Tài liệu Skkn phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần sinh thái học.

1 Tưởng Hùng Quang – THPT Chuyên Hà Tĩnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các nội dung trình bày trong văn bản đều do tôi thực hiện, không coppy từ các tài liệu khác đã công bố trên mọi phương tiện. Tác giả. 2 3 A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 của Hội nghị ban chấp hành Trung ương Đảng lần thứ 8 (Khóa XI) về “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” đã đề ra những mục tiêu, nhiệm vụ và giải pháp cụ thể cho giáo dục đào tạo trong thời gian tới. Trong đó đặc biệt nhấn mạnh mục tiêu đào tạo con người theo hướng phát triển năng lực. Theo đó việc phát huy khả năng tự học, tự nghiên cứu và vận dụng các kiến thức khoa học để giải quyết các vấn đề vẫn là nội dung trọng tâm trong đổi mới nội dung và phương pháp dạy học. Trong nhiều năm qua, ngoài các tài liệu giúp các học sinh nghiên cứu, củng cố kiến thức cơ bản của các cấp học, các khối học thì hệ thống các tài liệu giúp giáo viên và học sinh nghiên cứu, ôn tập nâng cao để tham gia dự thi các kì thi học sinh giỏi các cấp, thi tuyển sinh vào các trường THPT chuyên cũng được biên soạn, xuất bản nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu, ôn tập của các giáo viên và học sinh. Theo TS. Đinh Quang Báo, việc biên tập các tài liệu để phục vụ cho học sinh nghiên cứu phải đảm bảo nguyên tắc hệ thống của nội dung bộ môn. Theo đó, tính liên tục của nội dung dạy học sinh học được dựa trên hệ thống và đảm bảo tính kế thừa. Theo nguyên tắc đó việc dạy học sinh học vừa đảm bảo tính khoa học cao, vừa phù hợp với khả năng lĩnh hội của học sinh. Để thỏa mãn cao nhất sự kết hợp nguyên tắc khoa học và nguyên tắc phù hợp trình độ học sinh thì nội dung, chương trình phải kết hợp cách sắp xếp theo đường thẳng với đồng tâm xoáy trôn ốc. Hiện nay, với chương trình cơ bản thì kiến thức sinh học 9 phần sinh thái học là nền tảng để nghiên cứu chương trình sinh thái lớp 12. Tuy nhiên với việc phải nghiên cứu chuyên sâu chuyên đề sinh thái học để đáp ứng yêu cầu thi học sinh giỏi quốc gia lớp 12 thì kiến thức cơ bản sinh học 9 không đáp ứng được yêu cầu là kiến thức nền tảng phù hợp. Qua nhiều năm nghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi quốc gia chuyên đề sinh thái học, tôi thấy rằng học sinh lớp 9, 10, 11 cần có nền tảng kiến thức đã được phát triển 4 của sinh học 9 thì mới đảm bảo tính kế thừa kiến thức và đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu chuyên sâu. Với những lí do trên tôi đã thực hiện đề tài: “Phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học”. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kiến thức trọng tâm và chuyên sâu, các câu hỏi ôn tập cơ bản và nâng cao trên cơ sở phát triển kiến thức sinh học 9 phần Sinh thái học 2.2. Phạm vi nghiên cứu: Phát triển hệ thống kiến thức trọng tâm và chuyên sâu, các câu hỏi ôn tập cơ bản và nâng cao trên cơ sở kiến thức sinh học 9 phần Sinh thái học để bồi dưỡng học sinh thi tuyển sinh vào trườngTHPT chuyên và tạo nền tảng kiến thức sinh thái học tốt để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu, đáp ứng kì thi học sinh giỏi quốc gia môn sinh học 12. 3. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu - Phát triển kiến thức sinh học 9 phần sinh thái học để soạn thảo tài liệu nghiên cứu là nền tảng tốt cho việc bồi dưỡng học sinh thi vào các trường THPT chuyên và thi học sinh giỏi quốc gia đạt kết quả cao. - Phát hành thành tài liệu tham khảo chính thống để các giáo viên và học sinh trên toàn quốc tham khảo và ứng dụng. 4. Giả thuyết khoa học Việc nghiên cứu, soạn thảo, ứng dụng hệ thống kiến thức trọng tâm và chuyên sâu, các câu hỏi ôn tập cơ bản và nâng cao trên cơ sở phát triên kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học sẽ là cơ sở nền tảng quan trọng để học sinh ôn tập tốt chuyên đề sinh thái học phục vụ hiệu quả cho học sinh tham gia thi tuyển sinh vào trường THPT chuyên và là nền tảng tốt để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu đáp ứng kì thi học sinh giỏi quốc gia lớp 12. 