Tuesday, 5 March 2019

Leopod von Buch's Description of the Canary Islands impressed the young Charles Darwin

Darwin's Notebook B (1837-38), on the transmutation of species, states:
"Von Buch. — Canary Islands, French Edit. Flora of Islds very poor. (p. 145) 25 plants. St. Helena without ferns, analogous to nearest continent: poorness in exact proportion to distance (?) & similarity of type (?)" (Darwin 1837-38, p. 156)

"I can understand in one small island species would not be manufactured. but why they should be manu Does it not present analogy to what takes place from time? Von Buch distinctly states that permanent varieties become species p. 147, p. 150, not being crossed with others. — Compares it to languages. But how do plants cross? — — admirable discussion." (Darwin 1837-38, p. 158)
Leopold von Buch, Wikimedia commons, public domain

Leopold von Buch is undoubtedly a very important predecessor of Charles Darwin. It is, therefore, interesting to take a closer look at Buch's statements that influenced Darwin. Darwin's notes in his Notebook B (see quotes above) relate to Physicalische Beschreibung der Canarischen Inseln (Leopold von Buch 1825, p. 130 and 133f), which Darwin read in its French translation by C. Boulanger, Description Physique des Iles Canaries (Léopold de Buch 1836, p. 144f + 147ff). As German is my mother-tongue, I will depart from the original German passages and translate them into English.
"Der bekannte französische Naturforscher Du Petit Thouars fand auf der Insel Tristan d'Acunha in 37°21' südlicher Breite, und deren Spitzen sich in die Wolken verlieren, von phänerogamen Pflanzen nicht mehr als 25 verschiedene Arten, von denen einige an das Cap, andere an das beinahe gleich weit entfernt gelegene Amerika erinnern, und in St. Helena steigt ihre Anzahl, nach Roxburgh's (sic) Catalog, ebenfalls auf nicht mehr als 36 Arten." (von Buch 1825, 130)

The famous French naturalist Du Petit Thouars discovered no more than 25 species of phanerogamous plants on the island Tristan d'Acunha in 37°21' southern latitude, whose peaks trail off into the clouds, some of them are redolent of the Cap and others of the almost equally distant America. And on St. Helena their number rises to no more than 36 species according to Roxburgh's catalogue. (My translation)
The next passage from Buch (1825, 133f or 1836, 147ff) seems odd in that Buch first describes a process of species transformation on continents and thereafter seems to describe the identical process in closer detail for islands, yet he separates the two descriptions by the sentence "Nicht so auf Inseln" (Not so on islands), as if he was about to propose a very different process for islands. The only difference, however, is that the varieties on continents need to depart from each other spatially to vast distances, whereas the same isolation is supposed to be possible on much smaller spatial scales on islands.
"Die Individuen der Gattungen auf Continenten breiten sich aus, entfernen sich weit, bilden durch Verschiedenheit der Standörter (sic), Nahrung und Boden Varietäten, welche, in ihrer Entfernung nie von anderen Varietäten gekreuzt und dadurch zum Haupttypus zurückgebracht, endlich constant und zur eigenen Art werden. Dann erreichen sie vielleicht auf anderen Wegen auf das Neue die ebenfalls veränderte vorige Varietät, beide nun als sehr verschieden und sich nicht wieder miteinander vermischende Arten. Nicht so auf Inseln. Gewöhnlich in enge Thäler oder in den Bezirk schmaler Zonen gebannt, können sich die Individuen erreichen und jede gesuchte Fixirung einer Varietät wieder zerstören. Es ist dies ungefähr so, wie Sonderbarkeiten oder Fehler der Sprache zuerst durch das Haupt einer Familie, dann durch Verbreitung dieser selbst, über einen ganzen District einheimisch werden. Ist dieser abgesondert und isolirt, und bringt nicht die stete Verbindung mit andern die Sprache auf ihre vorige Reinheit zurück, so wird aus dieser Abweichung ein Dialekt. Verbinden natürliche Hindernisse, Wälder, Verfassung, Regierung, die Bewohner des abweichenden Districts noch enger, und trennen sie sie noch schärfer von den Nachbarn, so fixirt sich der Dialekt, und es wird eine völlig verschiedene Sprache. —
     Deswegen eben, ist es so wichtig, den Standort genau anzugeben, und zu bezeichnen, an welchem die Pflanzen auf den Inseln sich finden. Er hat fast jederzeit etwas Eigenthümliches. Ist er durch natürliche Hindernisse, durch Bergreihen, welche mehr scheiden, als bedeutende Entfernungen über dem Meer, von andern Orten sehr getrennt, so kann man immer dort ganz neue, in anderen Theilen der Insel nicht vorkommende Pflanzenarten erwarten. Vielleicht hat ein glücklicher Zufall, durch eine besondere Verbindung von Umständen den Saamen über die Berge gebracht. Sich selbst an der abgeschlossenen Stelle überlassen, wird dann auch hier im Laufe der Zeiten die aus den neuen Bedingungen des Wachstums entstandene Varietät zur eigenen Art, welche sich immer mehr von ihrer ersten ursprünglichen Form entfernt, je länger sie ungestört in dieser eingeschlossenen Gegend erhalten wird." (von Buch 1825, p. 133)

