Средообразующая деятельность живого вещества

Определения и обозначения

Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Это понятие помогает рассматривать растения, животных и микроорганизмы не по отдельности, а как часть единой живой оболочки Земли. Их жизнедеятельность меняет условия вокруг них: например, влияет на состав воздуха и почвы.

Средообразующая деятельность живого вещества — изменение организмами состава и свойств среды обитания. Иными словами, живые существа не только получают из среды воду, пищу и другие необходимые вещества, но и возвращают в неё продукты жизнедеятельности. Понятие нужно, чтобы объяснить, как организмы создают или изменяют условия жизни для себя и других видов.

Биогенная миграция атомов — перемещение и преобразование химических элементов благодаря деятельности организмов. Атомы элементов переходят из воздуха, воды и почвы в живые тела, а затем могут вернуться в окружающую среду. Это понятие помогает проследить путь вещества и понять, почему элементы участвуют в круговороте, а не исчезают после использования организмом.

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая ими. Она включает области, где существует жизнь, и части среды, на которые распространяется влияние организмов. Это определение показывает масштаб средообразующей деятельности: её последствия могут затрагивать не только отдельное место обитания, но и условия жизни на планете.

Как это устроено

Организмы меняют воздух, воду и горные породы, потому что постоянно обмениваются веществами со средой. При питании вещества поступают в организм, при дыхании и выделении одни соединения расходуются, а другие возвращаются наружу. После гибели организмов их остатки разлагаются, поэтому среда получает новые вещества, а сами организмы зависят от доступности воды, кислорода и пищи.

Газовый состав атмосферы меняется из-за фотосинтеза, дыхания и разложения органики. Для фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, поскольку используют углеродсодержащие вещества для образования органических соединений. При дыхании и разложении органики идут обратные газообменные процессы: кислород расходуется, а углекислый газ выделяется, поэтому состав атмосферы зависит не от одной группы организмов.

Химические элементы переходят из среды в организмы и обратно, потому что нужны живым существам для построения клеток и поддержания жизнедеятельности. Растения и микроорганизмы поглощают элементы из почвы и воды, а животные получают их, поедая растения или других животных. Выделения и разложение остатков возвращают элементы в почву и воду, откуда они снова могут быть использованы организмами.

Почва формируется не только из разрушенных горных пород, но и при участии живых организмов. Корни растений и микроорганизмы помогают разрушать породы, а остатки организмов накапливаются и разлагаются. В результате образуется гумус — органическая часть почвы, которая возникает при разложении остатков и служит источником веществ для растений.

Деятельность живого вещества становится заметной на уровне всей биосферы, потому что организмы связаны обменом веществ и условиями существования. Например, изменения в количестве разлагателей влияют на скорость возврата элементов в почву, а изменение её свойств может повлиять на растения. Так действия одних организмов изменяют среду, от которой зависит жизнь других.

Проявления средообразующей деятельности живого вещества

В таблице сопоставлены направление воздействия, объект изменений, пример и результат для среды. Читая строку слева направо, проследи, как конкретная деятельность организмов приводит к изменению условий. Так удобнее сравнить разные проявления и увидеть, что одна и та же среда изменяется разными путями.

Разбор задач

1. Объясните, как растения влияют на содержание углекислого газа и кислорода в атмосфере.

Условие. Нужно описать влияние растений на оба газа и связать его с процессом, который это вызывает. Не следует ограничиваться фразой «растения выделяют кислород»: в задаче спрашивают также об углекислом газе. Разберём направление газообмена при фотосинтезе.

1. Определяем процесс: на свету растения осуществляют фотосинтез, используя углекислый газ для образования органических веществ.
2. Прослеживаем обмен: углекислый газ поглощается из атмосферы, а кислород выделяется в неё.
3. Формулируем вывод: благодаря фотосинтезу растения уменьшают содержание углекислого газа и пополняют атмосферу кислородом.

