Tìm hiểu về nhân tố ánh sáng sinh thái học

Mục lục LỜI MỞ ĐẦU Sinh thái học đời cách thập kỉ lĩnh vực có đóng góp to lớn cho văn minh nhân loại, đặc biệt việc quản lý bảo vệ môi trường cho phát triển xã hội bền vững Ngày nay, Sinh thái học lĩnh vực khoa học quan tâm hàng đầu Sinh thái học chủ điểm kiến thức quan trọng nội dung chương trình Sinh học bậc THCS THPT, việc đào tạo cử nhân Sinh học giảng đường trường Đại học,… Chúng sinh viên theo học chương trình cử nhân Sinh học chất lượng cao môi trường học tập tốt - khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tìm hiểu chuyên ngành Sinh thái học, chúng tơi thấy nôi dung kiến thức hay bất tận giới thiên nhiên, mối quan hệ thiên nhiên người hay vấn đề môi trường, dân số,…Điều thơi thúc chúng tơi mong muốn tìm hiểu kiến thức chuyên sâu lý thuyết thực nhiệm – điều mà trước chưa trải nhiệm học Sinh thái học trường phổ thơng Và nhóm sinh viên lớp K66TN lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu giảng dạy ánh hưởng ánh sáng chương trình Sinh thái học”để nghiên cứu, tìm hiểu cách cặn kẽ, tích hợp góc nhìn nhiều lĩnh vực Sinh học, Vật lý, Hóa học,…Bởi ánh sáng nhân tố sinh thái có tác động lớn tới đời sống sinh vật, trình diễn quần xã sinh vật hay hệ sinh thái,… Với tiểu luận này, hy vọng tư liệu hay có ích cho thầy, cô, em học sinh bạn cử nhân theo chuyên ngành Sinh học Trong trình soạn thảo khó tránh khỏi sai xót, chúng tơi mong muốn nhận lời góp ý để bổ sung, chỉnh sửa Mọi ý kiến đóng góp vui lòng liên hệ trực tiếp tới email: duongquanghieuhnue@gmail.com Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Lân Hùng Sơn “Chúng em cảm ơn thầy nhiều giảng hay, bảo tận tình nhiệt huyết thầy Chúng em cảm ơn thầy tạo điều kiện để chúng em có hội hồn thành tiểu luận nghiên cứu Chúng em xin kính chúc thầy gia đình mạnh khỏe hạnh phúc.” Nhóm tác giả Nhóm – K66TN - Biology VAI TRỊ CỦA ÁNH SÁNG 1.1: Tìm hiểu nhân tố ánh sáng: - Ánh sáng nhiệt độ, độ ẩm… vừa nhân tố điều chỉnh vừa nhân tố giới hạn đời sống sinh vật, đặc biệt thực vật Thực vật cần ánh sáng động vật cần thức ăn, ánh sáng coi “nguồn sống” thực vật (Tilman, 1982) - Bức xạ Mặt trời “dãy nguồn” liên tục, gồm phổ rộng dải sóng, từ cực ngắn (tần số cao) đến tia có bước sóng dài (tần số thấp) Khi truyền không gian dạng sóng, bước sóng ánh sáng khoảng cách đỉnh hai sóng Các tia có bước sóng ngắn chứa nhiều lượng Dựa vào bước sóng, chia quang phổ xạ điện từ theo thứ tự tăng dần bước sóng: + Tia Gama: tia có bước sóng ngắn nhất, tia mạnh đâm thủng vật Theo nghiên cứu cho thấy đâm thủng 3m bê tơng Tia phát từ nơi nóng vũ trụ siêu mới, neutron, pulsa lỗ đen truyền qua không gian khoảng không vũ trụ đến bề mặt trái đất Dựa vào đặc tính có mức lượng cao mà có số ứng dụng để điều trị bệnh tật ung thư + Tia X: có khả xuyên qua nhiều vật liệu mơ mềm động vật Tính đâm xuyên tia ứng dụng rộng rãi y học để nghiên cứu cấu trúc thể sinh vật, điển hình ứng dụng tia X vào chụp X quang bệnh viện + Ánh sáng tử ngoại: Tên khác UV Mặc dù mức lượng thấp đủ để giết tế bào phá hủy mô Nguồn lượng xạ tử ngoại từ mặt trời đến trái đất giữ lại phần lớn tầng ozon, phần nhỏ tới bề mặt trái đất Tuy nhiên lượng nhỏ ánh sáng có lượng tương đối cao ( tia UV) xúc tiến tạo vitamin D, sạm da, cới liều lượng nhiều gây hỏng võng mạc ung thư da Bức xạ tia tử ngoại ứng dụng nhiều quan trắc thiên văn, xử lý nước thực phẩm, tác nhân diệt khuẩn,… Nhóm – K66TN - Biology + Ánh sáng nhìn thấy: Phổ ánh sáng nhìn thấy chia thành vùng màu dựa tính chất vật lý Dựa vào độ dài bước sóng chia sau: Hình 1: Quang phổ ánh sáng Màu đỏ: 622 – 780 nm Màu cam: 597 -622 nm Màu vàng: 577 – 597 nm Màu lục: 492 – 577 nm Màu lam: 455 – 492 nm Màu tím: 455 nm trở xuống Ánh sáng nhìn thấy sở cho sống Trái đất Tuy nhiên, quang hợp thực vật xuất phổ ánh sáng mà mắt người nhìn thấy với bước sóng từ 3800 đến 7100 A (thường 4000 – 7000 A) Ánh sáng gọi “bức xạ quang hợp tích cực” chiếm 44% tổng xạ Mặt trời chiếu xuống Trái Đất Trong tự nhiên, số sắc tố vi khuẩn (gọi bacterioclorophin) có đỉnh hấp thụ ánh sáng bước sóng 8000, 8500 8700 – 8900 A Do vậy, nguồn sống hay lượng sử dụng quang hợp bị giới hạn Nhóm – K66TN - Biology + Bức xạ hồng ngoại: