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Apesar de lutas contra a doença durante os últimos vinte e dois anos de sua vida, os trabalhos de Darwin continuaram. Publicado ''A Origem das Espécies'' como um ''[[abstract]]'' de sua teoria, ele prosseguiu com experimentos, pesquisa e escrita de seu "grande livro". Ele cobriu desde a [[Evolução humana|descendência do homem]] pelos primeiros animais até a evolução das sociedades e habilidades mentais, além de explicar a beleza e diversidade da natureza selvagem em estudos pioneiros sobre plantas.
 
Inquéritos sobre a [[polinização]] de insetos levou a produzir ensaios em 1861 sobre o estudo de [[orquídea]]s selvagens, mostrando a adaptação de suas flores para [[Síndrome floral|atrair mariposas específicas]] para cada espécie e assegurar a [[heterose|fertilização cruzada]]. Em 1862, no livro ''[[Fertilisation of Orchids]]'', deu sua primeira demonstração detalhada do poder da seleção natural para explicar as complexas relações ecológicas, demonstrando previsões testáveis. Com sua saúde deteriorada, Darwin ficou confinado em sua cama em um quarto cheio de experimentos para prever o movimento do crescimento de [[Vitis|videiras]]..<ref>{{harvnb|van Wyhe|2008b|pp=50–55}}</ref> Recebeu visitantes admirados por seu trabalho, incluindo [[Ernst Haeckel]], um zeloso preponente do darwinismo incorporado ao [[lamarckismo]] com o idealismo de [[Goethe]].<ref>{{cite web |url=http://www.darwinproject.ac.uk/correspondence-volume-14 |title=Archived copy |accessdate=2009-03-06 |deadurl=bot: unknown |archiveurl=https://web.archive.org/web/20100605110511/http://www.darwinproject.ac.uk/correspondence-volume-14 |archivedate=5 de junho de 2010 }} Cambridge University Press. Retrieved 25 de junho de 2012</ref> Wallace continuou receptivo, apesar de se virar cada vez mais para o [[espiritualismo]].<ref>{{harvnb|Smith|1999}}.</ref>
 
O livro de Darwin ''[[The Variation of Animals and Plants under Domestication]]'' (1868) foi a primeira parte do seu planejado "grande livro", e incluía sua hipótese falha da [[pangênese]] ao tentar explicar a [[hereditariedade]]. Vendeu bem em um primeiro momento, apesar do tamanho, e foi traduzido para várias línguas. Ele escreveu a maioria da segunda parte, sobre seleção natural, mas permaneceu não publicado durante sua vida.<ref>{{Harvnb|Freeman|1977|p=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=A1&pageseq=123 122]}}</ref>
[[Ficheiro:Man is But a Worm.jpg|200px|miniaturadaimagem|direita|[[Almanaque]] da ''[[Punch (revista)|Punch]]'' de 1882, publicado pouco depois da morte de Darwin, caracteriza-o no meio do caos evolutivo de uma forma primitiva até um cavalheiro vitoriano com o título "o homem é apenas um verme."]]
[[Charles Lyell|Lyell]] popularizou a pré-história humana, e [[Thomas Henry Huxley|Huxley]] provou que anatomicamente seres humanos são primatas.<ref name=B217 /> Com ''A Descendência do Homem e Seleção em Relação ao Sexo'' publicado em 1871, Darwin estabeleceu a partir de numerosas fontes que humanos são animais, mostrando continuidade de seus atributos físicos e mentais, e apresentou a [[seleção sexual]] como uma explicação de características "não práticas" como a plumagem de [[pavão|pavões]], igualmente com a evolução da cultura humana, diferenças entre os sexos, e a classificação racial física e cultural, ao mesmo tempo que enfatizava que humanos são todos da mesma espécie.<ref>{{Harvnb|Darwin|1871|pp=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=F937.2&pageseq=402 385–405]}}<br />{{Harvnb|Browne|2002|pp=339–343}}</ref> Suas pesquisas usando imagens se aprofundaram no seu livro de 1872 ''[[A Expressão das Emoções no Homem e nos Animais]]'', um dos seus primeiros livros a apresentar fotografias impressas, o qual discute a [[Psicologia evolucionista|evolução da psicologia humana]] e sua continuidade com o [[Etologia|comportamento animal]]. Ambos os livros se mostraram bastantes populares, e Darwin ficou impressionado com a reação geral de como suas obras foram recebidas, anotando que "todos estão falando sobre sem ao menos estarem chocados."<ref>{{Harvnb|Browne|2002|pp=359–369}}<br />{{harvnb|Darwin|1887|p=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=F1452.3&pageseq=145 133]}}</ref> Sua conclusão foi "que o homem com todas as suas qualidades nobres, com a simpatia que sente por todos aqueles menos favorecidos, com a benevolência que se estende não somente aos outros homens mas também com a criatura mais humilde, que com seu intelecto espelhado ao divino penetrou nos movimentos e constituições do sistema solar —com todos seus poderes o homem ainda traz em sua estrutura física a marca indelével de sua origem primitiva."<ref>{{Harvnb|Darwin|1871|p=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?itemID=F937.2&viewtype=text&pageseq=422 405]}}</ref>
 
Seus experimentos relacionados a evolução e investigação o levou a publicar os livros sobre orquídeas, ''[[Insectivorous Plants]]'', ''[[The Effects of Cross and Self Fertilisation in the Vegetable Kingdom]]'', sobre as diferentes formas de flores e plantas da mesma espécie, e ''[[The Power of Movement in Plants]]''. Seu trabalho botânico foi interpretado e popularizado por vários autores incluindo [[Grant Allen]] e [[H. G. Wells]], e [https://www.cambridge.org/core/journals/british-journal-for-the-history-of-science/article/deceived-by-orchids-sex-science-fiction-and-darwin/6D94917E32C7787D11AC5949BAA0176C ajudou a transformar as ciências botânicas no final do século XIX e início do século XX]. Seu último livro foi ''[[The Formation of Vegetable Mould through the Action of Worms]]'', de 1881.