Ответ. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Поэтому они влияют на содержание обоих газов в атмосфере.

2. Проследите путь минерального элемента из почвы через растение и животное обратно в окружающую среду.

Условие. Требуется показать путь одного элемента, например калия, через организмы. Важно назвать не только переход из почвы в растение, но и передачу по цепи питания. Затем нужно объяснить, как элемент возвращается в окружающую среду.

1. Растение поглощает минеральный элемент корнями из почвенного раствора и использует его в жизнедеятельности.
2. Животное получает этот элемент, поедая растение; так вещество переходит из одного организма в другой.
3. Элемент попадает в окружающую среду с выделениями животного, а также после разложения его остатков микроорганизмами.

Ответ. Путь можно записать так: почва → растение → животное → выделения и остатки → почва. Атомы элемента перемещаются и входят в состав разных веществ, но не создаются организмами из ничего.

3. На участке почвы уменьшилось количество организмов-разлагателей. Предскажите два возможных последствия для среды и обоснуйте их.

Условие. Нужно назвать два последствия и для каждого показать причину. Разлагатели перерабатывают органические остатки, поэтому сначала следует определить, что произойдёт со скоростью этого процесса при уменьшении их численности. Затем проследим, как это отразится на почве и круговороте элементов.

1. Меньше разлагателей — медленнее разложение мёртвых организмов и других органических остатков. Поэтому такие остатки могут накапливаться на поверхности почвы.
2. При замедленном разложении меньше элементов возвращается в почву и воду за то же время. Из-за этого растениям может быть сложнее получать некоторые минеральные вещества.
3. Связываем оба вывода с деятельностью организмов: разлагатели помогают превращать остатки и возвращать вещества в круговорот.

Ответ. Возможны накопление органических остатков и замедление возврата элементов в почву. Эти последствия связаны с тем, что при уменьшении числа разлагателей органика перерабатывается медленнее.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что среда влияет на организмы, а организмы не меняют среду. Так думают, если представляют живые существа только как потребителей готовых ресурсов. Но фотосинтез, дыхание, выделение и разложение изменяют состав среды. Проверь себя вопросом: возвращает ли организм вещества в окружающую среду или меняет её свойства?

Ошибка: приписывать изменение состава атмосферы только растениям. Это легко сделать, если вспоминать только фотосинтез. Однако дыхание организмов и разложение органики тоже связаны с газообменом и изменением содержания газов. Проверка: назови процессы, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород, и процессы с обратным направлением газообмена.

Ошибка: считать, что организмы создают или уничтожают химические элементы. Такое представление появляется, если спутать превращение веществ с исчезновением их атомов. Организмы поглощают элементы и включают их в состав разных соединений, а затем вещества возвращаются в среду. Проверь себя, проследив, куда переходит элемент после смерти организма или выделения продуктов обмена.

Ошибка: объяснять образование почвы только разрушением горных пород. Это лишь одна часть процесса; при таком ответе теряется роль живых организмов и органических остатков. Они накапливаются и разлагаются, участвуя в образовании гумуса. Чтобы проверить ответ, назови и разрушение пород, и вклад органического вещества.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что такое биосфера и как организмы связаны со средой обитания: без этого трудно увидеть масштаб их воздействия. Знания о фотосинтезе, дыхании, питании и разложении помогают объяснить, как вещества переходят между организмами и окружающей средой. Понятие круговорота веществ связывает отдельные процессы в единую систему и помогает понять, как деятельность организмов влияет на устойчивость экосистем и биосферы.

Что запомнить

• Живое вещество активно преобразует окружающую среду.
• Организмы изменяют состав атмосферы благодаря фотосинтезу, дыханию и разложению.
• Химические элементы перемещаются между организмами и окружающей средой.
• Живые организмы участвуют в разрушении пород и образовании почвы.
• Изменения, создаваемые одними организмами, могут влиять на условия жизни других.