Thường viết tắt IR Bức xạ hồng ngoại nằm dải sóng từ 700 nm đến nm Bức xạ tia hồng ngoại có liên quan đến vùng nhiệt,vì thể động vật động vật đẳng nhiệt khơng phát ánh sáng nhìn thấy mà phát tia hồng ngoại yếu cảm nhận, ghi lại dạng nhiệt Trong tự nhiên, khoảng nửa lượng điện từ ánh sáng Mặt Trời phát vùng hồng ngoại, ví dụ bóng đèn dây tóc volfram phát sáng khơng hiệu phát nhiều sóng hồng ngoại + Sóng vi ba: nằm dải sóng từ nm đến 30 cm, sử dụng phổ biến công nghệ vi sóng + Sóng vơ tuyến: Gồm bước sóng từ 30cm đến hàng ngàn km Vùng ánh sáng chứa lượng sóng vơ tuyến có nhiều ứng dụng truyền thông điều biên, công nghiệp, y học, chụp ảnh cộng hưởng từ,… - Năng lượng xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đều, phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố - Trong môi trường nước, ánh sáng chiếu qua bị thay đổi lớn thành phần bước sóng, cường độ chiếu sáng cường độ dài ngày Theo độ sâu, môi trường nước cực cường độ xạ tia đỏ giảm đến 1% độ sâu 4m, tao lam giảm 70% độ sâu 70m Ánh sáng tím đỏ cực khoảng sáng nhìn thấy nhanh so với tia nằm chúng - Nguồn lượng phát từ mặt trời truyền xuống trái đất thông qua ánh sáng, chúng sinh vật sử dụng hình thức khác - Dựa vào lượng ánh sáng mặt trời cung cấp, người nghiên cứu quy luật lớn dòng vật chất dòng lượng 1.2: Vai trò ý nghĩa nhân tố ánh sáng - Năng lượng ánh sáng mặt trời tạo mở đầu cho loạt chuỗi tự nhiên, coi yếu tố bắt đầu hệ sinh thái Ánh sáng yếu tố vô quan trọng thực vật Nhờ có ánh sáng thực vật có khả quang hợp để tổng hợp hợp chất vô thành hợp chất hữu khí oxi Nhóm – K66TN - Biology Ánh sáng tạo dòng lớn hệ sinh thái dòng lượng dòng vật chất Dòng vật chất hệ sinh thái dòng khép kín, chất vơ đến hữu kết thúc chất vơ dạng khác Dòng lượng tồn hệ sinh thái lưu chuyển thông qua chuỗi lưới thức ăn sinh vật, truyền từ sinh vật bậc thấp đến bậc cao Sinh vật bậc sau khơng thể hấp thụ tồn lượn từ bậc dinh dưỡng trước truyền lên, hấp thụ khoảng 10%, mà dòng lượng hệ hở Quá trình quang hợp thực vật nguồn cung cấp oxy làm thay đổi thành phần khí quyển, tạo nên tầng ozon để chặn lại tia cực tím xạ mặt trời chiếu xuống trái đất gây hại cho sinh vật Lượng oxy có ý nghĩa quan trọng giải thích cho tượng tiến hóa sinh vật lại nước trước tiên Ta giải thích sau: Ánh sáng mặt trời có tia có hại cho sinh vật, làm biến đổi gen, gây đột biến… bề mặt nước giúp giữ lại tia có ảnh hưởng đến đời sống sinh vật cho dải ánh sáng nhìn thấy qua Vì mà thể sinh vật sống nước an toàn hơn, bước tiến hóa Dần dần sinh vật bắt đầu tiến cạn, nhờ tầng ozon mà nguồn cung cấp làm thay đổi thành phần khí quển từ q trình quang hợp thực vật Lớp ozon giúp giữ lại tia uv, có lượng nhỏ qua, giúp cho thể sinh vật bề mặt trái đất không bị tiếp xúc nhiều với tia độc hại gây ảnh hưởng đến thể Ngoài ra, lượng oxy tạo từ việc sử dụng lượng thực vật có vai trò quan trọng việc chuyển đổi lượng từ mơi trường bên ngồi vào môi trường bên thể sinh vật Năng lượng ánh sáng Mặt trời tích lũy dạng hợp chất hữu cơ, tồn liên kết hóa học liên kết C-C, C-O, … Vì để có lượng cung cấp cho hoạt động sống bên thể, cần phải bẻ gãy dạng liên kết hóa học để giải phóng lượng, trình gọi trình oxy hóa khử, sinh vật cần lấy oxy để oxy hóa chất Tuy nhiên, ngồi thực vật có lượng sinh vật có khả quang hợp chuyển đổi chất vơ thành hữu - Ánh sáng tạo lượng để sưởi ấm cho bề mặt tế bào Xét cấp độ từ thấp đến cao Nhóm – K66TN - Biology + Phân tử: sống khả tồn nhóm protein, protein tự nhiên chủ yếu enzym, hoạt động tối ưu nhiệt độ 10- 35 độ c , xuống thấp chúng bị đóng băng bị biến tính + Tế bào: nhiệt độ mà ánh sáng cung cấp cho trái đất giúp cho tế bào khơng bị đóng băng thành phần chủ yếu tế bào nước, bị đóng băng nhiệt độ thấp, tế bào bị phá hủy - Ngoài ra, ánh sáng mặt trời giúp sinh vật tổng hợp tiền vitamin D Ví dụ chim, có tượng rỉa lơng, dịch phai câu có chất béo, chúng rỉa lơng để bôi lên lông, ánh sáng mặt trời chuyển chất béo thành tiền vitamin D chim mút trở lại qua đường tiêu hóa giúp cho trình tạo xương, mà canxi chim yếu tố vơ quan trọng, với tập tính bay lượn xương chim đòi hổi phải vừa nhẹ, xốp nên đòi hỏi phải có nhiều canxi Với người, da có sắc tố meelanin giúp tạo tiền vitamin,… TÁC