5.1.2. Живые организмы (живое вещество)

Определения и обозначения

Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Оно не является отдельным организмом или популяцией: популяция включает особей одного вида на определённой территории, а живое вещество объединяет все организмы планеты. Это понятие помогает увидеть их общую роль в процессах биосферы.

Биомасса — общая масса живых организмов определённой территории или среды. Её можно оценивать отдельно для растений, животных, грибов и микроорганизмов. Биомасса показывает, сколько живого материала приходится на выбранную область, но не заменяет понятие живого вещества.

Биогенное вещество — вещество, образованное деятельностью организмов или из их остатков. К нему относятся, например, торф и уголь, возникшие из древнего органического материала. Такие вещества связывают прошлую жизнедеятельность с круговоротом: их составные части могут снова вовлекаться в природные процессы.

Биокосное вещество возникает при совместном воздействии организмов и неживой природы. Почва формируется при участии живых организмов, воды, воздуха и горных пород. В отличие от биогенного вещества, его создание нельзя объяснить только деятельностью организмов; в отличие от косного, в нём участвует жизнь.

Как это устроено

Живое вещество рассматривают как особую часть биосферы, потому что организмы не существуют изолированно: они связаны пищевыми отношениями и обменом веществ с окружающей средой. Через эти связи вещества переходят между организмами и неживыми компонентами. Совместная деятельность множества организмов влияет на процессы планетарного масштаба, а не только на жизнь отдельной особи. Поэтому живое вещество описывает активную совокупность участников биосферы.

Организмы состоят из химических элементов, которые входят и в неживую природу. Они поглощают вещества из воздуха, воды и почвы, используют их для построения клеток и обмена веществ, а затем выделяют продукты обмена или остатки. Такой обмен соединяет живую и неживую части биосферы. Если бы вещества не переходили между ними, природные запасы элементов не обновлялись бы за счёт жизнедеятельности.

Отдельные организмы рождаются и погибают, но живое вещество сохраняется благодаря размножению и росту новых поколений. Обмен веществ позволяет организмам получать необходимые соединения и поддерживать жизненные процессы. Потомки сменяют погибших особей, а вещества из их остатков снова становятся доступны другим организмам. Поэтому непрерывность живого вещества не означает, что отдельные организмы живут бесконечно.

Организмы участвуют в круговороте веществ, поглощая одни соединения и выделяя другие. Растения, например, используют углекислый газ при фотосинтезе, а микроорганизмы разлагают остатки и возвращают вещества в почву и воду. Вместе с веществом преобразуется энергия: она передаётся между организмами и в итоге рассеивается в окружающей среде. Эти процессы могут постепенно менять состав атмосферы, воды и горных пород.

Деятельность организмов оставляет в среде продукты жизнедеятельности и их остатки, из которых образуются биогенные вещества. Если же живые организмы преобразуют неживые компоненты вместе с физическими и химическими процессами, возникают биокосные вещества. Так формируются условия, в которых смогут существовать другие организмы. Следовательно, жизнь не только зависит от среды, но и сама изменяет её.

Вещества биосферы и участие организмов в их образовании

Пользуясь таблицей, сначала выясни, является ли объект живым, а затем определи, какие процессы привели к его образованию. Если достаточно деятельности организмов или их остатков, вещество биогенное; если действуют только процессы неживой природы — косное. Когда необходимы оба компонента, речь идёт о биокосном веществе.

Разбор задач

Живые бактерии в почве

Условие. Определите, к какому типу вещества биосферы относятся живые бактерии в почве. Учитывайте, что почва сама по себе может включать живые и неживые компоненты. Здесь спрашивают именно о бактериях, а не обо всей почве.

1. Уточняем, что рассматриваем: живые организмы, а не вещество, созданное ими.
2. Сверяем с определениями: совокупность организмов относится к живому веществу, а их масса на территории называется биомассой.
3. Не переносим характеристику почвы на живые бактерии, находящиеся в ней.

Ответ. Живые бактерии относятся к живому веществу биосферы. Если бы требовалось определить тип самой почвы, следовало бы учесть совместное участие организмов и неживой природы. В этом случае почва является биокосным веществом.