On continents, the individuals of a genus spread, depart far from each other, develop through the differences in the location, nutrition and soil varieties which, in their distance, never cross with other varieties and thus never get drawn back to the main type, eventually get constant and become their own species. They may then reach on another route, again, the also altered previous variety, both now as very different species that do no longer mix with each other. Not so on islands. Usually banished in steep valleys or narrow zones, the individuals can reach each other and destroy each sought fixation of a variety. This is similar to the oddities or mistakes in language that are first propagated by the head of a family and then, spread with the family itself, become native to a whole district. If the latter is separated and isolated, and if the first contact with others does not bring the language back to its previous purity, then the deviation will become a dialect. If natural barriers, forests, constitution, government connect the inhabitants of the deviant district and separate them even sharper from the neighbors, then the dialect will get fixed and it will become a completely different language. —
     Therefore, it is important to indicate the location/site/habitat exactly and to specify on which ones the plants on the islands can be found. It [the location] almost always has something peculiar. If it is isolated from other locations by natural barriers, mountain ranges, which separate more than considerable distances over the sea, then one can expect to find new plant species that do not occur in other parts of the island. Maybe a lucky coincidence has brought the seeds over the mountain range by some special combination of conditions. Left to their own in the isolated location, the variety that develops because of the new conditions of growth will, in the course of time, become an own species which departs the farther from its first original form the longer it remains undisturbed in this isolated area. (My translation)
The next passage from Buch (1825, 134 or 1836, 149) is significant because it shows that Buch subscribed to the old doctrine that the conditions of life (e.g., soil, climate) cause variation (though it remains open whether Buch thought of it as a teleological/Lamarckian process or not), and it illustrates the lack of natural selection from Buch's scheme. This is important, because claims of Darwin's plagiarism or dishonesty tend to mix up the different parts of evolutionary theory. 
[...] welche Verschiedenheit in dem Pyrethrum, und dabei solche Aehnlichkeit, dass man sehr leicht geneigt wird, alle Arten dieser Gattung aus einem gemeinschaftlichen Stamme entsprungen zu glauben! Diese verschiedenen Arten finden sich fast nirgends vereinigt, sondern fast jede ist an ihr eigenes Thal, oder an ihren eigenen District gefesselt. Auch die Verschiedenheit der Cinerarien ist nicht so groß, dass man sie nicht für Erzeugnisse der Insel selbst halten könnte, welche durch Verschiedenheit des Standortes, Bodens und des Clima bewirkt worden sind." (Buch 1825, 134)