ĐỘNG CỦA NHÂN TỐ ÁNH SÁNG TỚI ĐỜI SỐNG SINH V ẬT 2.1: Ảnh hưởng ánh sáng tới loài thực vật Ánh sáng nhân tố sinh thái có ảnh hưởng tới tồn đời sống thực vật từ hạt nảy mầm, sinh trưởng phát triển hoa, kết Ánh sáng có ảnh hưởng định đến hình thái, cấu tạo, phân bố loài quần xã 2.1.1: Sự phân tầng không gian quần xã loài thực vật: Sự phân tầng không gian quần xã bắt nguồn từ nhu cầu khác điều kiện sống mà đặc biệt nhu cầu nhân tố ánh sáng Nhu cầu ánh sáng lồi khơng giống nhau, dựa vào phân chia thực vật thành ba nhóm thích nhi với điều kiện chiếu sáng khác nhau: +) Nhóm ưa sáng (heliophytes): bao gồm sống nơi quang đãng thảo nguyên, savan, rừng thưa, núi cao hầu hết công nghiệp,… Các lồi thích nghi với điều kiện cường độ ánh sáng mạnh, thời gian chiếu sáng dài phân bố tầng trên, tầng vượt tán Ví dụ: lồi thuộc chi Bạch đàn (Eucalyptus), chi Thơng (Pitus), xà cừ (Khaya senegalensis),… Nhóm – K66TN - Biology +)Nhóm ưa bóng (sciophytes): bao gồm khơng có khả chịu cường độ ánh sáng mạnh phân bố nơi ánh sáng ánh sáng tán xạ chiếm chủ yếu tán rừng, hang động,… Ví dụ: dọc (Garcinia tonkinensis), lim (Erythrophloeum fordii), nhiều loài thuộc họ Gừng, họ Cà phê,… +) Nhóm chịu bóng: bao gồm lồi sống ánh sáng vừa phải Nhóm chịu bóng coi nhóm trung gian hai nhóm Ví dụ: dầu rái (Dipterocarpus alatus), ràng ràng (Ormosia pinnata),… Cây ưa sáng Đòi hỏi ánh sáng mạnh Sống tầng Phiến dày, màu xanh nhạt Mô giậu phát triển Lá xếp nghiêng Cây ưa bóng Khơng có khả chịu ánh sáng mạnh Sống tán Phiến mỏng, màu xanh thẫm Mô giậu phát triển Lá xếp ngang Bảng : Những điểm khác biệt thực vật ưa sáng ưa bóng Chính phân tầng khơng gian quần xã này, giúp lồi giảm cạnh tranh tận dụng tối ưu nguồn sống mơi trường Trong tự nhiên tồn nhiều lồi thực vật có khả thích nghi cao với điều kiện chiếu sáng, ưa sáng phát triển bóng râm ngược lại chịu bóng khơng bị tổn thương ngồi sáng Tuy nhiên nhận xét chung: tiên phong thường ưa sáng mọc sau có tiên phong chịu bóng Ngồi ra, đòi hỏi độ chiếu sáng phụ thuộc vào lứa tuổi, nhỏ phần lớn chịu bóng, sau – năm tuổi chuyển dần thành ưa sáng Nhóm – K66TN - Biology Cây xà cừ (ưa sáng) Cây vạn niên (ưa bóng) Cây dầu rái (chịu bóng) Hình 2: Ví dụ nhóm 2.1.2: Ảnh hưởng tới hình thái giải phẫu: Lá quan trực tiếp tiếp nhận, hấp thụ ánh sáng nên có thay đổi lớn hình thái, cấu tạo, giải phẫu cường độ ánh sáng thay đổi Lá tán Nhóm – K66TN - Biology thường mọc nằm ngang, có xếp xen kẽ để nhận nhiều ánh sáng tán xạ Trái lại, ưa sáng có mọc nghiêng tránh tia nắng chiếu thẳng góc vào bề mặt Ngồi ra, lồi ưa sáng thường có màu xanh nhạt, phiến nhỏ, dày, cứng, có tầng cutin dày, mơ giậu phát triển có nhiều gân Giải phẫu ưa sáng thấy tế bào mơ giậu có hình dài, xếp xít xếp sâu vào phần thịt Trong đó, ưa bóng thường có màu xanh đậm, phiến rộng, mơ giậu phát triển,… Hình 3: So sánh giải phẫu lát cắt ngang điều kiện ánh sáng khác (Theo Giáo trình Sinh thái học mơi trường, Trần Kiên – Mai Sỹ Tuấn) Nhiều loài có tính hướng sáng, cong phía có ánh sáng Hiện tượng thấy rõ mọc ven rừng, dọc đường phố có nhà cao bên cửa sổ Các mọc rừng thường có đặc điểm thân cao, thẳng, cành tập trung phần ngọn, cành phía héo rụng sớm Hiện tượng gọi tự tỉa cành tự nhiên Ngun nhân cành phía khơng cung cấp đủ ánh sáng nên quang hợp kém, tạo chất hữu cơ, lượng chất hữu tích lũy không đủ bù lượng tiêu hao hô hấp nên cành khô héo dần rụng 2.1.3: Ảnh hưởng tới hoạt động sinh lí c thực v ật: Ánh sáng ảnh hưởng đến nhiều hoạt động sinh lý lồi thực vật q trình nước, vận chuyển chất cây, hô hấp đặc biệt q trình Nhóm – K66TN - Biology quang hợp thông qua ba phương diện: cường độ, thời gian chiếu sáng quang phổ ánh sáng Cường độ ánh sáng quang phổ ánh sáng ảnh hưởng lớn tới khả quang hợp nhóm thực vật C3 , C4 , CAM Thực vật C3 gồm từ loài rêu loài gỗ lớn mọc rừng, phân bố hầu khắp nơi Trái Đất Nhóm thực vật C4 bao gồm số loài thực vật sống vùng nhiệt đới cận nhiệt đới mía, rau dền, ngơ, cao lương, kê,…Các loài thực vật CAM gồm loài mọng nước sống vùng hoang mạc khô hạn xương rồng, dứa, long,… a, Cường độ ánh sáng: Q trình quang hợp lồi thực vật xảy tác động ánh sáng với cường độ yếu ánh sáng đèn dầu hỏa hay ánh trăng Tuy nhiên điều kiện cường