Giáo án Bài 23. Môi trường và các nhân tố sinh thái

Huy động vốn hiểu biết của HS về các yếu tố môi trường tác động đến sinh vật; từ đó xác định vấn đề cần giải quyết trong bài là các nhân tố sinh thái và giới hạn sinh thái.

GV mô tả tình huống: một loài cá nước ngọt sống được trong ao nội địa nhưng không sống được khi nước ao bị nhiễm mặn; cùng một loài cá có thể bị ăn thịt bởi loài khác khi mật độ tăng. HS trả lời câu hỏi: (1) Kể tên các yếu tố của môi trường có thể tác động đến cá trong ao. (2) Những yếu tố nào do sinh vật gây ra, những yếu tố nào không do sinh vật gây ra? (3) Vì sao cá không sống được khi độ mặn tăng quá mức?

Ghi lên bảng hoặc vở danh sách các yếu tố HS nêu được, ví dụ: nhiệt độ nước, độ mặn, độ pH, ánh sáng, oxi hoà tan, thức ăn, kẻ thù, loài cạnh tranh. Phân loại đúng: nhiệt độ, độ mặn, pH, ánh sáng là yếu tố vô sinh; thức ăn là sinh vật khác, kẻ thù, loài cạnh tranh là yếu tố hữu sinh. Câu trả lời dự kiến cho câu (3): cá chỉ tồn tại được khi độ mặn nằm trong một khoảng xác định, vượt quá khoảng đó thì không tồn tại được. GV ghi tên bài và nêu vấn đề: Các yếu tố môi trường tác động đến sinh vật như thế nào và sinh vật chỉ tồn tại trong giới hạn nào?

HS nêu được khái niệm nhân tố vô sinh và nhân tố hữu sinh, phân loại đúng các yếu tố cụ thể bằng kĩ thuật khăn trải bàn.

Nhóm 4 HS hoàn thành Phiếu học tập số 1 theo kĩ thuật khăn trải bàn: mỗi HS viết ý kiến cá nhân vào ô của mình, sau đó thống nhất ý chung vào ô giữa. Nhiệm vụ: phân loại 8 yếu tố trong phiếu vào nhân tố vô sinh hay nhân tố hữu sinh và nêu định nghĩa mỗi loại bằng lời của nhóm. Sau đó HS đối chiếu với nội dung bài giảng (khái niệm nhân tố vô sinh là yếu tố vật lí, hóa học như nhiệt độ và độ mặn; nhân tố hữu sinh là tác động của các sinh vật và quan hệ giữa chúng).

Đáp án Phiếu học tập số 1: Nhân tố vô sinh gồm nhiệt độ, độ mặn, ánh sáng, độ pH. Nhân tố hữu sinh gồm thức ăn là sinh vật khác, loài ăn thịt, cạnh tranh giữa các cá thể cùng loài, quan hệ cộng sinh. Kiến thức HS rút ra: Nhân tố vô sinh là các yếu tố vật lí, hóa học như nhiệt độ và độ mặn; nhân tố hữu sinh là tác động của các sinh vật và quan hệ giữa chúng.

HS nêu được khái niệm giới hạn sinh thái; đọc được mô hình giới hạn nhiệt độ của một loài, xác định khoảng thuận lợi, khoảng chống chịu, điểm giới hạn và giải thích được vì sao 30°C không đồng nghĩa với chết ngay.

Nhóm 4 HS hoàn thành Phiếu học tập số 2 dựa trên mô hình: loài sống trong khoảng nhiệt độ 10–35°C, khoảng thuận lợi 20–28°C. HS thực hiện: (1) Xác định điểm giới hạn dưới và điểm giới hạn trên. (2) Xác định khoảng thuận lợi và các khoảng chống chịu. (3) Tính độ rộng khoảng tồn tại. (4) Trả lời: nhiệt độ 30°C có làm loài chết ngay không? Lưu ý: GV yêu cầu HS nêu rõ lý do và nhắc rằng giới hạn có thể thay đổi theo điều kiện, thời gian, giai đoạn phát triển của loài. Sau đó GV chiếu mô hình trên trang NeoEdu để HS đối chiếu.

Đáp án Phiếu học tập số 2: (1) Giới hạn dưới 10°C, giới hạn trên 35°C. (2) Khoảng thuận lợi 20–28°C; các khoảng chống chịu là 10–20°C và 28–35°C. (3) Độ rộng khoảng tồn tại: $35 - 10 = 25\,^{\circ}\mathrm{C}$. (4) Không; 30°C nằm ngoài khoảng thuận lợi nhưng vẫn nằm trong khoảng tồn tại của mô hình, loài có thể chịu stress; giới hạn thay đổi theo điều kiện, thời gian và giai đoạn. Kiến thức HS rút ra: Giới hạn sinh thái là khoảng giá trị một yếu tố mà sinh vật có thể tồn tại trong điều kiện xác định; khoảng thuận lợi, khoảng chống chịu và điểm giới hạn phụ thuộc loài, giai đoạn và tổ hợp yếu tố.

HS phân biệt được ổ sinh thái với nơi ở và nêu được vì sao hai loài cùng nơi ở vẫn có thể có ổ sinh thái khác nhau.

