The Structure and Distribution of Coral Reefs
Khám phá của Darwin và quan điểm hiện đại

Mối quan tâm của Darwin dành cho khía cạnh sinh học của các cơ thể sống tại rạn san hô tập trung vào các mặt liên quan đến ý tưởng địa chất về sự lún xuống, cụ thể là ông tìm kiếm bằng chứng xác nhận cho ý tưởng rằng các sinh vật tạo rạn chỉ có thể sống tại vùng nước nông. Darwin xem xét kết quả đo độ sâu của FitzRoy tại quần đảo Keeling và vô số quan sát của những người khác để đưa ra mức độ sâu giới hạn là 30 sải (55 m). Các nghiên cứu hiện đại cho thấy độ sâu này vào khoảng 100 m (so với độ sâu của đáy đại dương từ 3.000 đến 5.000 m). Darwin không chỉ nhận diện được tầm quan trọng của tảo đỏ đối với sự hình thành rạn san hô mà còn xem xét thêm các sinh vật có thể hỗ trợ tạo rạn. Theo quan điểm của ông thì số sinh vật này cũng sống tại vùng nước nông tương tự san hô. Tuy nhiên, các phát hiện trong thập niên 1880 cho thấy chúng thậm chí còn sống ở các bãi ngầm sâu hơn. Ngoài ra, Darwin cũng xem xét sự phân bố loài san hô trong tổng thể một rạn san hô nhất định, và ông cho rằng các phần rạn hướng ra biển - phải hứng chịu sóng gió nhiều nhất - thì được hình thành bởi san hô lớn và tảo đỏ. Theo ông, đây là vùng san hô phát triển năng động nhất nên sẽ tạo ra xu hướng khiến rạn san hô phát triển hướng về phía ngoài một khi các sinh vật tạo rạn tiến đến mặt biển. Ông tin rằng nhiệt độ và độ tĩnh của nước trong vụng biển càng cao thì san hô càng đa dạng về loài. Các ý tưởng sinh thái học này vẫn nguyên giá trị đến tận ngày nay, và người ta vẫn tiếp tục thực hiện các nghiên cứu chi tiết hơn.
Trong quá trình khảo cứu địa chất rạn san hô, Darwin đã thể hiện khả năng nổi bật của mình khi thu thập thông tin thực tế và tìm ra các mẫu hình để tái dựng tiến trình lịch sử địa chất mà chỉ dựa vào rất ít các bằng chứng có sẵn. Ông chú ý ngay cả đến những chi tiết nhỏ nhất. Khi biết được sự tồn tại của cá mó tại nơi san hô sống, Darwin đã tiến hành phẫu thuật mẫu vật cá này nhằm tìm hạt mịn san hô trong ruột cá. Ông kết luận rằng loài cá này, cũng như các động vật không xương sống ăn san hô như hải sâm, có thể là nguyên nhân lý giải cho sự tồn tại của những bãi ngầm cấu thành từ bùn hạt mịn mà ông từng tìm thấy tại quần đảo Keeling. Bên cạnh đó, phát hiện này còn cho thấy rằng "có các sinh vật ngăn trở sự phát triển của rạn san hô, và quy luật "ăn và bị ăn" vẫn đúng ngay cả với các sinh vật kiểu polyp [ý nói polyp san hô] đã tạo nên những đê chắn sóng [ý nói rạn san hô] khổng lồ này".
Những quan sát của Darwin về vai trò của các cơ thể sống trong sự hình thành nên những đặc điểm đa dạng của rạn san hô đã đi trước cả các nghiên cứu hiện đại. Thời đó, khi muốn đo lường độ dày của rạn san hô chắn bờ, Darwin chỉ dựa vào quy tắc ngón tay cái của ngành hàng hải để tiên đoán rằng sườn của rạn san hô dốc hơn nhiều so với hòn đảo ở giữa rạn san hô, đồng thời đoán ước độ dày tối đa vào khoảng 5.000 ft (1.500 m). Năm 1952, Ủy ban Năng lượng Hạt nhân Hoa Kỳ khoan được lỗ sâu 4.610 ft (1.405 m) tại rạn san hô vòng Enewetak (quần đảo Marshall) trước khi chạm đến nền núi lửa. Ở thời của Darwin, chưa bao giờ người ta tìm thấy một độ dày san hô hoá thạch tương ứng trên bất kì một lục địa nào; cả ông cũng như Lyell đều không thể đưa ra bất kì một lời lý giải nào có thể làm thoả mãn những người chỉ trích lý thuyết của ông. Tuy vậy, sau này người ta tìm thấy hai địa điểm có hoá thạch rạn đá trên lục địa mà tại đó độ sâu [dày] của chúng vào khoảng 3.000 ft (1.000 ft), phù hợp với quan điểm của Darwin về sự lún xuống của đảo núi lửa. Tuy nhiên, các nỗ lực khác của Darwin nhằm giải thích cho hiện tượng lún xuống đã bị thay thế bởi một khám phá mới trong khoa học, theo đó thì sông băng cũng có thể làm thay đổi mực nước biển.
Căn cứ theo giả thuyết toàn cầu của Darwin, những khu vực rộng lớn mà tại đó đáy biển bị nâng lên thì sẽ được đánh dấu bởi sự tồn tại của các rạn san hô viền bờ (thỉnh thoảng xung quanh các núi lửa đang hoạt động) trong khi những khu vực rộng lớn mà tại đó đáy biển bị lún xuống thì sẽ được đánh dấu bởi sự tồn tại của các rạn san hô chắn bờ và rạn san hô vòng nằm trên các núi lửa đã tắt. Nhìn chung những quan điểm này của ông được xác nhận bởi các cuộc khoan thăm dò địa chất hiện đại trong thập niên 1980. Tuy nhiên, ý tưởng cho rằng sự nâng lên ở một số vùng đất này sẽ được "bù trừ" bởi sự lún xuống tại một số nơi thuộc đáy đại dương kia đã bị thay thế bằng lý thuyết kiến tạo mảng hiện đại mà Darwin đã không nhìn thấy trước được.
Hình minh hoạ các giai đoạn trong phát triển của rạn san hô: rạn san hô viền bờ hình thành ven đảo núi lửa. Khi núi chìm dần xuống thì rạn san hô chắn bờ hình thành. Sau khi đảo núi lửa chìm hẳn xuống dưới mặt biển thì san hô tiếp tục phát triển lên và tạo thành một rạn san hô vòng.
Ảnh chụp rạn san hô chắn bờ và vụng biển của nó ở Tahiti
Bản đồ quần đảo Cocos (Keeling) năm 1889
Không ảnh quần đảo Keeling
Chương đầu của sách mô tả các loại san hô hình thành nên từng phần của các kiểu rạn san hô khác nhau.
Nghiên cứu của Darwin chỉ ra rằng bằng cách nào mà các loài sinh vật ăn san hô như cá vẹt lại kiểm soát sự phát triển của san hô và tạo nên các bãi ngầm bùn.