độ ánh sáng thấp, quang hợp xảy yếu không bù lại lượng chất hữu bị tiêu hao hô hấp Cường độ ánh sáng ảnh hưởng lớn tới suất trồng -Cường độ ánh sáng mà lượng CO2 hấp thụ quang hợp lượng CO2 thải hô hấp, gọi điểm bù ánh sáng Trị số điểm bù ánh sáng không giống không ưa bóng ưa sáng mà thuộc tầng khác Trị số phụ thuộc vào lượng CO2 khơng khí Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp ưa sáng - Khi tăng cường độ ánh sáng lên cao điểm bù ánh sáng cường độ quang hợp tăng tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đên đạt tới điểm bão hòa ánh sáng Điểm bão hòa ánh sáng trị số ánh sáng mà từ cường độ quang hợp không tăng thêm cường độ ánh sáng tiếp tục tăng 10 Nhóm – K66TN - Biology Hầu hết vấn đề nhanh chóng khắc phục cơng nghệ sẵn có tốn Tuy nhiên ì ạch điều chỉnh thiết kế ánh sáng hoạt động người chủ gây cản trở cho việc nhanh chóng giải vấn đề Ý thức công chúng điều quan trọng cần có để nước cơng nghiệp nhận tiết kiếm lớn có từ việc giảm lạm dụng ánh sáng Ánh sáng chói: Đây hậu đối lập vùng sáng vùng tối tầm nhìn Ánh sáng chói chiếu thẳng vào mắt người đường lái xe gây tầm nhìn đêm đến tận sau Điều khiến cho mắt người cảm thấy khó khăn việc nhận dạng khác biệt ánh sáng Ánh sáng chói vấn đề đặc biệt nghiêm an tồn giao thơng, điều xảy bất ngờ khiến người đường lái xe dễ gặp tai nạn Ánh sáng chói chia theo cách khác Theo cách phân chia Bob Mizon, cộng tác viên Cuộc vận động bầu trời đêm tổ chức thiên văn Anh Quốc (British Astronomical Association’s Campaign for Dark Skies) gồm có loại sau: + Ánh sáng chói mờ (blinding glare): tác động nhìn thẳng vào mặt trời, khiến cho mắt tạm thời bị mù để lại hậu lâu dài với thị giác + Ánh sáng chói gây hạn chế tầm nhìn (disability glare): tác động tương tự bị mù tạm thời đèn pha ô tô chiếu vào + Ánh sáng chói gây khó chịu(Discomfort glare): loại thường khơng gây tình nguy hiểm mà khiến người ta cảm thấy khó chịu, gây mệt mỏi phải chịu đựng lâu + Ánh sáng lộn xộn: ám nhiều luồng sáng mức lúc Các luồng sáng gây lộn xộn, tập trung dẫn tới tai nạn Loại đặc biệt xảy đường phố mà hệ thống đèn thiết kế có nhiều đèn quảng cáo + Ánh sáng chiếm dụng bầu trời: điều thường xảy khu vực đông dân cư Ánh sáng từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nơi lạm dụng ánh 22 Nhóm – K66TN - Biology sáng, phản chiếu lên bầu trời đêm Điều đặc biệt tác động đến nhà thiên văn việc quan sát Hình 12: Ơ nhiễm ánh sáng ảnh hưởng đến việc quan sát thiên văn 3.4: Tác động ô nhiễm ánh sáng Lãng phí lượng: Việc chiếu sáng chiếm đến ¼ lượng tiêu dùng giới Các nghiên nghiên cứu thông thường có đến 50% đến 90% ánh sáng tồ nhà khơng cần thiết Trong nhiều nước sức tìm biện pháp để giảm thiểu sử dụng lượng sau ký Nghị định thư Kyoto, việc tăng cường tính hiệu việc sử dụng ánh sáng biện pháp đem lại kết cao thời gian nhanh chóng Ảnh hưởng tới việc quan sát thiên văn: Hầu hết người dân thành phố thấy bầu trời đêm, ngoại trừ mặt trăng số sáng Điều làm hạn chế hiểu biết họ tới không gian, thiên văn học khoa học nói chung Các nhà thiên văn học nghiệp dư làm việc khó khăn Ơ nhiễm ánh sáng buộc số đài quan sát thiên văn phải di chuyển địa điểm Đài Thiên Văn Hoàng Gia, Greenwich cản trở việc quan sát địa điểm khác Theo tạp chí khoa học Science Advances thuộc Hội Liên hiệp khoa học tiến Mỹ, ô nhiễm ánh sáng nguyên nhân hàng đầu khiến người dân Mỹ 23 Nhóm – K66TN - Biology Châu Âu dường không thấy bầu trời đêm Có khoảng 1/3 nhân loại bao gồm 60% người dân Châu Âu gần 80% dân số Bắc Mỹ quan sát thấy dải ngân hà đêm Theo nhà khoa học, lượng phát sinh từ việc chiếu sáng ban đêm nhu cầu sử dụng ánh sáng nhân tạo mức người làm tăng khí CO2 loại khí gây hiệu ứng nhà kính khác, góp phần làm Trái đất ấm dần lên Tác động tới sức khoẻ tâm lý người: Các tác động tượng đau đầu, mệt mỏi, căng thẳng, suy giảm chức sinh dục tăng cảm giác lo âu Có tài liệu cho có liên quan nhiễm ánh sáng nguy bị ung thư vú! Theo nghiên cứu, ô nhiễm ánh sáng từ bóng đèn màu sắc sặc sỡ (còn gọi nhiễm ánh sáng màu) khơng tạo bất lợi mắt mà gây rối loạn cho thần kinh, khiến cho người dễ xuất triệu chứng chống váng chóng mặt, khó chịu người, buồn nơn, ngủ, tập trung, thể mệt mỏi, cáu gắt thường xuyên, buồn