HS làm việc theo cặp đôi (think-pair-share) với câu hỏi: Hai loài chim cùng sống trên một cây nhưng một loài ăn côn trùng ở tán lá trên cao, loài kia ăn côn trùng ở thân cây. Cùng nơi ở nhưng vì sao vẫn khác ổ sinh thái? Sau đó HS đối chiếu định nghĩa: ổ sinh thái mô tả cách sử dụng nguồn sống và điều kiện, khác nơi ở đơn thuần. GV nêu quan niệm sai thường gặp: 'Hai loài cùng nơi ở chắc chắn có ổ sinh thái hoàn toàn giống nhau.'

Kiến thức HS rút ra: Nơi ở là địa điểm sinh sống; ổ sinh thái là cách loài sử dụng nguồn sống (thức ăn, nơi kiếm ăn), thời gian hoạt động và các điều kiện. Hai loài cùng nơi ở có thể khác thức ăn, thời gian hoạt động và mức sử dụng tài nguyên nên ổ sinh thái khác nhau. Kết luận đúng cho quan niệm sai: Sai, vì ổ sinh thái có thể khác nhau dù cùng nơi ở.

HS củng cố khái niệm nhân tố vô sinh, nhân tố hữu sinh, giới hạn sinh thái và ổ sinh thái qua các bài tập đã cho, có phản hồi ngay.

GV tổ chức trò chơi giơ thẻ đáp án A, B, C; HS giơ thẻ đồng loạt sau mỗi câu. Các câu hỏi gồm: (1) Nhân tố vô sinh được hiểu đúng như thế nào? A. chỉ mọi tác động của các quần thể khác loài; B. yếu tố vật lí, hóa học như nhiệt độ và độ mặn; C. chỉ nguồn thức ăn là sinh vật sống. (2) Nhân tố hữu sinh được hiểu đúng như thế nào? A. chỉ độ pH và nồng độ muối; B. chỉ nhiệt độ và cường độ ánh sáng; C. tác động của các sinh vật và quan hệ giữa chúng. (3) Ghép thuật ngữ với nội dung: nhân tố vô sinh, nhân tố hữu sinh, giới hạn sinh thái (GV chiếu các cặp nội dung, HS đọc đáp án). (4) Hai loài cùng nơi ở chắc chắn có ổ sinh thái hoàn toàn giống nhau. (Đúng/Sai) (5) Hai loài ăn cùng thức ăn nhưng kiếm ăn ở giờ khác nhau. Điều này có thể làm gì? A. Làm chúng chắc chắn cùng loài; B. Làm nơi ở luôn khác nhau; C. Giảm chồng lấn ổ sinh thái theo thời gian. (6) Hai chim cùng cây nhưng ăn côn trùng ở tầng khác nhau. Giải thích liên quan cạnh tranh. GV có thể chiếu các bài tập tương tác trên trang NeoEdu để HS làm thêm nếu còn thời gian.

Đáp án: (1) B. (2) C. (3) Nhân tố vô sinh – yếu tố vật lí, hóa học như nhiệt độ và độ mặn; Nhân tố hữu sinh – tác động của các sinh vật và quan hệ giữa chúng; Giới hạn sinh thái – khoảng giá trị một yếu tố mà sinh vật có thể tồn tại trong điều kiện xác định. (4) Sai; có thể khác thức ăn, thời gian hoạt động và mức sử dụng tài nguyên. (5) C; thời gian hoạt động là một chiều của ổ sinh thái, phân chia thời gian có thể giảm cạnh tranh nhưng không bảo đảm không còn tương tác. (6) Cùng nơi ở nhưng phân chia tài nguyên theo tầng làm ổ sinh thái khác phần nào, có thể giảm cạnh tranh; không có nghĩa là không bao giờ tương tác hay cạnh tranh.

HS vận dụng kiến thức về nhân tố sinh thái và giới hạn sinh thái để đề xuất cách khảo sát một yếu tố ngoài trời, đồng thời nêu được các điều kiện an toàn và giới hạn của kết luận.

Tình huống: Nhóm HS muốn khảo sát xem loài cây xanh trong sân trường phát triển tốt ở vùng nhiệt độ và ánh sáng nào. Nhiệm vụ nhóm: (1) Chọn một nhân tố vô sinh cần đo (nhiệt độ hoặc ánh sáng) và nêu nhân tố được giữ cố định. (2) Liệt kê ít nhất 3 quy tắc an toàn khi khảo sát ngoài trời: không chạm loài lạ, không vào vùng nguy hiểm, không lấy mẫu sinh vật được bảo vệ. (3) Nêu vì sao chỉ dựa vào vài điểm đo thì không thể kết luận mọi cây đều có cùng giới hạn. Nhiệm vụ về nhà: hoàn thiện nhật ký khảo sát ở sân trường trong 1 tuần.

Sản phẩm nhóm gồm: nhân tố chọn đo là nhiệt độ hoặc ánh sáng; nhân tố giữ cố định là các yếu tố còn lại (ví dụ đất trồng, lượng nước tưới, loài cây); ba quy tắc an toàn: không chạm loài lạ, không vào vùng nguy hiểm, không lấy mẫu sinh vật được bảo vệ; kết luận giới hạn: dữ liệu thu được chỉ mô tả các điểm đo cụ thể, không suy ra mọi cá thể có cùng giới hạn, và giới hạn có thể thay đổi theo thời gian, giai đoạn sinh trưởng.