油和颜料抹在我的脸上和嘴上，并且用一个粗糙的铁环刮去我脸上的一部分涂料。在听到规定的信号以后，他们就把我来个倒栽葱翻进水里。接着有两个人按住了我的身体，把我浸在水里。最后，谢天谢地，他们把我放开。在其他的人当中，有许多人受到的对待要比我难堪得多：往他们脸上涂的那些脏东西也塞进了他们的嘴里。这时候，整个军舰全都变成了澡堂，水象小河一样向四面八方流开来。当然，舰上的所有人员，甚至连我的舰长在内，全身都湿透了”。
美术家埃尔描绘“贝格尔”号上这一情景的一幅图画至今还