5. Phương pháp nghiên cứu. 5.1. Nghiên cứu lí thuyết. - Nghiên cứu các tài liệu về chủ trương đường lối của Đảng trong công tác giáo dục. 5 - Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận dạy học, phương pháp dạy học sinh học, chương trình nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu chuyên đề sinh thái học, các đề thi Quốc gia, đề thi chọn quốc tế, đề thi tuyển sinh của trường chuyên và các tài liệu khác. 5.2. Phương pháp chuyên gia. Gặp gỡ, trao đổi với các chuyên gia về lĩnh vực nghiên cứu, lắng nghe tư vấn của các chuyên gia để định hướng cho việc triển khai nghiên cứu đề tài. 5.3. Phương pháp điều tra. Thông qua hình thức trưng cầu ý kiến, tiếp xúc trao đổi với các giáo viên của các trường chuyên về tính cấp thiết và khả thi của đề tài. 6. Những đóng góp mới của đề tài. - Đề tài này sẽ có tác dụng tốt cho các giáo viên và học sinh trong việc nghiên cứu, ôn luyện phần sinh thái học để phục vụ kì thi tuyển sinh vào trường THPT chuyên và là nền tảng tốt để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu đáp ứng kì thi học sinh giỏi quốc gia. - Bổ sung thêm cho hệ thống các tài liệu tham khảo bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học. 6 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài 1.1. Cơ sở lí luận - Theo TS. Đinh Quang Báo, việc biên tập các tài liệu để phục vụ cho học sinh nghiên cứu phải đảm bảo nguyên tắc hệ thống của nội dung bộ môn. Theo đó, tính liên tục của nội dung dạy học sinh học được dựa trên hệ thống và đảm bảo tính kế thừa. Theo nguyên tắc đó việc dạy học sinh học vừa đảm bảo tính khoa học cao, vừa phù hợp với khả năng lĩnh hội của học sinh. Để thỏa mãn cao nhất sự kết hợp nguyên tắc khoa học và nguyên tắc phù hợp trình độ học sinh thì nội dung, chương trình phải kết hợp cách sắp xếp theo đường thẳng với đồng tâm xoáy trôn ốc. - Theo nguyên lí hoạt động nhận thức của vỏ não trong việc tiếp nhận thông tin, thì chỉ khi được trang bị kiến thức nền phù hợp người học mới có thể chủ động nghiên cứu hiệu quả các chuyên đề khoa học, khi đó người học mới có khả năng phát huy tối đa năng lực khai thác kiến thức và vận dụng chúng. - Để nghiên cứu sâu chuyên đề sinh thái học đáp ứng kì thi học sinh giỏi quốc gia lớp 12 thì ngay từ kiến thức sinh thái học lớp 9 đã phải được phát triển và nâng cao. 1.2. Cơ sở thực tiễn - Qua nhiều năm nghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên đề sinh thái học, tôi thấy rằng học sinh lớp 9, 10, 11 cần có nền tảng kiến thức đã được phát triển của sinh học 9 thì mới đảm bảo tính kế thừa kiến thức và đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu chuyên sâu chuyên đề sinh thái học mà ở đề thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế yêu cầu. - Cũng qua nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi quốc gia, tôi thấy: những năm đầu, vào dịp hè lớp 9 (sau khi các em học sinh trúng tuyển vào chuyên sinh được gọi vào ôn tập hè) chúng tôi không ôn tập chương trình sinh học 9 theo hướng “Phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học” thì khi vào lớp chuyên sinh các em gặp nhiều khó khăn khi tiếp cận chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi. Trong 2 năm gần đây chúng tôi đã tiến hành “Phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học” và tiến hành ôn tập cho học sinh trước khi vào lớp 10, thì khi bồi dưỡng chuyên sâu chuyên đề sinh thái học học sinh đã dễ dàng 7 tiếp cận, tiếp thu kiến thức hiệu quả để vận dụng giải quyết được những vấn đề khó mà đề thi quốc gia, quốc tế yêu cầu. 2. Hệ thống kiến thức trọng tâm và chuyên sâu, các câu hỏi ôn tập cơ bản và nâng cao trên cơ sở phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học Trong phạm vi đề tài này tôi xin trình bày hệ thống kiến thức trọng tâm và chuyên sâu, các câu hỏi ôn tập cơ bản và nâng cao trên cơ sở phát triển kiến thức sinh học 9 để bồi dưỡng học sinh giỏi phần Sinh thái học. CHƯƠNG I. SINH VẬT VÀ MÔI TRƯỜNG