[...] what difference in the Pyrethrum, and what similarity at the same time, that one is easily inclined to believe that all these species arose from one stem! These different species were almost nowhere found together, but each is bound to its own valley or its own district. The difference between Cinerarien is also not too big to regard them as products of the island itself, which were caused through differences in the location, soil and climate. (My translation)
The realization that mutation and recombination are (mostly) independent of conditions of existence is a much later insight and Darwin also subscribed to this doctrine. However, he thought of this variation as non-teleological (non-Lamarckian). He even began The Origin of Species by stating the central tente of this doctrine: "WHEN we look to the individuals of the same variety or sub-variety of our older cultivated plants and animals, one of the first points which strikes us, is, that they generally differ much more from each other, than do the individuals of any one species or variety in a state of nature. When we reflect on the vast diversity of the plants and animals which have been cultivated, and which have varied during all ages under the most different climates and treatment, I think we are driven to conclude that this greater variability is simply due to our domestic productions having been raised under conditions of life not so uniform as, and somewhat different from, those to which the parent-species have been exposed under nature." (Darwin 1859, p. 7)

The last section of Buch (1820 134f or 1836, 149f) was significant for Darwin (1837-38), because Buch related the rarity or abundance of certain plant species on islands to the facilility with which their seeds can be transported.
"In solchen Gründen mag wohl die Ursache liegen, warum die ,,Compositae" einen so besonders hervorstechenden Theil der canarischen Flora bilden. Es ist mehr als der siebente Theil der ganzen Zahl ursprünglicher Pflanzen. In Nordafrica ist es nur der neun und zwanzigste Theil. Der durch den Pappus geflügelte Saamc kann wohl leichter weiter geführt werden, als der weniger bewegliche Saame anderer Arten. — An der Schwierigkeit dieser Fortführung mag es liegen, warum an den Küsten der canarischen Inseln noch nie ein Eryngium gesehen worden ist, da doch die atlantische Flora davon acht verschiedene Arten aufführt, und selbst noch auf den nächsten maroccanischen Küsten von dieser Gattung vier verschiedene Arten wachsen. — In dieser Schwierigkeit mag ebenfalls der Grund liegen, warum die Leguminosen in der canarischen Flora so weit in dem Verhältnifs zurückbleiben, welches ihnen die Natur in diesen Glimaten bestimmt zu haben scheint. Sie bilden wenig über den dreifsigsten Theil der ganzen Masse, in Nordafrica hingegen den neunten Theil. — 
      Dagegen scheint den Semperviven auf diesen Inseln ein besonders günstiges Vaterland geworden zu seyn. Fast jedes Thal kann von ihnen eine neue Art aufweisen, und wahrscheinlich hat man sie noch lange nicht alle entdeckt. Von allen Arten der Semperviven enthalten die canarischen Inseln 4/7, und zu den dreizehn, die man vorher schon kannte, hat Christian Smith noch acht ganz neue Arten hinzufügen können. —" (Buch 1820, 134f)

In such reasons my lie the cause why the "Compositae" form such a prominent part of the canarian Flora. It is more than the seventh part of the total number of aboriginal plants. In Northafrica it is only the twenty ninth part. The seed, which is winged through the pappus, can be more easily taken afar than the less mobile seeds of other species. — This difficulty of dispersal may be the reason why no Erygium has evver been seen at the beaches of the Canary islands, despite the fact that the Atlantic flora features eight different species of it, and even on the next Maroccan beaches four of them can be found. — This difficulty may also be the reason, why the leguminoses lag behind so strongly in their proportion of the canary flora, which nature seems to have destined for them in similar climates. The form less than a thirteenth of the whole mass, in comparison with a ninth in Northafrica. —
      Conversely, the Sempervivens seem to have found a particularly favourable fatherland. Almost every valley has an own new species of them, and they are probably not all discovered yet. Of all Sempervivens, the Canary islands contain 4/7, and Christian Smith added another eight ne species to the thirteen that were already known. —" (My translation)