Листья, уголь, гранит и почва

Условие. Разложите опавшие листья, уголь, гранит и почву на биогенное, косное и биокосное вещества. Нужно определить не только современное состояние объектов, но и их происхождение. Живыми организмами они сейчас не являются.

1. Опавшие листья — остатки растений, поэтому относим их к биогенному веществу.
2. Уголь образовался из древних растительных остатков, значит, он тоже биогенный.
3. Гранит сформировался в результате геологических процессов без участия организмов, поэтому он косный.
4. Почва создаётся при взаимодействии организмов с горными породами, водой и воздухом, поэтому она биокосная.

Ответ. Биогенные вещества — опавшие листья и уголь; косное вещество — гранит; биокосное вещество — почва. Основание для распределения — происхождение каждого объекта. Сам факт, что объект сейчас неживой, не означает, что он относится к косному веществу.

Изменение состава атмосферы и почвы

Условие. Объясните, как растения и микроорганизмы могут изменить состав атмосферы и почвы экосистемы. Требуется проследить причины и последствия, а не просто назвать участников процесса. В ответе покажите переход от жизнедеятельности к изменениям неживой среды.

1. Растения поглощают углекислый газ при фотосинтезе и выделяют кислород, поэтому меняют состав воздуха.
2. Листья и другие остатки растений попадают в почву; микроорганизмы разлагают их и выделяют вещества, которые возвращаются в почву и воду.
3. Изменённый состав почвы влияет на доступность питательных веществ, а изменения воздуха и почвы воздействуют на условия жизни других организмов.

Ответ. Растения меняют состав атмосферы, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Микроорганизмы преобразуют органические остатки и участвуют в возвращении веществ в почву. Так жизнедеятельность организмов через круговорот веществ преобразует среду экосистемы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать живое вещество отдельным организмом. Такое смешение возникает, когда слово «вещество» понимают как один объект. Проверь себя: живое вещество объединяет все организмы биосферы, тогда как отдельный организм — лишь один представитель живого мира. Если речь идёт об особях одного вида на территории, это уже популяция.

Ошибка: называть биогенным любое вещество, связанное с организмами. Связь с жизнью ещё не означает, что вещество создано организмами: рядом с ними могут находиться и косные компоненты. Проверь происхождение объекта: биогенное вещество образовалось благодаря жизнедеятельности или из остатков организмов. Для почвы одного такого объяснения недостаточно.

Ошибка: путать биогенное и биокосное вещество. Их смешивают, потому что в обоих случаях организмы участвуют в формировании объекта. Но биокосное вещество требует совместного воздействия живой и неживой природы, а биогенное происходит от организмов или их остатков. Проверяй, достаточно ли для образования объекта только деятельности организмов.

Ошибка: сводить роль живого вещества только к созданию органических веществ. Так думают, если учитывать лишь продукты жизнедеятельности, но забывать о поглощении, разложении и преобразовании соединений. Организмы также изменяют состав среды и поддерживают круговорот веществ. Проверь объяснение: в нём должны быть показаны не только продукты, но и потоки веществ между организмами и средой.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать уровни организации живой природы: они помогают отличить организм и популяцию от совокупности всех организмов. Понимание обмена веществ объясняет, как живые существа получают и возвращают вещества, а знания о круговоротах в экосистемах показывают, как происходят эти переходы.

Представление о живом веществе помогает понять строение и функционирование биосферы и биогеохимические циклы — перемещение химических элементов между живыми организмами и неживой природой. Оно также объясняет, почему деятельность организмов влияет на среду и условия существования других видов.

Что запомнить

• Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы.
• Живые организмы связаны обменом веществ и энергии с окружающей средой.
• Жизнедеятельность организмов участвует в круговороте веществ.
• Биогенное вещество образуется благодаря организмам или из их остатков.
• Биокосное вещество формируется при взаимодействии живой и неживой природы.
• Живое вещество преобразует среду и влияет на условия существования организмов.