phiền Theo nghiên cứu, bị tia tử ngoại sinh bóng đèn ánh sáng màu sân khấu chiếu xạ thời gian dài xuất triệu chứng chảy máu mũi, rụng răng, đục thủy tinh thể, chí dẫn tới bệnh máu trắng bệnh nguy hiểm khác Đặc biệt vấn đề mắt, nguồn sáng có cường độ cao ảnh hưởng đến mắt tác động nhiệt, xảy nhiệt độ hấp thụ tăng cao nhiệt độ phân tán (thường 10 độ C) lượng ánh sáng chuyển thành nhiệt năng, gây đông protein tế bào Nếu thời gian cường độ tác động đến tế bào võng mạc vượt qua ngưỡng phục hồi gây tổn thương ảnh hưởng đến thị lực bệnh nhân Một nghiên cứu Đại học Haifa, Israel kết luận rằng: phụ nữ sống vùng đô thị nhiều ánh sáng nhân tạo có nguy mắc bệnh ung thư cao 73% so với phụ nữ nơi tận dụng chiếu sáng tự nhiên Ánh sáng nhân tạo phát từ nguồn sáng phá hoại giấc ngủ, làm suy nhược thể gây bệnh tim mạch Nhưng kẻ phá hoại lớn ánh sáng xanh phát từ tivi, máy tính điện thoại thơng minh Và trẻ em đối tượng dễ chịu tác động xấu ánh sáng xanh đến mắt, đặc biệt thời đại 24 Nhóm – K66TN - Biology cơng nghệ tập, game, mạng xã hội cần đến máy tính thiết bị điện tử Bên cạnh đó, WHO cảnh báo người sống môi trường bị ô nhiễm ánh sáng khiến nhịp sinh học thể bị rối loạn, dẫn đến tăng khả ung thư bệnh mà Việt Nam tốp đầu giới số người mắc bệnh Đặc biệt phụ nữ, ô nhiễm ánh sáng ảnh hưởng đến nhan sắc mắt thâm quầng, da sần sùi… Gây rối loạn hệ sinh thái: Thiên nhiên vốn thích nghi với ánh sáng bóng tối tự nhiên Ơ nhiễm ánh sáng làm rối loạn thói quen sinh hoạt sinh vật Các nghiên cứu cho thấy số ví dụ cụ thể hậu gây ô nhiễm ánh sáng như: ánh sáng đêm làm giảm khả nhìn đường bướm đêm trùng hoạt động đêm khác Các loài hoa nở đêm, dựa vào loài để thụ phấn, mà bị ảnh hưởng Các lồi chim di cư bị phương hướng ánh sáng nhà cao chọc trời Hoặc lồi ếch kỳ nhơng hoạt động đêm bị ảnh hưởng Thơng thường khơng có ánh sáng, chúng thức giấc, tìm bạn tình sinh đẻ Nhưng ánh sáng thường xuyên ô nhiễm ánh sáng làm cho hoạt động chúng suy giảm Gây an toàn: Điều phổ biến với người đường ban đêm “Tổ Chức Bầu Trời Đêm Quốc Tế” (International Dark-Sky Association) cho rằng, chẳng có sở khoa học việc ánh sáng làm giảm tội phạm Thậm chí ánh sáng nhân tạo tồi tạo đối lập lớn ánh sáng bóng tối, khiến tội phạm dễ dàng ẩn nấp 3.5: Các biện pháp giảm ô nhiễm ánh sáng Giảm ô nhiễm ánh sáng bao gồm nhiều hình thức giảm ánh sáng chiếm dụng bầu trời, giảm ánh sáng chói, giảm ánh sáng xâm nhập, giảm ánh sáng lộn xộn Phương pháp tốt phương pháp phải phù hợp với loại ô nhiễm Các biện pháp áp dụng: + Sử dụng nguồn sáng vừa đủ với yêu cầu + Tắt đèn không cần thiết sử dụng chế độ hẹn 25 Nhóm – K66TN - Biology + Cải tiến dụng cụ chiếu sáng phù hợp, tập trung ánh sáng vào nơi cần thiết + Lắp đặt loại đèn cho bước sóng ánh sáng gây vấn đề nghiêm trọng + Đánh giá lại hệ thống chiếu sáng có, thiết kế lại cần ỨNG DỤNG ÁNH SÁNG VÀO CÁC LĨNH VỰC KHÁC Ánh sáng có ảnh hưởng đến mặt đời sống loài vật, làm ảnh hưởng đến tập tính chúng Dựa vào đó, sử dụng ánh sáng nhân tạo để thu kết cao nông nghiệp, y học hay công nghệ sinh học,… 4.1: Ứng dụng trồng trọt chăn ni Khi gà nhỏ thường chiếu sáng vào ban đêm giúp kích thích q trình sinh trưởng lượng thức ăn mà gà ăn vào nhiều trình trao đổi chất diễn nhanh Hay với công nghệ chiếu sáng ngắt quãng, suất đẻ trứng gia cầm tăng gấp đôi Ứng dụng vào việc bảo vệ mùa màng: có nhiều loại trùng có khả thích ứng cao, dùng thuốc trừ sâu khơng thể giải được, lại dẫn dụ ánh sáng để thu bắt Biện pháp dễ thực hiện, chi phí thấp khơng gây hại cho mơi trường người Tuy nhiên lồi trùng khác bị ảnh hưởng bước sóng khác nên cần có nhiên cứu khoa học để có lựa chọn đắn 26 Nhóm – K66TN - Biology Hình 13: Bẫy trùng ánh sáng 4.2: Ứng dụng ngành Y học, Công ngh ệ Sinh h ọc: Các nhiều nghiên cứu chế tạo máy móc, thiết bị phúc vụ cho việc học tập nghiên cứ, bệnh như: tạo tia cực tím UV để khử trùng, sửa dụng tia phóng xạ việc điều trị Ung thư,… Ngoài ra, ánh sáng ứng dụng việc tạo lò vi song, thiết bị chiếu sáng phục vụ cho công nghệ tế bào,… Điều khiến mở khả điểu trị bệnh hiểm nghèo ung thư tương lai không xa GIÁO DỤC VỀ NHÂN TỐ ÁNH SÁNG Với đặc thù môn Sinh học, việc dạy học vừa quan trọng khâu truyền đạt kiến thức mới, vừa cần thiết