5.1.1. Косное вещество биосферы

Определения и обозначения

Косное вещество — совокупность веществ биосферы, образованных без непосредственного участия живых организмов. К нему относят горные породы, минералы, воду и атмосферные газы. Термин помогает определить происхождение вещества, а не просто описать его нынешнее состояние. Например, в воде могут жить организмы, но сама вода не становится от этого веществом, созданным жизнью.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. В ней взаимодействуют живое вещество, косное, биогенное и биокосное вещества. Это понятие нужно, чтобы рассматривать жизнь не отдельно от планеты, а как часть системы, где организмы связаны с воздухом, водой и горными породами. Границы биосферы определяются условиями, в которых возможна жизнь.

Косное тело — отдельный природный объект, относящийся к косному веществу. Примерами могут быть кристалл минерала, кусок горной породы или капля природной воды. Если «вещество» обозначает тип материала, то «тело» — конкретный объект, который можно наблюдать. Различие удобно, когда нужно назвать и состав, и отдельный образец.

Биокосное вещество — результат совместного действия живых организмов и неживых процессов. К нему относят почву и природные воды, состав которых формируется под влиянием организмов и физических или химических факторов. Это понятие показывает, что граница между живой и неживой природой не всегда означает полную независимость компонентов. Для классификации важно выяснить, участвовала ли жизнь в образовании или преобразовании объекта.

Как это устроено

Косное вещество возникает в ходе геологических, физических и химических процессов, не связанных непосредственно с жизнедеятельностью организмов. Горные породы формируются, например, при охлаждении расплава, уплотнении осадков или изменении уже существующих пород. Вода участвует в испарении и конденсации, а газы атмосферы входят в природные химические процессы. Поэтому происхождение этих материалов объясняется работой неживых компонентов Земли.

К основным видам косного вещества биосферы относят горные породы, минералы, воду и газы атмосферы. Породы и минералы составляют твёрдую основу земной поверхности и залегают в земной коре; вода присутствует в океанах, водоёмах, почве и атмосфере. Атмосферные газы образуют газовую оболочку, соприкасающуюся с поверхностью и организмами. Вместе эти вещества формируют неживую материальную среду, в пределах которой существует жизнь.

После образования косное вещество не остаётся неизменным: организмы могут менять его состав, свойства и перемещение. Растения поглощают воду и минеральные вещества, а затем возвращают часть соединений в среду; микроорганизмы разлагают остатки и участвуют в превращениях веществ. Корни способны проникать в трещины пород, а живые организмы влияют на состав воздуха. Это не означает, что они создали исходное косное вещество, но их деятельность меняет его дальнейшую историю.

Косное, биогенное и биокосное вещества различают по происхождению. Косное образуется без непосредственного участия жизни, биогенное создаётся или существенно преобразуется организмами, а биокосное возникает при совместном воздействии живого и неживого. Например, минерал относится к косному веществу, древесина — к биогенному, а почва — к биокосному. Такое сравнение помогает не смешивать исходное происхождение материала с последующими изменениями.

Косное вещество служит организмам средой обитания и источником веществ. Вода, газы воздуха и минеральные соединения необходимы для жизненных процессов, а горные породы дают материал для формирования почвы. При этом вещества движутся между компонентами биосферы: они высвобождаются из пород, поглощаются организмами и возвращаются в среду. Благодаря круговоротам геологические процессы оказываются связаны с жизнью, а изменения одного компонента могут повлиять на другие.

Основные компоненты вещества биосферы

При работе с таблицей сначала выясните, как возник объект, и только потом выбирайте категорию. Если живые организмы не участвовали в образовании, вещество косное; если создали его — биогенное; если действовали вместе с неживыми процессами — биокосное. Наличие организмов в объекте само по себе не определяет его происхождение.

Разбор задач

Задача 1. Распределите объекты по группам: гранит, нефть, почва, атмосферный кислород, известняковая раковина, природная вода. Нужно определить происхождение каждого объекта, а не только его состав. Сначала отделим вещества, возникшие без участия жизни, от созданных организмами или сформированных совместно с неживой средой. Затем проверим, не является ли объект результатом смешанного воздействия.

1. Гранит — косное вещество: это горная порода, сформированная геологическими процессами.
2. Нефть и известняковая раковина — биогенные: их образование связано с преобразованием органического материала или деятельностью организмов.
3. Почва — биокосное вещество, так как образуется при совместном воздействии организмов и неживых факторов.
4. Атмосферный кислород и природная вода — косные по происхождению, хотя организмы могут влиять на их состав.

