Giáo án Bài 2. Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Xác định vấn đề cần giải quyết trong bài và huy động hiểu biết ban đầu của HS về hấp thu nước, khoáng và vận chuyển trong cây.

GV chiếu tình huống: Sau mưa lớn, ruộng ngập úng ba ngày, lá cây vàng và héo dù đất còn rất ướt. Ở vườn khác, người trồng bón nhiều phân đạm một lần, cây cũng héo. HS trả lời ba câu hỏi: (1) Vì sao đất nhiều nước mà cây vẫn héo? (2) Nước và khoáng từ đất đi vào rễ và lên lá bằng con đường nào? (3) Vì sao bón quá nhiều phân lại làm cây héo?

Nêu được vấn đề: đất nhiều nước không bảo đảm cây hấp thu được nước, vì rễ cần hoạt động bình thường (cần O₂ để hô hấp và tạo năng lượng); nồng độ chất tan cao trong đất làm thế nước của đất thấp, rễ khó hút nước. HS ghi vào vở ba câu hỏi cần giải quyết trong hai tiết học.

Nêu được cơ chế hấp thu nước và ion khoáng ở rễ; giải thích vai trò của đai Caspary.

Kĩ thuật khăn trải bàn. Nhóm 4 HS. Mỗi HS đọc một phần nội dung trong SGK hoặc học liệu NeoEdu, rồi ghi tóm tắt vào ô tương ứng trên khăn trải bàn theo Phiếu học tập số 1. Bốn phần gồm: (1) Nước vào rễ theo chênh lệch thế nước như thế nào? (2) Con đường gian bào và tế bào chất; đai Caspary có vai trò gì? (3) Ion khoáng vào tế bào rễ theo cơ chế thụ động hay chủ động, phụ thuộc vào điều gì? (4) Nhóm thống nhất một câu kết luận chung về hấp thu nước và khoáng.

Kiến thức HS rút ra: Rễ hấp thu nước theo chênh lệch thế nước, nước chuyển từ nơi có thế nước cao sang nơi có thế nước thấp hơn. Nước đi qua gian bào và tế bào chất; đến nội bì, đai Caspary buộc dòng gian bào phải qua màng để được chọn lọc trước khi vào trụ giữa. Ion khoáng vào theo cơ chế thụ động khi đi theo gradient nồng độ; vào theo cơ chế chủ động khi đi ngược gradient, cần năng lượng và protein vận chuyển. Ghi nhớ: Rễ hấp thu nước theo chênh lệch thế nước; ion khoáng vào qua cơ chế thụ động hoặc chủ động tùy gradient và protein.

Phân biệt được mạch gỗ và mạch rây về chất vận chuyển, hướng vận chuyển và động lực vận chuyển.

Kĩ thuật mảnh ghép. Vòng 1: nhóm chuyên gia A (mạch gỗ) và nhóm chuyên gia B (mạch rây) đọc SGK, điền bảng trong Phiếu học tập số 2. Vòng 2: ghép nhóm mới gồm đủ chuyên gia A và B; mỗi HS trình bày phần mình và cùng hoàn thiện bảng. Bảng gồm bốn cột: Chất được vận chuyển; Hướng vận chuyển; Động lực chính; Điều kiện làm thay đổi hướng vận chuyển.

Kiến thức HS rút ra: Mạch gỗ vận chuyển nước và khoáng từ rễ lên lá; động lực chủ yếu là lực hút do thoát hơi nước, kết hợp liên kết nước và áp suất rễ. Mạch rây vận chuyển sản phẩm hữu cơ từ cơ quan nguồn tới cơ quan chứa hoặc tiêu thụ; hướng vận chuyển thay đổi theo giai đoạn phát triển của cây, nên không thể nói mạch rây luôn hướng xuống.

Giải thích được vai trò điều hòa của khí khổng và sự đánh đổi giữa thoát hơi nước với quang hợp; nêu được dạng nitrogen cây hấp thu.

Thảo luận cặp đôi. HS trả lời hai câu hỏi: (1) Khí khổng điều hòa thoát hơi nước và CO₂ như thế nào? Vì sao đóng khí khổng có thể giảm thoát hơi nhưng hạn chế quang hợp? (2) Cây hấp thu nitrogen ở dạng nào? Vì sao bón càng nhiều càng tốt là không đúng?