A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU. I. Môi trường và các nhân tố sinh thái. 1. Môi trường sống của sinh vật. - Môi trường sống bao gồm tất cả những gì bao quanh sinh vật, ở đó sinh vật có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với các yếu tố cấu tạo nên môi trường bằng những phản ứng thích nghi. - Sinh vật chỉ có thể tồn tại và phát triển trong môi trường có các điều kiện sống phù hợp. Do vậy không có môi trường sống chung cho tất cả các sinh vật, mà mỗi loài hay mỗi nhóm loài sinh vật có môi trường thích ứng riêng cho chúng. - Có 4 loại môi trường chủ yếu: Môi trường nước, Môi trường đất, Môi trường cạn, Môi trường sinh vật. 2. Các nhân tố sinh thái. - Nhân tố sinh thái là những yếu tố của môi trường có tác động trực tiêp hoặc gián tiếp lên sinh vật. Được chia thành 2 nhóm: + Nhóm nhân tố vô sinh: Tất cả các nhân tố vật lí và hóa học của môi trường quanh sinh vật. Các nhân tố vô sinh chủ yếu gồm: Các nhân tố khí hậu như: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, gió… Các nhân tố thổ nhưỡng: đất, đá, các thành phần cơ giới, mùn hữu cơ… Các nhân tố nước như: nước biển, ao hồ, sông, nước mưa… 8 Các nhân tố địa hình như: độ cao, độ dốc, độ trũng… + Nhóm nhân tố hữu sinh: Là thế giới hữu cơ của môi trường, là mối quan hệ giữa sinh vật với sinh vật. Trong đó con người được nhấn mạnh là nhân tố ảnh hưởng lớn tới sự phát triển của nhiều sinh vật. - Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái tới sinh vật tùy thuộc vào mức độ tác động của chúng. Ví dụ: ánh sáng mạnh hay yếu, nhiệt độ và độ ẩm cao hay thấp, ngày dài hay ngắn, mật độ cá thể nhiều hay ít… - Các nhân tố sinh thái thay đổi tùy theo môi trường và thời gian. Ví dụ: ở vùng nhiệt đới, mùa hè nhiệt độ của không khí có thể lên đến 40oC trong khi ở trong nước khoảng 20-22oC; ánh sáng thay đổi từ buổi sáng đến trưa đến chiều đến tối… 3. Giới hạn sinh thái. - Giới hạn sinh thái là giới hạn chịu đựng của cơ thể sinh vật đối với một nhân tố sinh thái nhất định. Nằm ngoài giới hạn này sinh vật sẽ yếu dần và chết. - Trong giới hạn sinh thái có khoảng thuận lợi và các khoảng chống chịu đối với các hoạt động của sinh vật. + Khoảng thuận lợi là khoảng của các nhân tố sinh thái ở mức phù hợp, đảm bảo cho sinh vật thực hiện các chức năng sống tốt nhất. + Khoảng chống chịu là khoảng của các nhân tố sinh thái gây ức chế hoạt động sinh lí của sinh vật. Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát mô tả giới hạn sinh thái của sinh vật 9 Ví dụ: Giới hạn nhiệt độ của cá rô phi ở Việt Nam. Giới hạn dưới Giới hạn trên Kho ng thu n l i toC Điểm cực thuận 30oC Điểm gây chết (5,6oC) Giới hạn chịu dựng Đi m gây ch t o (42 C) Hình1.2. Giới hạn nhiệt độ của cá rô phi ở Việt Nam. II. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái lên đời sống sinh vật. Sự sinh trưởng, phát triển và phân bố của sinh vật chịu sự tác động của rất nhiều nhân tố sinh thái. Trong đó, các nhân tố có những ảnh hưởng lớn, sâu sắc là ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các sinh vật. 1. Ảnh hưởng của ánh sáng. Tất cả các sinh vật trên Trái Đất đều sống nhờ vào nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Tùy theo cường độ, thời gian, nhịp điệu chiếu sáng mà có tác động khác nhau đến sinh trưởng, phát triển, phân bố của các sinh vật. a. Ảnh hưởng của ánh sáng lên đời sống thực vật - Thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác nhau, thực vật được chia thành 2 nhóm chính: + Nhóm cây ưa sáng: gồm những cây sống nơi quang đãng hoặc tầng trên tán rừng. Ví dụ: Gỗ tếch, phi lao, bạch đàn, lúa, đậu… + Nhóm cây ưa bóng: Gồm những cây sống nơi ánh sáng yếu, ánh sáng tán xạ như dưới tán cây khác, mái che…Ví dụ: Gỗ lim, cà phê, vạn niên thanh, gừng … Trong đó, các cây thuộc nhóm ưa sáng khi còn nhỏ phần lớn là chịu bóng, sau 2 đến 3 năm tuổi mới chuyển thành cây ưa sáng. - Ảnh hưởng tới hình thái và hoạt động sinh lí của cây.  