"Биология. Общая биология (базовый уровень)", Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т.
Живые организмы не просто населяют Землю: они меняют состав атмосферы, воды и почвы, перемещают химические элементы и участвуют в образовании горных пород. Совокупность всех организмов биосферы называют живым веществом. Благодаря размножению, распространению и обмену веществ оно действует как мощная геологическая сила. Фотосинтез, дыхание, поглощение элементов и разложение остатков связывают живое с неживой природой и поддерживают круговорот веществ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. Жизнь существует в части атмосферы, во всей гидросфере и в верхней части литосферы. Границы биосферы определяются тем, где организмы могут жить, хотя в разных местах условия для них неодинаковы. Это понятие помогает увидеть, что живое и неживое связаны и влияют друг на друга.
Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Организмы поглощают вещества, используют энергию, размножаются и оставляют продукты жизнедеятельности. Поэтому их влияние не ограничивается отдельными телами: оно постепенно меняет воздух, воду, почву и горные породы. Живое вещество рассматривают как геологическую силу, то есть фактор, преобразующий оболочки Земли.
Биогенная миграция атомов — перемещение и преобразование химических элементов при участии организмов. Например, элемент может перейти из почвы в растение, затем — в организм животного, а после разложения вернуться в почву. Слово «миграция» здесь относится не к перемещению самих организмов, а к движению атомов. Термин нужен, чтобы описывать участие жизни в круговороте химических элементов.
Биохимические функции живого вещества — способы, которыми организмы изменяют состав и свойства биосферы. Эти функции возникают благодаря обмену веществ и энергии между организмами и окружающей средой. Одни процессы меняют газовый состав, другие накапливают элементы или разрушают органические остатки. Разделение на функции помогает разобрать разные стороны единого влияния жизни на планету.
Организмы заметно влияют на оболочки Земли, потому что быстро размножаются и могут распространяться на большие территории. Каждый организм обменивается веществами со средой, а совокупность множества таких обменов даёт масштабный результат. Химическая активность превращает одни вещества в другие и перемещает элементы между воздухом, водой, почвой и живыми телами. Поэтому даже небольшие процессы, повторяясь длительное время, становятся геологически значимыми.
При фотосинтезе растения, водоросли и некоторые бактерии используют энергию Солнца, чтобы образовывать органическое вещество из углекислого газа и воды. Энергия света сохраняется в химических связях органических веществ и затем передаётся по пищевым цепям. Углерод из углекислого газа входит в состав организмов, а кислород выделяется в окружающую среду. Так фотосинтез связывает солнечную энергию, образование органического вещества и круговорот веществ, влияя на газовый состав атмосферы.
При дыхании организмы используют органические вещества для получения энергии и выделяют углекислый газ. Разрушая остатки организмов, бактерии и грибы возвращают в среду простые соединения и доступные для новых организмов элементы. Эти процессы обеспечивают газовую функцию, поскольку меняют содержание газов, и деструктивную — поскольку разлагают органическое вещество. Химические превращения при дыхании и других процессах также относятся к окислительно-восстановительным: вещества отдают или принимают электроны, меняя свои свойства.
Организмы поглощают химические элементы не случайно: для построения клеток им нужны определённые вещества. Некоторые элементы накапливаются в телах в больших количествах, чем содержатся в окружающей среде. После гибели организмов их остатки могут оседать и накапливаться, а со временем участвовать в образовании осадочных пород и месторождений. Так избирательное поглощение связывает жизнедеятельность с концентрационной функцией и геологическими изменениями.
Организмы меняют условия среды, в которой живут. Растительные остатки участвуют в образовании почвы, а корни удерживают её частицы; водные организмы влияют на состав воды, а фотосинтезирующие — на атмосферу. Изменения водного режима, газового состава и свойств почвы могут создавать условия для одних видов и ограничивать жизнь других. Эта средообразующая роль важна, потому что существование организмов зависит от среды, которую они сами постепенно преобразуют.
Сопоставляйте функцию не только с названием процесса, но и с его результатом: один процесс может проявлять несколько функций. Например, разложение остатков разрушает органическое вещество, возвращает элементы и меняет свойства почвы. Поэтому строки таблицы описывают разные стороны воздействия жизни, а не полностью изолированные явления. Чтобы определить функцию, спросите, что именно изменилось: энергия, газы, содержание элемента, химическое состояние вещества или среда.