Kiến thức HS rút ra: Khí khổng là lỗ trao đổi cả nước và CO₂; đóng khí khổng làm giảm thoát hơi nước nhưng cũng hạn chế CO₂ vào lá, tạo đánh đổi giữa tiết kiệm nước và quang hợp; thiếu nước làm xung đột này gay gắt hơn. Nitrogen được rễ hấp thu ở dạng nitrate ($\mathrm{NO_3^-}$) và ammonium ($\mathrm{NH_4^+}$), sau đó được đồng hóa; bón quá liều không mang lại lợi ích và có thể gây hại, cần bón đúng liều theo nhu cầu cây và đất.

Củng cố kiến thức về hấp thu nước, khoáng, vận chuyển và khí khổng; rèn kĩ năng loại trừ phương án sai và giải thích lựa chọn.

Nhóm 2 HS. GV chiếu lần lượt tám câu. Câu 1 đến 5: HS giơ thẻ A, B, C. Câu 6 đến 8: HS làm cặp và trình bày lời giải. Đề bài:

1. Động lực chính kéo nước ở cây cao là gì? A. Mạch rây hút mọi nước; B. Lực hút do thoát hơi nước; C. Trọng lực kéo lên.
2. Mạch rây chuyển chất theo quan hệ nào? A. Luôn từ rễ lên mọi lá; B. Luôn từ lá xuống bất kể điều kiện; C. Từ nguồn tới nơi chứa hoặc tiêu thụ.
3. Đai Caspary góp phần gì? A. Buộc dòng gian bào qua màng chọn lọc; B. Làm rễ không có nước; C. Tạo O₂ quang hợp.
4. Đóng khí khổng có thể giảm thoát hơi nhưng cũng hạn chế CO₂ vào lá. Đúng hay sai?
5. Ghép cơ quan với chức năng: Lông hút; Mạch gỗ; Khí khổng.
6. Một mô hình cây hút 500 mL nước, giữ lại 50 mL trong cùng khoảng thời gian, phần còn lại thoát hơi. Thoát bao nhiêu mL?
7. Vì sao đất ngập lâu có thể làm rễ khó hấp thu khoáng dù có nhiều nước?
8. Vì sao bón phân quá đậm có thể làm cây héo?

Đáp án: 1) B. 2) C. 3) A. 4) Đúng, vì cùng một lỗ khí khổng trao đổi nước và CO₂ nên có đánh đổi. 5) Lông hút – tăng bề mặt hấp thu; Mạch gỗ – dẫn nước và khoáng; Khí khổng – điều hòa trao đổi khí. 6) $500 - 50 = 450\ \mathrm{mL}$ (thoát 450 mL). 7) Ngập làm rễ thiếu O₂, giảm hô hấp và tạo năng lượng (ATP), làm suy giảm vận chuyển chủ động; nhiều nước không bảo đảm rễ hoạt động bình thường, mức chịu ngập tùy loài. 8) Nồng độ chất tan trong đất cao làm thế nước của đất thấp, rễ khó hút nước hoặc cây mất nước; ion quá mức còn gây độc và mất cân đối dinh dưỡng; cần dựa vào nhu cầu cây và đất, không dùng một liều chung cho mọi cây.

Vận dụng kiến thức trao đổi nước và khoáng để đưa ra lời tư vấn thực tế; rèn kĩ năng giao tiếp và lập luận dựa trên bằng chứng.

Đóng vai theo nhóm 4 HS: một kĩ thuật viên nông nghiệp và ba nông dân. Tình huống: vườn rau bị ngập hai ngày sau mưa, người trồng định bón thêm nhiều đạm để rau lớn nhanh. Kĩ thuật viên nêu ít nhất hai việc nên làm, một việc không nên làm và giải thích dựa trên kiến thức đã học. Ba nông dân đặt câu hỏi phản biện.

Lời tư vấn tham khảo: không bón thêm đạm khi rễ đang bị ngập vì rễ thiếu O₂, hoạt động hấp thu chủ động giảm và nồng độ chất tan cao có thể làm cây khó hút nước. Nên tiêu thoát nước cho vườn; khi rễ phục hồi, bón đúng liều theo nhu cầu của rau và tính chất đất. Theo dõi màu lá và độ héo để điều chỉnh tưới nước, tránh thiếu hoặc thừa nước.