khâu ôn tập củng cố đánh giá chất lượng học tập học sinh để học sinh không tiếp thu kiến thức mà vận dụng hiểu biết Sinh học vào sống thực tiễn Xu hướng giáo dục năm tới đổi phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo học sinh Những phương pháp giáo dục trình bày cách thức truyền đạt kiến thức chủ đề “Ánh sáng” Sinh học, chủ đề thú vị! 27 Nhóm – K66TN - Biology 5.1: Vấn đề chung 5.1.1: Phương pháp dạy học Sinh học a Khái niệm - Phương pháp cách thức, đường, phương tiện để đạt tới mục đích định, để giải nhiệm vụ định - Phương pháp dạy học (PPDH) Sinh học cách thức hoạt động giáo viên học sinh mối quan hệ qua lại để đạt mục đích dạy học Sinh học b Đặc điểm phương pháp dạy học Sinh học - Tính mục đích: mục đích phương pháp đó, phương pháp giúp người thực mục đích: nhận thức cải tạo giới để qua tự cải tạo - Tính cấu trúc: để đạt mục đích người thực loạt thao tác xếp theo trình tự logic, hệ thống, có kế hoạch - Phương pháp gắn liền với nội dung: nội dung qui định phương pháp, phương pháp có tác động trở lại nội dung, làm cho nội dung phát triển c Phân loại - Phân loại PPDH thường dựa vào phương tiện dạy học: • Nhóm phương pháp dùng lời • Nhóm phương pháp thực hành • Nhóm phương pháp trực quan - Dựa vào mục đích DHSH phân nhóm sau : • Phương pháp nghiên cứu tài liệu hình thành kỹ kỹ xảo 28 Nhóm – K66TN - Biology • Phương pháp hồn thiện tri thức kỹ kỹ xảo • Phương pháp kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ kỹ xảo - Dựa vào đặc trưng hoạt động nhận thức học sinh (cách tổ chức hoạt động nhận thức) có kiểu dạy học sau : • • • • Dạy học giải thích - minh họa tái Dạy học tìm tòi phận Dạy học nêu vấn đề Dạy học nghiên cứu 5.1.2: Xu hướng đổi phương pháp dạy học a Cơ sở lý luận - Các PPDH tiên tiến mà Việt Nam tiếp cận có chất thay đổi vai trò thầy trò hoạt động dạy học, đó, trò đóng vai trò trung tâm, chủ thể lớp học thầy người tổ chức, dẫn dắt, tổng hợp ý kiến để học diễn hướng, đạt mục tiêu b Xu hướng đổi PPDH THPT - Xu hướng đổi PPDH, có mơn Sinh học xác định Nghị TW khóa VIII (12/1996) thể Luật Giáo dục 2005, điều 28, khoản rõ “PPGD phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm môn học, lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú cho học sinh.” c Thiết kế PPDH theo hướng tính cực hóa - Các thành phần thiết kế học: thiết kế mục tiêu, nội dung, hoạt động người học, thiết kế nguồn lực phương tiện, thiết kế môi trường học tập, thiết kế hoạt động người thầy - Thiết kế PPDH dựa vào phương thức học tập kiểu PPDH chung: 29 Nhóm – K66TN - Biology Có phương thức học tập: Học tập bắt chước, học tập làm việc, hoạt động trải nghiệm, học tập suy nghĩ lý trí Từ có kiểu PPDH: • • • • • Kiểu PPDH thông báo – thu nhận Kiểu PPDH làm mẫu – tái tạo Kiểu PPDH kiến tạo – tìm tòi Kiểu PPDH khuyến khích – tham gia Kiểu PPDH tình huốn – nghiên cứu 5.2: Phương pháp dạy học chủ đề “ánh sáng” 5.2.1: Chuẩn bị a Xác định mục tiêu sau giảng dạy Ví dụ: Học sinh phải hiểu diễn đạt khái niệm nhân tố sinh thái ánh sáng, nắm ảnh hưởng nhân tố sinh thái tác động lên đời sống sinh vật Đồng thời nắm nội dung nhân tố sinh thái hệ ánh sáng ( nhiệt độ)… b Xác định phương tiện dạy học cần thiết Tùy theo PPDH phù hợp mà có chuẩn bị tương ứng, hình ảnh, băng đĩa, video có nội dung liên quan đến giảng 5.2.2: Phương pháp dạy học chủ đề “ánh sáng” a Nhóm phương pháp dùng lời nói i) Phương pháp diễn giảng: - Khái niệm: diễn giảng phương pháp trình bày có hệ thống, sáng tạo, lời nói sinh động theo trình tự logic chặt chẽ, khối lượng tri thức lớn, phong phú đại cho học sinh - Thơng qua diễn giảng, giáo viên trình bày vấn đề có tính chất thời phức tạp mẻ thời gian ngắn, tác động mạnh mẽ đến tư tưởng, tình cảm học sinh đồng thời tiết kiệm mặt kinh tế cần giáo viên phục vụ số lượng lớn học sinh - Tuy nhiên trình diễn giảng, học sinh dễ thụ động, thần kinh mệt mỏi, sau giảm ý học sinh; khó cá biệt hóa việc dạy học xa rời thực tế khơng biết kết hợp với phương pháp khác Diễn giảng 30 Nhóm – K66TN - Biology có vai trò chủ đạo chừng mực, cần biết kết hợp diễn giảng với hình thức tổ chức dạy học - Tùy vị trí diễn giảng q trình dạy học, có hình thức diễn giảng • • • • • Diễn giảng mở đầu Diễn giảng ngày