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一八七六年，达尔文又发表了一部植物学著作《植物界中异花受精和自花受精的作用》，书中发展了他较早期的著作（《兰科植物》等著作）中发挥的思想，认为异花受精比自花受精对植物更有利。这部著作是从六十年代中期一次偶然观察到的现象开始的。他曾用两种柳穿鱼的种子种了两小畦，一种是异花受精收获的种子，另一种是自花受精收获的种子。两个品种的种子在同一天出芽，可是第一个畦里的苗比第二个畦里的苗整整高出一倍。这使达尔文无比吃惊。他以为，提高由杂交得到的植物的生命力对于在改变生活条件下的植物特别有用，因为在杂交情况下，通常在不同条件下生长的植物的成分混合起来了。在这部著作里，也有关于性的起源的见解。他认为性是逐渐产生的，最初起自两株差别极小的、一株同另一株结合进行生殖的。
一八七七年，达尔文出版了《同种植物的花的不同形态》一书，书中他汇总了自己早期发表在《林耐学会会报》上的关于花的同种二型性——关于报春花、亚麻和千层菜的文章和其他文章，并增添了许多新材料。例如，在这里他就分析研究了不开花的、永远是自花授粉的闭花受精花。他分析后得出的最主要的结论是，最完全的花只能是由昆虫授粉的花，而春天开花的、小型的不完全的、自花授粉的花，只是为异花授粉的一代提供足够数量的种子。
现在谈谈达尔文的最后一部巨著。我们已经说过，还在他一生活动的早期，即一八七三年，达尔文在伦敦地质学会就宣读了一篇不长的关于在蚯蚓的帮助下腐植层（腐植质）的形成的札记。并且也说过，这篇著述的主旨是他的舅父乔赛亚·韦季武德告诉他的。达尔文当时指出，草地上的物体从土壤的表面沉到草根下面去，是由于物体下面的泥土被蚯蚓吞吃掉，经过蚯蚓的肠管，作为粪便被排泄到草地表面上来的结果。达尔文在他一生的晚年，一八八○——一八八一年，又重新谈到了这个问题，决心更精确地观察蚯蚓的生活方式，更精确地确定蚯蚓在一定时间内排泄到某一小块地面上来的粪便的重量和体积。他在自己的工作室里把蚯蚓放在带土的瓦盆里，对蚯蚓的习性观察了好多个月。
1880年，达尔文的小儿子贺拉斯同法勒的女儿结婚了。法勒主持在埃宾杰尔发现的罗马别墅遗址的发掘工作。达尔文在法勒的协助下了解了这个发掘地点，因为他坚信，覆盖别墅地面和部分断壁残垣的土壤是蚯蚓的活动造成的。这迫使他也去注意在英国进行的罗马文化遗迹的其他发掘地点，并着手比较精确地计算出残余的地基被一定厚度的腐植层复盖时间的长短。发掘中找到的有罗马皇帝图像的钱币，准确地表明别墅被毁和被废弃的时间，从而比较容易地算出蚯蚓的工作速度。看来，达尔文这时已经很难亲自到所有这些地方去了，因为，从他这本著作行文中可以看出，积极参加测定和考察工作的是他的儿子——威廉、弗朗西斯和贺拉斯。
这段工作的结果，产生了达尔文最后一部写得很生动的巨著——《由蚯蚓活动形成的壤土腐植层，反对蚯蚓生活方式的观察》。这部著作于一八八一年十月十日出版，并且取得了达尔文完全预料不到的成就。一八八二年二月四日，他还写信给安东尼·里奇说：“我被几乎是接连不断地涌来的、谈这个题目的信件压得喘不过气来。大多数来信是愚笨的，又是满怀热情的，然而有一些却包含着有价值的事实，这些事实我昨天看‘第六个一千册’的校样时就用上了”。这本书在出版后的三年里共卖出七千五百册，这个数字超过了这个时期《物种起源》的销售数。