Hình thái cây (liên quan tính hướng sáng của cây): 10 + Cây mọc trong rừng thường có thân cao, thẳng; cành chỉ tập trung ở phần ngọn cây, các cành phía dưới sớm bị rụng. Đó là hiện tượng tự tỉa cành tự nhiên. + Cây mọc nơi trống trải thường có thân thấp, nhiều cành và tán cây rộng.  Hình thái lá: + Lá cây dưới tán thường nằm ngang; lá cây trên tán thường nằm nghiêng. + Lá cây trên tán thường có phiến lá nhỏ, dày, cứng, màu xanh nhạt; lá cây dưới tán thường có phiến lá rộng, mỏng, màu xanh thẩm.  Hoạt động sinh lí: Cường độ và thời gian chiếu sáng có ảnh hưởng lớn tới các hoạt động sinh lí của cây như: quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước…Ví dụ: + Cây ưa sáng nhiệt đới có cường độ quang hợp cao dưới ánh sáng mạnh còn cây ưa bóng cường độ quang hợp cao dưới ánh sáng yếu (khoảng 20% của tàn bộ lượng ánh sáng). + Cường độ hô hấp của lá ngoài ánh sáng cao hơn lá trong bóng, đồng thời thoát hơi nước lá ngoài sáng cao hơn trong bóng + Thời gian chiếu sáng trong một ngày càng dài thì các cây ngày dài phát triển nhanh, ra hoa sớm, ngược lại phần lớn cây ngày ngắn phát triển chậm, ra hoa muộn. (Cây ngày dài là cây chỉ ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng trong ngày dài hơn 13 giờ, ví dụ: cây đại mạch, lúa mì…. Cây ngày ngắn là cây chỉ ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn 11 giờ, ví dụ: cây cà phê chè, lúa…) b. Ảnh hưởng của ánh sáng lên đời sống động vật. - Thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác nhau, động vật được chia thành 2 nhóm: + Nhóm động vật ưa sáng: Những loài chịu được giới hạn rộng về cường độ và thời gian chiếu sáng. Bao gồm các động vật hoạt động ban ngày. Ví dụ: trâu, bò, lợn, gà, nhiều loài chim… + Nhóm động vật ưa tối: Những loài chịu được giới hạn hẹp về cường độ và thời gian chiếu sáng. Bao gồm các động vật hoạt động ban đêm. Ví dụ: hổ, mèo, cú… - Ánh sáng giúp động vật nhận biết các vật và định hướng trong không gian. + Bằng thị giác động vật cảm nhận được thế giới vật chất của môi trường xung quanh. + Nhờ khả năng nhận biết các vật chiếu sáng mà động vật có thể định hướng đi xa và trở về nơi cũ. Ví dụ: Chim di cư tránh mùa đông qua hàng nghìn km, bay liên tục cả 11 ngày đêm. Ban đêm, kiến bò trên đường mòn nhờ ánh sáng mặt trăng. - Ánh sáng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh sản của sinh vật. + Nhịp điệu chiếu sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng và sinh sản của động vật: Trong tự nhiên, mùa xuân là mùa sinh sản của chim. Mùa xuân, mùa hè là mùa sinh sản của một số loài thú như: chồn, sóc, nhím, ngựa…. Mùa thu và mùa đông là mùa sinh sản của cừu, hươu… + Cường độ và thời gian chiếu sáng ảnh hưởng đến hoạt động sinh sản và sinh trưởng của nhiều loài động vật. Ví dụ:  Sâu sòi ở Việt Nam đình dục (tạm ngừng hoạt động và phát dục) vào mùa đông khi thời gian chiếu sáng/ngày ngắn đi.  Nhiều loài chim ngoài vùng nhiệt đới, sự chín sinh dục xảy ra khi độ dài ngày tăng.  Một số loài thú như cáo, một số gặm nhấm sinh sản vào thời kì ngày dài; nhiều loài nhai lại có thời sinh sản ứng với ngày dài. 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Nhiệt độ của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trường, phát triển, phân bố của các sinh vật. Mỗi loài sinh vật chỉ tồn tại được trong một giới hạn nhiệt độ nhất định. - Nhiệt độ môi trường luôn thay đổi, sự khác nhau về nhiệt độ môi trường tạo ra những nhóm sinh vật có khả năng thích nghi khác nhau với sự thay đổi nhiệt độ. Sự khác nhau này được thể hiện về mặt hình thái, cấu tạo, hoạt động sinh lí và tập tính sinh hoạt của sinh vật. a. