斯去。他又用了一些时间在彭塔阿尔塔收集化石。他在约有1.5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。这些大小同大象或犀牛一样的动物，未必能像现代树懒科一样爬上树去，但它们能用后肢站立起来，能靠像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，这些遗骸还是新鲜的，并且在和许多贝壳一起沉积到砾石里面去的时候，还被韧带联系着。因此，应该认为，这些遗骸是属于很晚的第三纪期的。
达尔文在给亨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。他后来给亨斯罗写道：“我被您把所有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。
为什么我这样担心呢？因为一部分骸骨是从含有现代贝壳的砾石中挖掘出来的，而其他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。”
毋庸置疑，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，所以达尔文不得不对赖尔关于有机世界论断的正确性特别怀疑。
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，它有像那样大；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，其部位和儒艮和海牛一样。”因此，有那么多目的动物的特征兼容于该动物的身上。他还指出，在沙漠里最常见的诺丘鸟，按其习性和外貌来说像田鹬和鹌鹑。
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辨认出它来。
他开始注意到了一些彼此相似的物种，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像炉灶或蜂窝一样的巢，而后者则是把巢筑在通入地下6米之深的筒形洞穴的底部。
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的北面地方才碰见过。这三种中的每一种都要比其他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达尔文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，达尔文必定也注意到了各种动物都长有不同类型的保护自己的东西。比如，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，一旦遇到危险它就像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，而只能使它像球一样在地上滚动。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，否则它就会马上钻进松软的土里。他还碰见过蜥蜴，这种蜥蜴栖息在接近海岸的沙滩上，它身上有多种颜色的斑点，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的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。
8. 植物的地界线
9月8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1000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。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20头鹿、13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肥沃土地。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。
9. 限制物种散布的障碍
9月12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，生活在这些草原上，■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。
■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辨认自己的穴洞。■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■，因为乌拉圭河是■分布的终止线。在巴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■至少要比其他地方有鼯利。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。后来大概是他考察巴拉那河西岸地区时也会想起这些结论的。
沿途他经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，人们给予奇怪的问答：“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■一样的穴居大型野兽。达尔文于10月2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他植物的新品种。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。
10. 水
由于头痛，达尔文在圣菲躺了二天，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，箭齿兽和柱齿兽的牙齿，还有一颗马牙。
这颗马牙，后来奥温认为是早在欧洲马运入美洲以前就已在美洲绝种的特种马的牙齿。在这次旅行中，达尔文曾听到许多关于动物在1827—1830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100万头牛。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水流里，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。”
11. 美洲豹和剪嘴鸟
10月12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，叫做剪嘴鸟。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。
12. 绝灭动物的坟墓
达尔文由于在布宜诺斯艾利斯市没有等着“比格尔”号，在那里呆了两个星期后，就搭乘开往蒙得维的亚的邮船，11月4日，他在蒙得维的亚找到了“比格尔”号。该舰为了画完所有的海岸图，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，现在叫作乌拉圭的国家去考察一次。他这次考察用了两个星期，即从11月4日到18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蒙得维的亚。
刚一上路，他就不得不乘小船多次渡过流入拉普拉塔河的河水横溢的河流。使他感到惊奇的是，完全不习惯于游泳的马却很容易地游过一些达500米之宽的河流。由于最后几次在陆地旅行时所见到的平原都是极为平坦的，所以现在他看到的地方就呈现出高低不平的丘陵状。许多小溪和碧绿繁茂的草原使风景更增添了诗意。达尔文第三天到达了科洛尼亚·德尔·萨克拉明托。在附近的畜牧场里，达尔文感到惊奇的是一种样子像狮子狗的本地牛“尼阿塔”。达尔文指出，属于这种奇特品种的动物只能食取长得很高的草类，所以在大旱期间，它们由于上唇短而不能食取长得很矮的草类，就轻易地死掉了。
达尔文在走到清澈的河水迅速流向南去的壮丽的乌拉圭河岸时，便向北拐去。他不得不骑马穿过一望无际的、常常高过骑马者头顶的飞帘丛和有马背那么高的西班牙蓟丛。因为牲畜很容易在飞帘丛中丢失，所以这里特别好的畜牧场都密密地坐落在没有飞帘的低湿河谷的地方。达尔文终于到了乌拉圭河的支流里奥内格罗河。从山上一眼望去，这条河流的风景美丽如画。它又宽又深，水流湍急，从悬崖峭壁的山麓绕行过去，在它拐弯处的外面有一条森林带，而在地平线的远处都是绿茵茵的草原。
达尔文在从梅塞德斯返回的途中，又偶然发现了一些古生物残骸：
在这里他也挖掘出一部分磨齿兽的头骨、箭齿兽的头骨和几片大犰狳的甲壳。一些地方的名称——兽河和巨兽山也表明，整个国家都是这些绝灭动物的坟墓。
13. 淡水栖甲虫和陆栖甲虫
达尔文回到蒙得维的亚，一个星期后搬到“比格尔”号上，“比格尔”号上完水并曳拖上从洛乌那里买来的“埃德文切尔”号纵帆船，于12月7日往南朝巴塔哥尼亚方向驶去。
如果不把一望无际的无数群白蝴蝶向“比格尔”号铺天盖地飞袭而来这件事算在内的话，那么可以说，这次航行是一帆风顺的。在离哥连德角不远的地方，被达尔文撒到海里的一张小网捞取了许多在海中浮游的活甲虫，其中一部分是淡水栖甲虫，一部分是陆栖甲虫。达尔文把这种现象解释为：有一条来自淡水湖的小河在离哥连德角不远的地方流进海里。
14. 从采集家、收藏家到博物学家
12月20日，“比格尔”号驶进了希望港口，于是在达尔文面前展现出一片真正的荒漠，在荒漠的班岩块体的上面展现了一片辽阔的平原，混杂有淡白色的泥土的圆形砾石，长着棕褐色粗硬的草的寥寥无几的地块，多刺的灌木丛覆盖在它的上面。食物、植物和动物奇缺是该荒漠的主要特征。从一些地方名字如“饥饿港”就已表明这一点。然而达尔文10月24日在这里的无数羊驼中还是射到了一只。这只羊驼除了内脏以外，净重70公斤。达尔文在《航海日记》中记道：“所以，我们就有了供大家过圣诞节用的鲜肉了。”
就这样，达尔文在“比格尔”号上的旅行生活又过去一年。他已茁壮成长为一个博物学家和旅行家。物种起源问题也就愈来愈广泛地在他面前展开了。恰恰在南美洲，有如此之多的贫齿目化石的发现，许多邻近物种的地理分布，对于动物的绝灭、动物的适应、动植物的相互斗争的观察，所有这一切都在为怀疑赖尔对物种所持的观点的正确性提供根据。达尔文在这一年仍继续研究南美洲的地质情况。他的研究工作经常是在困难的环境中进行的，要有十分耐心、孜孜不倦和坚韧不拔的精神，要有做出正确判断的卓越才能，要有善于博得当地居民信任的本领。如果说他在学生时代作为一个采集家、收藏家和猎人就已初步表现出了这些品质的话，那么现在他已锻炼成为一个善于思考、善于给自己提出问题、并且设法解决这样或那样问题的博物学家了。