thường Diễn giảng tổng kết Diễn giảng điểm qua Diễn giảng củng cố - Căn vào tính chất diễn giảng có hai kiểu diễn giảng • Diễn giảng - thơng báo • Diễn giảng - nêu vấn đề  Áp dụng diễn giảng – nêu vấn đề dạy học chủ đề “Ánh sáng” - Bước 1: Ðặt vấn đề: vấn đề thông báo dạng chung nhất, khái quát, nhằm gây ý học sinh vấn đề học để học sinh chuẩn bị tư làm việc “Các em thử tưởng tượng ngày 24h ban đêm, khơng có chút ánh sáng nào, không ánh sáng mặt trời, không đèn, không điện… Chúng ta cảm thấy nào?” - Bước 2: Phát biểu vấn đề: câu hỏi cụ thể vạch trọng tâm hay thơng báo dàn tiết giảng nhằm tạo nhu cầu muốn hiểu biết học sinh “ Tại khơng có ánh sáng lại cảm thấy khó chịu? Chúng ta dễ va vào người khác đường, khơng tìm đồ…Đó ánh sáng đóng vai trò vơ quan trọng sống sinh vật khác.” - Bước 3: Giải vấn đề : đường qui nạp hay diễn dịch, giáo viên trình bày, giải thích, làm rõ vấn đề đặt 31 Nhóm – K66TN - Biology - Bước 4: Kết luận: kết tinh giảng, khái quát chất vấn đề nghiên cứu câu trả lời sắc bén “Ánh sáng nhân tố sinh thái quan trọng bậc nhất, có tác động chi phối đến nhiều nhân tố khí hậu khác (khí áp, gió, độ ẩm,…) ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống sinh vật Trái Đất, đồng thời tạo nên nguồn lượng vào hệ sinh thái.” ii) Phương pháp trần thuật - Khái niệm: Trần thuật tường trình, kể lại tài liệu cách có hệ thống Trần thuật sử dụng nói tượng, đời sống tự nhiên, tiểu sử, lịch sử nhà khoa học, lược sử môn học trần thuật để mở “Trong giây, lượng tỏa từ mặt trời đủ sức hâm nóng 3,200 tỉ tỉ bữa ăn nhanh.” “Nếu Mặt trời tắt bếp, phải đến 8p17 giây sau biết, đừng lo, mặt trời đủ lượng để phát sáng thêm tỉ năm nữa.” b Nhóm phương pháp trực quan i) Phương pháp biểu diễn vật tượng trưng, tượng hình - Phương tiện trực quan sử dụng gồm: mơ hình, biểu bảng, tranh vẽ, ảnh chụp, sơ đồ, biểu đồ, phim Phương pháp nhằm cung cấp cho học sinh biểu tượng cấu tạo, hình dáng, màu sắc ngoại cảnh tự nhiên lối sống chúng - Có thể cho học sinh xem hình ảnh thích nghi động vật hay thực vật nhân tố sinh thái ánh sáng Ví dụ: hình ảnh ếch có màu sắc ngụy trang hay hình ảnh thấy tầng rừng ứng với điều kiện chiếu sáng khác ii) Phương pháp biểu diễn vật thật (vật tự nhiên) - Có thể cho học sinh xem mẫu cải xanh: mẫu trồng điều kiện đủ ánh sáng, mẫu trồng tối c Nhóm phương pháp thực hành 32 Nhóm – K66TN - Biology - Là phối hợp mật thiết, phức tạp lời nói, đồ dùng trực quan tập thực hành giáo viên tổ chức, học sinh thực Qua công tác thực hành giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ cấu trúc - chức năng, tượng - chất, nguyên nhân - kết Thực hành phản ánh nội dung học, phối hợp nhiều giác quan, phát triển tính tích cực học tập, tăng hoạt động độc lập học sinh, kích thích tư duy, làm cho học sinh lĩnh hội tri thức tự lực, trực tiếp; qua tin tưởng, hiểu sâu Ngồi thực hành cho học sinh sống lao động, kết thực hành nguồn tri thức chủ yếu không vay mượn i) Thực hành quan sát: - Dùng giác quan tri giác trực tiếp, có mục đích đến đối tượng, tượng tự nhiên Phương pháp có nhiều điểm giống biểu diễn vật tự nhiên phương pháp trực quan Nhưng phương pháp thực hành học sinh sử dụng phối hợp giác quan lúc quan sát, không mắt mà mũi, da Do hiểu biết đối tượng đầy đủ ii) Phương pháp thí nghiệm: - Thí nghiệm dạy học Sinh học tiến hành lớp qua giảng giáo viên, phòng thí nghiệm, vườn trường, góc sinh giới nhà Thí nghiệm giáo viên biểu diễn học sinh thực Trong đó, thí nghiệm phương tiện, nguồn cung cấp kiến thức có vai trò đặc biệt quan trọng việc phát triển tư duy, tính sáng tạo học sinh d Dạy học tích hợp - Là liên kết có hệ thống đối tượng nghiên cứu, học tập vài môn khoa học thành nội dung thống nhất, dựa sở mối liên hệ lí luận thực tiễn đề cập mơn học nhằm hình thành học sinh lực cần thiết - Bước 1: Chọn chủ đề “Ánh sáng” - Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết, kiến thức cần thiết, mục tiêu hoạt động - Bước 3: Tổ chức dạy học 33 Nhóm – K66TN - Biology  Ví dụ: thơng qua học “Ánh sáng”, học sinh có thể: - Liên kết số tính chất vật lý (tính chất sóng, tính chất hạt) ánh sáng học từ môn Vật lý - Nắm liên hệ ánh sáng với nhiệt độ, độ ẩm, gió qua giải thích thay đổi khí áp, nguyên nhân gây