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đời sống thực vật. - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hình thái và giải phẩu của thực vật: Lá cây thường là bộ phận dễ biến đổi nhất dưới tác động của nhiệt độ. Ví dụ: + Cây sống ở vùng nhiệt đới, trên bề mặt lá có tầng cutin dày có tác dụng hạn chế thoát hơi nước khi nhiệt độ không khí cao. + Ở vùng ôn đới, về mùa đông giá lạnh, cây thường rụng nhiều lá làm giảm diện tích tiếp xúc với không khí lạnh và giảm sự thoát hơi nước, đồng thời hình thành các vảy bảo vệ chồi non và lớp bần cách nhiệt bao quanh chồi cây. 12 + 2 cây sồi sống trong điều kiện nhiệt độ khác nhau có hình thái lá khác nhau, nhưng sau một thời gian cho sống trong điều kiện nhiệt độ như nhau thì lá biến đổi giống nhau. - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sinh lí của thực vật. + Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng rất mạnh đến quang hợp và hô hấp của thực vật. Cây quang hợp tốt nhất ở nhiệt độ khoảng từ 20 – 35o C, hô hấp tốt nhất ở nhiệt độ khoảng 25 – 40o C, ngừng quang hợp và hô hấp khi nhiệt độ dưới 0oC và trên 40oC. + Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng mạnh đến quá trình thoát hơi nước của thưc vật. Trong điều kiện độ ẩm không khí thấp, nhiệt độ không khí cao cây thoát hơi nước mạnh. + Nhiệt độ ảnh hưởng quá trình hình thành và hoạt động của diệp lục. Ví dụ: Cây cà chua, ở nhiệt độ thấp (13oC) hạt diệp lục ít và nhỏ, ở nhiệt độ thích hợp (21oC) lá có nhiều hạt diệp lục, ở nhiệt độ cao (35oC) diệp lục bị phân hủy nên lá vàng úa. b. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đời sống động vật. - Nhiệt độ ảnh hưởng tới hình thái động vật. Động vật ở vùng nóng và vùng lạnh có nhiều đặc điểm khác nhau. + Động vật hằng nhiệt (chim, thú) thuộc cùng loài (hay loài gần nhau) sống trong vùng lạnh có kích thước cơ thể lớn hơn ở vùng nóng. Động vật biến nhiệt (cá, lưỡng cư, bò sát) thì ngược lại. + Động vật hằng nhiệt ở nơi càng lạnh thì kích thước các phần ngoài thân chính (như tai, đuôi, mỏ…) càng nhỏ hơn vùng nóng. Các loài động vật vùng lạnh (như hươu, gấu cừu…) có bộ lông dày và dài hơn những vùng nóng. Tuy nhiên khi chuyển chúng về sống nơi có nhiệt độ ôn hòa, ít lạnh, lông sẽ ngắn và thưa dần. - Nhiệt độ ảnh hưởng tới hoạt động sinh lí của động vật. + Ảnh hưởng lượng thức ăn, và tốc độ tiêu hóa thức ăn của động vật. Ví dụ: Ấu trùng giai đoạn 4 của mọt bột ở 36oC ăn hết 638 mm2 lá khoai tây/ ngày, ở 16oC chỉ ăn 215mm2 lá khoai tây/ngày. Mọt trưởng thành ăn nhiều nhất ở 25oC, nhưng ở 15oC thì ngừng ăn. + Ảnh hưởng rất rõ tới mức độ trao đổi khí của động vật. Trong giới hạn nhất định nhiệt độ càng cao thì cường độ hô hấp càng tăng. - Nhiệt độ ảnh hưởng tới sự phát triển của động vật. 13 + Tốc độ phát triển của động vật phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao thì động vật không thể phát triển được. + Mỗi loài động vật có một ngưỡng nhiệt phát triển nhất định. Ví dụ: Sâu khoang cổ phá hoại rau là 10oC, Trứng cá hồi là 0oC, Hà bám trên cây nước lợ là 2oC… - Nhiệt độ ảnh hưởng tới sinh sản của động vật. + Nhiều loài động vật chỉ sinh sản trong thời gian môi trường có nhiệt độ nhất định. Ví dụ: Cá chép chỉ đẻ trong môi trường có nhiệt độ không thấp hơn 15oC. Chuột nhắt trắng sinh sản mạnh ở 18oC, giảm dần khi nhiệt độ tăng và dừng hẳn ở nhiệt độ 30oC. + Nhiệt độ nóng quá hoặc lạnh quá có thể làm ngừng quá trình sinh tinh, sinh trứng của nhiều loài động vật. - Nhiệt độ ảnh hưởng tới tập tính sinh hoạt của động vật. Nhiều loài động vật nhờ có tập tính mà có thể giữ thăng bằng nhiệt hiệu quả. Ví dụ: Ong, kiến, mối...đào hang, xây tổ; Châu chấu sa mạc xè cánh, cụp cánh; Chim cánh cụt di chuyển theo vòng xoáy trôn ốc để điều hòa nhiệt độ khi bão tuyết; Lạc đà đứng sát nhau che bóng cho nhau; Vịt trời di cư; Gấu Bắc cực ngủ đông… 3. Ảnh hưởng của độ ẩm. a. Ý nghĩa của nước đối với đời sống sinh vật. Nước có vai trò rất quan trọng trong đời sống của sinh vật. + Nước là thành phần không thể thiếu của tất cả các tế bào sống, chiếm tới 80-95% khối lượng của các mô sinh trưởng. + Nước tham gia vào hầu hết các hoạt động sống của sinh vật và là môi trường sống của nhiều loài sinh vật. Nước là nguyên liệu cho quang hợp, là phương tiện vận chuyển và trao đổi khoáng trong cây. Thoát hơi nước giúp cây điều hòa nhiệt độ cơ thể. + Nước là phương tiện vận chuyển máu và chất dinh dưỡng ở động vật. Nước tham gia trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong sinh sản và phát tán nòi giống. b. Ảnh hưởng của độ ẩm đối với đời sống sinh vật. - Độ ẩm không khí