Ответ: косные — гранит, атмосферный кислород, природная вода; биогенные — нефть и известняковая раковина; биокосное — почва. Раковина относится к биогенному веществу, потому что создана организмом. Не следует переносить её в косную группу только потому, что после гибели животного она стала частью неживой природы.

Задача 2. Объясните, почему природную воду относят к косному веществу, хотя в ней обитают и активно действуют организмы. Здесь важно различить происхождение воды и влияние на неё после образования. Наличие живых существ в объекте не означает, что они создали сам объект. Проверим, какой процесс является исходным для воды.

1. Вода образуется и участвует в круговороте благодаря физическим процессам, например испарению и конденсации.
2. Организмы могут поглощать воду, выделять в неё вещества и менять её состав.
3. Эти изменения не отменяют первоначального происхождения воды; если же речь о формировании свойств водной среды совместно с организмами, можно говорить о биокосных проявлениях.

Ответ: природную воду относят к косному веществу по происхождению, хотя живые организмы воздействуют на её состав. В классификации нужно учитывать, что именно возникло без участия жизни, а что было изменено позднее. Так можно избежать ошибки, когда объект называют биогенным лишь из-за присутствия в нём организмов.

Задача 3. Проанализируйте, как вырубка леса может изменить свойства почвы, состав воды и круговорот минеральных веществ. Рассмотрим цепочку последствий: сначала изменяется живой компонент, а затем откликаются почва и водная среда. Лес удерживает часть воды, участвует в поглощении минеральных веществ и защищает поверхность почвы. После его удаления изменяются условия, в которых происходят перенос и превращение веществ.

1. Без растительного покрова почва слабее защищена от смыва и иссушения, меняются её влажность и содержание органических остатков.
2. Дождевая вода может быстрее стекать по поверхности и переносить в водоёмы почвенные частицы и растворённые вещества.
3. Ослабление поглощения минеральных веществ растениями меняет их накопление и перемещение между почвой, водой и организмами.

Ответ: вырубка связывает изменение живого компонента с изменениями неживой среды. Почва может терять часть веществ и менять свои свойства, а состав воды — изменяться из-за смыва и стока. Нарушается и круговорот минеральных веществ, поскольку меняется их поглощение и перенос.

Типичные ошибки

Ошибка — считать косным любое вещество, в котором сейчас нет живых организмов. Так думают, потому что связывают название группы с наличием или отсутствием жизни в данный момент. Но классифицировать нужно по происхождению: высохший водоём не перестаёт быть косным только из-за отсутствия организмов. Проверка: спросите себя, участвовали ли организмы в образовании вещества.

Ошибка — относить почву к чисто косному веществу. В ней есть минеральные частицы, поэтому легко сосредоточиться только на горной породе. Однако почва формируется совместным действием породы, климата, организмов и времени. Чтобы проверить ответ, выясните, можно ли объяснить образование почвы без живых организмов; если нельзя, это биокосное вещество.

Ошибка — полагать, что живые организмы никак не влияют на косное вещество. Такое представление возникает, если запомнить только его исходное происхождение. Организмы способны изменять состав воздуха, воды, почвы и горных пород после их образования. Проверка: разделите вопрос на два — как вещество возникло и как оно изменялось позднее.

Ошибка — путать косное и биогенное вещество. Иногда любой материал неживого тела ошибочно называют косным, хотя он мог быть создан организмом. Древесина, торф и раковины относятся к биогенному веществу, потому что их происхождение связано с жизнедеятельностью. Проверка: установите, создал ли организм сам материал или он сформировался без его непосредственного участия.

Связь с другими темами

Для изучения темы нужны знания об оболочках Земли, круговоротах веществ и различиях между живой и неживой природой. Они помогают увидеть, где находятся вода, газы и горные породы и как вещества перемещаются между компонентами планеты. Понятие косного вещества связано с учением В. И. Вернадского о биосфере и взаимном влиянии организмов и геологических процессов. Оно пригодится при изучении экосистем, почвообразования и круговоротов углерода, воды и минеральных веществ.

Что запомнить

• Косное вещество образуется без непосредственного участия живых организмов.
• К косному веществу относятся вода, воздух, минералы и горные породы.
• Живые организмы могут изменять косное вещество после его образования.
• Биогенное вещество создаётся или существенно преобразуется организмами.
• Биокосное вещество возникает при совместном действии живых организмов и неживых процессов.
• Косное вещество является средой обитания и источником веществ для живых организмов.