gió, bốc nước, độ ẩm, gây mưa hay thay đổi khí hậu… liên quan tới môn Địa lý - Nắm ô nhiễm ánh sáng, thuộc phần Ơ nhiễm mơi trường hay nhân tố ảnh hưởng đến phát triển Thực vật chương trình mơn Sinh học - Nắm trồng nhiều xanh lại hạn chế ô nhiễm môi trường, liên quan đến Tinh bột xenlulozo mơn Hóa học - Giải thích phải bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên – kiến thức môn Giáo dục Công dân Địa lý - Nắm tác động qua lại nhân tố sinh thái người, từ liên kết với kiến thức người tác động đến mơi trường qua thời kì mơn Lịch sử Sinh học … 5.3: Kết luận Vận dụng kiến thức giáo dục chuyên ngành vào phương pháp dạy học chủ đề “Ánh sáng” sử dụng tiêu chuẩn sau để đánh giá hiệu sư phạm phương pháp chọn: - Ðáp ứng mục đích giáo dục, mục tiêu đào tạo, thực nhiệm vụ dạy học - Có tác dụng dạy cho học sinh phương pháp nhận thức, phát triển tư sáng tạo - Phát huy tính tự giác, tự lực học sinh học tập, phương pháp làm việc khoa học 34 Nhóm – K66TN - Biology TÀI LIỆU THAM KHẢO W.D.PHILLIPS, T.J.CHILTON Biology Oxford University Press 1991 Nhà xuất giáo dục Việt Nam Vũ Trung Tạng Cở sở Sinh thái học Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng Sinh lý học Thực vật Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Phan Nguyên Hồng, Vũ Văn Dũng Sinh thái học Thực vật Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Trần Kiên (chủ biên), Mai Sỹ Tuấn Giáo trình Sinh thái học Môi trường Nhà xuất Đại học Sư phạm Đỗ Văn Nhượng Sinh thái học Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Đỗ Văn Nhượng, Hoàng Ngọc Khắc Sinh thái học Động vật Nhà xuất Đại học Sư phạm Nguyễn Thành Đạt, Lê Đình Tuấn, Nguyễn Như Khanh Sinh học 11 Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Đặng Hữu Lanh, Mai Sỹ Tuấn Sinh học 12 Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 10 Lê Vũ Khôi Động vật học có xương sống Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 11 Nguyễn Minh Thu Nghiên cứu vai trò ánh sáng phát triển trồng, theo Sciencedaily (https://www.mard.gov.vn/Pages/nghien-cuu-ve-vai-tro-cua-anh-sang-doivoi-su-phat-trien-cua-cay-trong.aspx) 12 Ảnh hưởng ánh sáng lên đời sống động vật, Theo loigiaihay.com (http://loigiaihay.com/anh-huong-cua-anh-sang-len-doi-song-dong-vatc68a18039.html) 13 Ảnh hưởng ánh sáng lên đời sống sinh vật, Theo blogsinhhoc.com (http://www.blogsinhhoc.com/2013/01/anh-huong-cua-anh-sang-len-oisong-sinh.html) 14 Đồng hồ Sinh học gì?, Theo tapchisinhhoc.com (https://tapchisinhhoc.com/dong-ho-sinh-hoc-la-gi.html/) 15 Vì tắc-kè thay đổi màu sắc tự nhiên, Theo tinhhoa.net (http://tinhhoa.net/vi-sao-tac-ke-co-the-thay-doi-mau-sac-khi-o-ngoai-tunhien.html) 16 Cú mèo, Theo thiennhien.net (https://www.thiennhien.net/2012/04/30/cu-meo/) 35 Nhóm – K66TN - Biology 17 Tiềm chiếu sáng công nghệ cao nông nghiệp chăn nuôi, Theo rangdongvn.com (http://rangdongvn.com/tiem-nang-chieu-sang-cong-nghe-cao-trong-nongnghiep-va-chan-nuoi-n73.html) 18 Ứng dụng kỹ thuật chiếu sáng nhân tạo nông nghiệp (http://vietq.vn/ung-dung-ky-thuat-chieu-sang-nhan-tao-trong-nong-nghiepd39227.html) 19 Ô nhiễm ánh sáng điều bạn cần biết, Theo dantri.com (http://dantri.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/o-nhiem-anh-sang-nhung-dieuban-can-biet-2017120407080465.htm) 20 Cách giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng, Theo khoahoc.tv (http://khoahoc.tv/o-nhiem-anh-sang-la-gi-cach-giam-thieu-o-nhiem-anhsang-89093) 21 Ô nhiễm ánh sáng “âm thầm” hủy hoại người, Theo nguoiduatin.vn (http://www.nguoiduatin.vn/o-nhiem-anh-sang-am-tham-huy-hoai-connguoi-a62650.html) 36 Nhóm – K66TN - Biology ... niệm nhân tố sinh thái ánh sáng, nắm ảnh hưởng nhân tố sinh thái tác động lên đời sống sinh vật Đồng thời nắm nội dung nhân tố sinh thái hệ ánh sáng ( nhiệt độ)… b Xác định phương tiện dạy học. .. VAI TRỊ CỦA ÁNH SÁNG 1.1: Tìm hiểu nhân tố ánh sáng: - Ánh sáng nhiệt độ, độ ẩm… vừa nhân tố điều chỉnh vừa nhân tố giới hạn đời sống sinh vật, đặc biệt thực vật Thực vật cần ánh sáng động vật... DỤC VỀ NHÂN TỐ ÁNH SÁNG Với đặc thù môn Sinh học, việc dạy học vừa quan trọng khâu truyền đạt kiến thức mới, vừa cần thiết khâu ôn tập củng cố ánh giá chất lượng học tập học sinh để học sinh