và độ ẩm đất ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng và phát triển của sinh vật. - Thích nghi với các điều kiện độ ẩm khác nhau thực vật được chia thành 2 nhóm chính: 14 + Nhóm cây ưa ẩm: sống nơi có độ ẩm cao (bờ ao hồ, sông suối…) Ví dụ: cây bóng nước, thài lài, ráy, rau bợ, lúa nước, cói… + Nhóm cây chịu hạn: sống nơi có độ ẩm thấp (cồn cát, hoang mạc…) gồm các cây mọng nước và cây lá cứng. Cây mọng nước như: thầu dầu, xương rồng, thanh long, thuốc bỏng…Cơ thể mọng nước, lá hạn chế kích thước, thậm chí hóa gai, số lượng khí khổng ít…Cây lá cứng như: thông, philao…lá hẹp, phủ lông, nhiều cây có rễ dài, thân ngầm… - Thích nghi với các điều kiện độ ẩm khác nhau động vật được chia thành 2 nhóm chính: + Nhóm động vật ưa ẩm: như ếch, nhái… + Nhóm động vật ưa khô: như lạc đà, đà điểu, thằn lằn… 4. Ảnh hưởng lẫn nhau giữa các sinh vật: chính là mối quan hệ giữa sinh vật với sinh vật. a. Ảnh hưởng giữa các sinh vật cùng loài. là mối quan hệ giữa các sinh vật cùng loài. - Các sinh vật cùng loài sống gần nhau, liên hệ với nhau, hình thành nên nhóm cá thể. Ví dụ: nhóm cây thông, nhóm cây bạch đàn, đàn linh cẩu, đàn trâu rừng…. Các sinh vật trong một nhóm thường hỗ trợ hoặc cạnh tranh lẫn nhau. + Quan hệ hỗ trợ: Các cá thể cùng loài hỗ trợ nhau trong hoạt động lấy thức ăn, chống kẻ thù, sinh sản... Quan hệ hỗ trợ là phổ biến khi sinh vật sống quần tụ, bầy đàn hay xã hội. Ví dụ: các cây thông sống cạnh nhau có rễ liền nhau để chuyển nước và chất dinh dưỡng cho nhau; cá cơm Hắc Hải khi gặp cá dữ chúng bơi kết thành một khối và chuyển động tròn làm cho cá dữ lúng túng và bỏ đi… Quan hệ hỗ trợ giúp các sinh vật thích nghi tốt với các điều kiện môi trường và khai thác tốt nguồn sống thông qua “hiệu suất nhóm”. + Quan hệ cạnh tranh: Gặp điều kiện bất lợi (như thiếu thức ăn, nơi ở chật chội, số lượng cá thể tăng cao…), tranh giành con đực con cái. Các cá thể cùng loài sẽ cạnh tranh nhau, có thể đến mức gay gắt dẫn tới hiện tượng tỉa thưa ở thực vật, xuất cư, kí sinh hay ăn thịt đồng loại ở một số động vật và phổ biến là hiện tượng xuất cư ra khỏi quần thể. b. Ảnh hưởng giữa các sinh vật khác loài. Các sinh vật khác loài có quan hệ hỗ trợ hoặc đối địch. 15 Quan hệ Hỗ Cộng sinh trợ Ví dụ Đặc điểm Sự hợp tác cùng có lợi giữa các loài Địa y. Vi khuẩn sinh vật sống trong nốt sần rễ cây họ đậu Hội sinh Sự hợp tác giữa 2 loài sinh vật, trong Cá ép bàm vào rùa đó một bên có lợi còn bên kia không biển có lợi cũng không có hại Đối Cạnh tranh địch Các sinh vật khác nhau tranh giành Lúa và cỏ dại trên nhau thức ăn, nơi ở và các điều kiện cùng cánh đồng sống khác của môi trường. Các loài kìm hãm sự phát triển của nhau. Kí sinh, Sinh vật sống nhờ trên cơ thể sinh vật Rận sống trên da nửa kí sinh khác, lấy các chất dinh dưỡng, máu… trâu, bò. Giun đũa từ sinh vật đó. sống trong ruột người Sinh vật Gồm các trường hợp: động vật ăn Dê và cỏ trên ăn sinh vật thực vật, đông vật ăn thịt con mồi, một cánh đồng. Hổ khác thực vật bắt sâu bọ… và nai trong một khu rừng. Cây nắp ấm bắt sâu bọ. B. CÂU HỎI - BÀI TẬP ÔN LUYỆN VÀ NÂNG CAO Câu 1. Môi trường nước có những đặc điểm cơ bản nào? Nêu những đặc điểm thích nghi của sinh vật sống trong nước. Hướng dẫn trả lời. - Đặc điểm của môi trường nước: + Là môi trường chất lỏng nên độ đậm đặc cao hơn môi trường không khí. + Lượng ôxi trong nước thấp (không vượt quá 20ml/lit), thấp hơn nồng độ ôxi trong không khí khoảng 21 lần. 16 + Nhiệt độ nước tương đối ổn định. Biên độ dao động nhiệt ở các thủy vực nước ngọt không quá 30oC, ở các đại dương không quá 15oC. + Ánh sáng trong nước yếu hơn không khí. Trong nước ngày ngắn hơn trên cạn. + Độ mặn của nước thay đổi ở các thủy vực khác nhau. - Những đặc điểm thích nghi của sinh vật: + Với độ đậm đặc của nước: Các thực vật thủy sinh hình thành nhiều khoang trống chứa khí, nhiều mấu và tơ gai để níu giữ và vươn lên trong nước. Cơ thể nhiều loài động vật thủy sinh như cá thu, cá heo… có hình thuôn nhọn để bơi nhanh, giảm tỉ trọng bằng cách tích lũy lipit hoặc có túi