弗朗西斯·达尔文说：“这本书在广大公众中所获得的成就是不难说明的。这样广泛、新颖和通俗易懂的结论由于是从研究这些尽人皆知的生物中得出来的，并以毫不懈怠的毅力孜孜不倦地加工整理而成的，所以就能吸引许多读者。”一位评论者指出：“在多数人心目中……蚯蚓简直就是一种瞎眼的、迟钝的、没有感觉的和粘粘糊糊的令人生厌的环节动物。达尔文先生为它的特性恢复了名誉。蚯蚓立刻就成了有理智的和起有益作用的东西了。它能造成巨大的地质变更，能挖平山坡……是人类之友……和古迹保护协会的一名会员。”
的确在该书的前两章里，达尔文收集了大量新的、生动的对蚯蚓的生活方式的观察资料。他特别注意它们的半水性，以及它们在夏季土壤干燥的时候和冬季土壤封冻的时候尽量特别深地钻入泥土中去的现象。他指出它们的夜间生活方式是习惯于躺在接近地面的洞穴里，这就使鸟类能把它们大批消灭掉。他研究了它们对各种刺激的反应，并确认它们的感觉器官中触觉和它们为找到各种芳草食料所必需的嗅觉最为发达。
他研究过蚯蚓吃的各种食料，指出它们是杂食性的，研究过它们的消化。他尤其注意蚯蚓堵塞入洞口的现象，为堵塞洞口。它们把各种各样的物体拉到洞里，或者用小石子挡住洞口。达尔文运用罗马内斯（热心的达尔文主义者之一，后来写了《动物的智慧》一书）对动物的“智慧”下的定义，即只有在动物基于自身的经验而本身得以改进的时候，我们才能承认动物有不容置疑的“智能”，观察了蚯蚓是怎样把树叶拖进洞去和蚯蚓平常总是拖住叶子最容易进洞的那一端的现象，从而承认了蚯蚓具有“智慧”（对此，评论者也以开玩笑的方式加以强调）。达尔文认为这就是蚯蚓本身的经验所致。然而，从这个时期他写给罗马内斯和弗朗西斯·哥尔顿的书信里可以看出，他对这条结论是十分怀疑的。特别使他惊讶的是，在他工作室的瓦盆里的蚯蚓，也干起它的拖树叶进洞的活儿来，并堵起洞来，不过要比在自由天地里干得粗糙得多。
他考察过蚯蚓挖洞的方法（它们用身体的前端把土推开，并把特别结实的泥土吞下去）和洞的深度。
第三章，他专门用来写测定蚯蚓抛到地面上来的泥土量的情况。他采用两种方法来做：一是测定地面上的物体埋下去的速度；二是较精确地测定一定时间期限内被抛出的泥土的重量。当然，埋下去的速度取决于垫在下面的岩层的坚实程度，当地的蚯蚓数量等等。可是，物体下陷的速度几乎到处都一样，每年平均约五分之一英寸。他也研究了大石块埋入土里的速度较慢的现象。在测定蚯蚓一年抛到这块面积上来的粪便重量的时候，他发现，在一英亩地上一年要摊到七·五六吨干土；如果把这个数量的泥土均匀分布开，在各种性质的土壤中就有0。00—0。1429英寸厚。
第四章，达尔文用来说明旧建筑物的埋没情况，举出许多在发掘地开采出来的土壤剖面作例子。在这些非常有趣的考察结论中有一条是，蚯蚓不光是使得建筑物的地面铺石和墙壁下陷（因为，蚯蚓把泥土从这些废虚下面弄走了，因此剩下的泥土塌落），它们还能出色地穿通地面的混凝土，甚至穿通厚厚的墙壁内的、把建筑物的一块块石头互相连接在一起的混凝土，而打出通道来。这样，蚯蚓穿透地面把粪便排泄到建筑物遗址上面来，把遗址越埋越深。因此，所有的物体几乎都以同样的速度下降和下沉。
件件事实都经过达尔文全面而彻底的考察，正象他把校样的条件寄给卡鲁斯教授翻译时，写信对他说的那样：“这个课题对我来说是一种爱好，我对它精雕细刻，也许精细到了发疯的程度”。
在第五章和第六章里，达尔文在作出蚯蚓参与破坏地壳表层的结论时，也指出，风雨和江河激流对于带走山上的岩石，卷走土层所起的作用。他强调指出，流水和海水在搬走极小的微粒上最起作用。因此，蚯蚓把土疙瘩弄碎，弄成圆形，这就促使把它们搬走。
我不打算进一步谈这两章的细节，我只指出，达尔文在结束语中再次谈到，蚯蚓在地壳构成史上的重要性：真的，再过若干年，蚯蚓藏身的整个地表层会通过它们的躯体，受到机械的和化学的耕耘。他说：“蚯蚓用最好的办法为须根植物的生长和任何一个属的种子植