| Функция | В чём проявляется | Пример процесса или результата |
|---|---|---|
| Энергетическая | Преобразование и передача энергии в живой природе | Фотосинтез сохраняет энергию света в органических веществах |
| Газовая | Поглощение и выделение газов организмами | Фотосинтез поглощает углекислый газ и выделяет кислород |
| Концентрационная | Избирательное поглощение и накопление элементов | Диатомовые водоросли накапливают кремний |
| Окислительно-восстановительная | Превращения веществ с изменением их химического состояния | Дыхание и другие реакции обмена веществ |
| Деструктивная | Разрушение органических остатков и возвращение веществ в среду | Разложение опавших листьев микроорганизмами |
| Средообразующая | Изменение организмами условий существования | Образование почвы и изменение её состава |
Задача 1. Назовите функцию живого вещества, проявляющуюся при поглощении растениями углекислого газа и выделении кислорода. В условии описан обмен газами между организмом и средой. Нужно соотнести этот результат с функцией, которая характеризует изменение газового состава биосферы.
Ответ: проявляется газовая функция живого вещества. Фотосинтез одновременно связан и с образованием органического вещества, однако в данном вопросе решающий признак — поглощение углекислого газа и выделение кислорода.
Задача 2. Объясните, почему накопление кремния диатомовыми водорослями может привести к образованию осадочных пород. Важно показать последовательность от поглощения элемента до его накопления в осадке. Одного факта, что кремний присутствует в организме, для объяснения недостаточно.
Ответ: накопление кремния в организмах и последующее осаждение их остатков проявляют концентрационную функцию. Постепенное преобразование такого осадка может привести к образованию пород.
Задача 3. Определите функции, проявляющиеся при разложении опавших листьев: органическое вещество разрушается, элементы возвращаются в почву, а состав среды изменяется. Здесь перечислены несколько результатов одного процесса. Следует назвать не одну функцию вообще, а связать каждый результат с подходящей стороной воздействия живого вещества.
Ответ: прежде всего проявляются деструктивная и средообразующая функции. Возврат элементов в почву связывает разложение с круговоротом веществ; несколько функций могут действовать одновременно.
Сводить роль организмов только к производству кислорода — ошибка: так можно решить, что значение жизни ограничивается фотосинтезом. Это происходит потому, что выделение кислорода легко заметить, тогда как перемещение элементов и разложение менее наглядны. Проверьте себя: можете ли вы назвать процессы, которые меняют состав почвы и возвращают вещества в круговорот?
Считать, что биогенная миграция атомов означает перемещение организмов, неверно: речь идёт о движении и преобразовании химических элементов при жизнедеятельности. Путаница возникает из-за обычного значения слова «миграция». Для проверки проследите путь конкретного элемента, например из почвы в растение и обратно после разложения.
Приравнивать концентрационную функцию к простому присутствию элемента в теле организма недостаточно. Важный признак — избирательное поглощение и накопление элемента, а не случайное нахождение его следов. Проверьте ответ вопросом: увеличивается ли содержание этого элемента в организме по сравнению с окружающей средой?
Представлять функции живого вещества как независимые друг от друга — ошибка, потому что один процесс может иметь несколько последствий. Разложение одновременно разрушает остатки, возвращает элементы и изменяет свойства почвы. Чтобы проверить себя, разберите процесс на результаты и соотнесите каждый результат с соответствующей функцией.
Для понимания темы нужны знания об уровнях организации жизни, обмене веществ, фотосинтезе и дыхании: они объясняют, откуда берутся преобразования вещества и энергии. Связь с круговоротом веществ показывает, как элементы переходят между организмами и средой. Понятия экосистем и экологических факторов помогают оценить, как изменение условий влияет на сообщества. Эти знания также нужны, чтобы объяснять устойчивость биосферы и последствия деятельности человека.
Что называют живым веществом биосферы?
Живое вещество — это совокупность всех организмов, населяющих биосферу. Оно считается геологической силой, потому что организмы меняют состав и свойства оболочек Земли.
Как организмы влияют на круговорот химических элементов?
Организмы поглощают элементы из среды, включают их в состав своих тел, а затем передают другим организмам или возвращают в среду. Так химические элементы перемещаются и преобразуются при жизнедеятельности — происходит биогенная миграция атомов.
Чем газовая функция отличается от концентрационной?
Газовая функция связана с поглощением и выделением газов, например углекислого газа и кислорода. Концентрационная функция проявляется в избирательном поглощении и накоплении организмами химических элементов.
Почему разложение остатков организмов важно для биосферы?
При разложении органические остатки превращаются в более простые вещества, а элементы возвращаются в почву и другие компоненты среды. Это поддерживает круговорот веществ и меняет свойства среды.
Как деятельность живых организмов изменяет среду обитания?
Организмы меняют состав атмосферы и воды, участвуют в образовании почвы и регулируют перемещение веществ. Поэтому они влияют на условия, от которых зависит жизнь других организмов.
5.9. Роль живых организмов в биосфере