hơi… + Với lượng ôxi thấp trong nước: Thực vật tăng bề mặt tiếp xúc với nước, bằng cách có cơ thể dẹp, thuôn dài…động vật trao đổi khí qua toàn bộ bề mặt cơ thể hoặc hình thành cơ quan chuyên trách như mang, phổi… + Nhiệt độ nước: khá ổn định nên đa số là sinh vật chịu nhiệt hẹp. Tuy nhiên, có nhiều loài vi khuẩn, tảo phát triển trong suối nước nóng 65 đến 90oC hoặc vùng nước đóng băng. + Ánh sáng trong nước: thay đổi theo lớp nước nông sâu. Càng xuống sâu cường độ ánh sáng càng giảm, các nhóm sinh vật được phân bố ở các lớp nước khác nhau với những đặc điểm hác nhau. + Độ mặn của nước: có các loài sinh vật chịu muối rộng hẹp khác nhau. Câu 2. a) Thế nào là giới hạn sinh thái? Sinh vật sẽ sinh trưởng và phát triển như thế nào khi chúng sống trong khoảng thuận lợi, khoảng chống chịu và khi sống ngoài giới hạn chịu đựng về một nhân tố sinh thái nào đó? b) Mối quan hệ giữa giới hạn sinh thái với vùng phân bố và đời sống của sinh vật ? c) Bảng sau đây cho biết một số thông tin về giới hạn của nhân tố nhiệt độ đối với một số loài sinh vật: Loài Giới hạn dưới (oC) Giới hạn trên (oC) Một loài thân mềm 1 60 Cá rô phi 5 42 Một loài giáp xác 45 48 Một loài cá sống ở Nam cực -2 2 17 Dựa vào bảng trên, hãy cho biết: loài có giới hạn sinh thái rộng nhất, hẹp nhất? Giải thích. Hướng dẫn trả lời. a) Giới hạn sinh thái là giới hạn chịu đựng của cơ thể sinh vật đối với một nhân tố sinh thái nào đó; ở đó có giới hạn trên, giới hạn dưới, khoảng thuận lợi và các khoảng chống chịu. + Khi sinh vật sống trong khoảng thuận lợi sẽ sinh trưởng và phát triển tốt nhất. + Khi sống trong khoảng chống chịu: Sinh trưởng và phát triển kém hơn vì luôn phải chống chịu trước những bất lợi của các nhân tố sinh thái từ môi trường. + Khi sinh vật sống ngoài giới hạn chịu đựng sẽ yếu dần và chết. b) - Mối quan hệ giữa giới hạn sinh thái với vùng phân bố của sinh vật: + Những sinh vật có giới hạn sinh thái rộng đối với nhiều nhân tố sinh thái thường có phạm vi phân bố rộng. + Những sinh vật có giới hạn sinh thái hẹp với nhiều nhân tố sinh thái thì có phạm vi phân bố hẹp. + Những sinh vật có giới hạn sinh thái rộng về nhân tố sinh thái này nhưng hẹp về nhân tố sinh thái khác thì phân bố giới hạn. - Mối quan hệ giữa giới hạn sinh thái với đời sống của sinh vật: + Các sinh vật có thể có giới hạn sinh thái rộng về nhân tố sinh thái này, nhưng lại có giới hạn sinh thái hẹp về nhân tố sinh thái khác. + Khi một nhân tố sinh thái nào đó không phù hợp cho cá thể sinh vật, thì giới hạn sinh thái của các nhân tố khác có thể bị thu hẹp. + Trong cùng một loài, cùng điều kiện môi trường, mỗi cá thể có giới hạn sinh thái khác nhau phụ thuộc vào lứa tuổi, trạng thái sinh lí, trạng thái sức khỏe… + Cùng một cá thể, các chức năng sinh lí khác nhau có giới hạn sinh thái khác nhau đối với cùng một nhân tố sinh thái. c) Biên độ giao động trong giới hạn sinh thái đối với nhân tố nhiệt độ của các loài lần lượt là: loài thân mềm (59oC), cá rô phi (37oC), loài giáp xác (3oC), loài cá sống ở Nam cực (4oC). Vậy loài loài có giới hạn sinh thái rộng nhất là loài thân mềm, loài có giới hạn sinh thái hẹp nhất là loài giáp xác. Câu 3. So sánh các đặc điểm hình thái, sinh lí của cây ưa sáng và cây ưa bóng. 18 Hướng dẫn trả lời. Đặc điểm Cây ưa sáng Cây ưa bóng Nơi phân bố Cây mọc nơi trống trải hoặc cây Cây mọc dưới tán của cây khác có thân cao, tán lá phân bố ở tầng hoặc trong hang, nơi bị các công trên của tán rừng trình như nhà cửa… che bớt ánh sáng… Thân cây - Cây mọc nơi trống trải có cành - Thân cây thấp phụ thuộc vào phát triển đều ra các hướng. Cây chiều cao của tầng cây và các vật thuộc tầng trên tán rừng có thân che chắn bên trên. cao, cành tập trung ở phần ngọn - Thân cây có vỏ dày, màu nhạt Lá cây - Thân có vỏ mỏng, màu thẫm - Phiến lá dày, có nhiều lớp tế - Phiến lá mỏng, ít hoặc không có bào thịt lá. lớp tế bào thịt lá - Lá có màu xanh nhạt. Hạt lục - Lá có màu xanh thẫm. Hạt lục lạp có kích thước nhỏ Cách xếp lá lạp có kích thước lớn Lá thường xếp nghiêng, nhờ đó Lá nằm ngang. tránh