12 февраля 1754 года Ломоносов описывал Эйлеру свое поместье, где «достаточно полей, пастбищ, рыбалок, множество лесов, там имеется четыре деревни, из коих самая ближняя отстоит на 64 версты от Петербурга, самая дальняя — 80 верст. Эта последняя прилегает к морю, а первая орошается речками, и там, кроме дома и уже построенного стеклянного завода, я сооружаю плотину, мельницу для хлеба и лесопильную, над которой возвышается самопищущая метеорологическая обсерватория».
Короткие наезды в Усть-Рудицы Ломоносов использовал для изучения окружавшей его живой природы. Ломоносов всегда проявлял большой интерес к ботанике и был хорошо знаком с флорой окрестностей Петербурга. Еще в начале мая 1743 года он обращался в Академическую канцелярию с просьбой о выдаче ему для «обсерваций» (наблюдений) микроскопа, который ему нужен «особливо в ботанике, для того, что сие в нынешнее весеннее и летнее время может быть учинено удобнее». По-видимому, он сам составлял гербарии. Когда в 1761 году вышла в свет на латинском языке книга Степана Крашенинникова «Флора Ингрии», насчитывающая 506 названий растений, найденных в ближайших окрестностях Петербурга, то Ломоносов, ознакомившись с этим описанием, не преминул заметить, что в нем недостает указания на «колокольчик широколистый», обнаруженный им в своем имении. При издании дополнений к «Флоре Ингрии» в каталог было включено и это название со ссылкой на Ломоносова — Усть-Рудицы.
Обращаясь к наукам о живой природе, Ломоносов стремился поставить их на прочное физико-математическое основание и подчинить их единому всеобщему принципу понимания природы. В 1764 году в одном из своих проектов нового Академического регламента Ломоносов писал: «Анатом, будучи при том физиолог, должен давать из физики причины движения живого тела… Ботаник для показания причин растения должен иметь знание физических и химических главных причин».
В своем понимании задач изучения живой природы Ломоносов шел впереди своего века. Ему были чужды представления об особой «жизненной силе», якобы составляющей основу органической жизни, резко отделяющую ее от «неживой природы». Ломоносов, напротив, исходил из твердого убеждения в единстве законов, определяющих процессы, происходящие во всей природе. «Корпускулы движутся в животных — живых и мертвых, движутся в растениях — живых и мертвых, в минералах и неорганическом, следовательно во всем», — писал он в 1760 году. Живая природа находится в тесном взаимодействии с неживой, возникает и развивается из нее.
Ломоносов применяет к живой природе открытый им общий принцип сохранения вещества и движения и приходит к удивительным для его времени выводам.
В то время пользовалась почти всеобщим признанием теория, согласно которой вещество растения образовывалось из воды, являющейся его основной или даже единственной пищей. «Чистая вода, весьма мало или никакой соли не имеющая, самым лучшим питанием служит для растущих вещей», — писал в 1744 году петербургский академик Крафт в статье «О происхождении растущих вещей», напечатанной на латинском языке в «Новых комментариях» Академии. Теория зиждилась на эффективных опытах, которые в начале XVII века производил голландский врач и алхимик Ван Гельмонт, а затем Роберт Бойль. Об опытах Бойля Ломоносов рассказывает в своем сочинении «О слоях земных»: «Посадил он тыковное семя в землю, которую прежде высушил в печи и точно взвесил. После того, как тыква на оной земле выросла, будучи поливаема сколько надобно было водою, земля снова высушена была и взвешена, где едва чувствительной урон найден, который бы в сравнение с тягостию сушеной оной тыквы мог быть поставлен. По сему заключил он, что вода превращается в землю». Ломоносов не мог примириться с таким немотивированным «превращением вещества». Он приходит к выводу, что питание для растений доставляет «воздух почерпаемый листьями». Вещества, находящиеся в воздухе и служащие материалом для строения вещества растения, Ломоносов называет «жирным туком», разумея под этим вещества, поступающие в воздух извне, но постоянно в нем присутствующие. Еще в 1752 году, за двадцать лет до первых попыток доказать, что растения способны «очищать воздух» (Пристли в 1772 году), Ломоносов в своем «Слове о явлениях воздушных» писал: «Преизобильное ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой утверждают, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впивают».
Согласно одной из теорий, сложившейся в XVIII веке, растения брали питательные вещества из «перегноя» (гумуса).
Ломоносов особенно подчеркивает, что «из бессочного песку» растения не могут взять себе столько питательных веществ, сколько им необходимо для создания своих частей.