bớt những tia sáng chiếu thẳng vào bề mặt lá Quang hợp Quang hợp đạt mức độ cao nhất Quang hợp đạt mức độ cao nhất trong môi trường có cường độ trong môi trường có cường độ chiếu sáng cao. Hô hấp chiếu sáng thấp hơn. Cường độ hô hấp của lá ngoài Cường độ hô hấp của lá ngoài sáng sáng cao hơn lá trong bóng. thấp hơn lá trong bóng . Câu 4. a) Thế nào là động vật đẳng nhiệt và động vật biến nhiệt? Trong các loài sau đây, loài nào đẳng nhiệt, loài nào biến nhiệt: thắn lằn, thú mỏ vịt, gà gô trắng, nhím, sâu hại táo, ruồi nhà. b) Động vật đẳng nhiệt và động vật biến nhiệt thích nghi với sự biến đổi của nhiệt độ môi trường như thế nào? Hướng dẫn trả lời. 19 a) - Động vật biến nhiệt là động vật có nhiệt độ cơ thể thay đổi theo nhiệt độ môi trường. - Động vật đẳng nhiệt là động vật có nhiệt độ cơ thể ổn định, độc lập với nhiệt độ môi trường. - Loài động vật biến nhiệt: thằn lằn, kì giông, sâu hại táo, ruồi nhà. Thú mỏ vịt có thể xem như “ranh giới” – động vật biến nhiệt không hoàn toàn. - Loài động vật đẳng nhiệt: gà gô, nhím. b) - Động vật biến nhiệt: + Ở hoang mạc nhiều côn trùng có khoang chống nóng. + Ở xứ lạnh, kích thước cơ thể giảm so với xứ nóng + Thích nghi chủ yếu bằng các tập tính sinh thái: phơi nắng, tránh nắng, di cư, ngủ đông... - Động vật đẳng nhiệt: + Ở vùng lạnh có lông dày, lớp mỡ dưới da dày. + Ở xứ lạnh có các bộ phận thò ra khỏi cơ thể (như: chân, tai, đuôi...) nhỏ. + Ở xứ lạnh kích thước cơ thể tăng lên. + Có lỗ chân lông và và tuyến mồ hôi để điều hòa thân nhiệt. + Có các tập tính sinh thái: ản nấp, di cư, ngủ đông. Câu 5. Thực vật chịu hạn vùng sa mạc thích nghi với điều kiện khô hạn bằng cách nào? Hướng dẫn trả lời. Thực vật chịu hạn vùng sa mạc thích nghi với điều kiện khô hạn bằng cách: - Phát triển bộ rễ hút nước: rễ ăn rất sâu và lan rộng để tìm nước. - Giảm thiểu và biến dạng hình dạng của lá: lá có hình kim hoặc biến thành gai. - Giảm thiểu lượng khí khổng trên cơ thể. - Gia tăng bề dày của thân, lá để tích nước. Câu 6. Nêu các đặc điểm cấu tạo ngoài của thằn lằn bóng đuôi dài thích nghi với đời sống hoàn toàn ở cạn và ý nghĩa thích nghi của từng đặc điểm. Hướng dẫn trả lời. Đặc điển cấu tạo ngoài của thằn lằn bóng đuôi dài và ý nghĩa thích nghi của từng đặc điểm 20 + Da khô, có vảy sừng bao bọc để giảm bớt sự thoát hơi nước của cơ thể . + Có cổ dài để phát huy vai trò của các giác quan nằm trên đầu, tạo điều kiện cho việc bắt mồi được dễ dàng. + Mắt có mí cử động được để bảo vệ mắt, có nước mắt để bảo vệ màng mắt không bị khô. + Màng nhĩ nằm trong một hốc nhỏ bên đầu để được bảo vệ và hướng các dao động âm thành vào màng nhĩ. + Thân dài và đuôi dài là động lực chính của sự di chuyển, thích nghi của bò sát. + Bàn chân năm ngón có vuốt để di chuyển nhanh nhẹn trên các vách đá, cành cây… Câu 7. a) Các sinh vật cùng loài hỗ trợ nhau và cạnh tranh nhau trong những điều kiện nào? b) Thế nào là “hiệu suất nhóm” ? Lấy một số ví dụ minh họa. c) Trong thực tiễn sản xuất con người đã áp dụng những biện pháp gì để giảm cạnh tranh, nhằm đảm bảo năng suất cây trồng, vật nuôi? Hướng dẫn trả lời. a) - Các sinh vật cùng loài hỗ trợ nhau khi chúng sống quần tụ, hình thành bầy đàn hay xã hội trong trường hợp: điều kiện sống thuận lợi như nơi ở rộng rãi, thức ăn dồi dào, tỉ lệ đực cái phù hợp. - Các sinh vật cùng loài cạnh tranh nhau khi chúng sống quần tụ, hình thành bầy đàn trong trường hợp: điều kiện sống bất lợi như nơi ở chật hẹp, thức ăn cạn kiệt, tỉ lệ đực cái không phù hợp… b) Quan hệ hỗ trợ có ý nghĩa đảm bảo cho quần thể thích nghi tốt hơn với điều kiện của môi trường và khai thác được nhiều nguồn sống, thông qua “hiệu suất nhóm”, thể hiện: - Các cá thể trong nhóm khai thác được tối ưu nguồn sống của môi trường, một số cá thể giảm tiêu hao năng lượng. - Sự phân chia thứ bậc và chức năng rõ ràng giữa các cá thể trong bầy đàn hình thành tổ chức xã hội sinh vật, giúp cho sinh vật chống chọi với điều kiện bất lợi của tự nhiên và tự vệ tốt hơn, tránh được kẻ thù… - Trong nhóm con non được bố mẹ chăm sóc tốt hơn.