3. Ý nghĩa khoa học của đề tài
3.1.3. Kết quả xây dựng các bài toán nhận thức
Sau khi nghiên cứu mục tiêu bài học, dựa vào nguyên tắc xây dựng và các bước tiến hành qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã xây dựng được các bài toán nhận thức. Kết quả thể hiện ở bảng 3.2
Bảng 3.2. Kết quả xây dựng bài toán nhận thức trong phần Sinh thái học – Sinh học 12 Nâng cao
Chương/
bài Tên chương/ bài Số lượng
bài toán I CƠ THỂ VÀ MÔI TRƯỜNG
48,49 Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên đời sống sinh vật 4
II QUẦN THỂ SINH VẬT 51
Khái niệm về quần thể và mối quan hệ giữa các cá thể trong
quần thể 3
52,53 Các đặc trưng cơ bản của quần thể 5
54 Biến động số lượng cá thể của quần thể 2
III QUẦN XÃ SINH VẬT
55 Khái niệm và các đặc trưng cơ bản của quần xã 4
56 Các mối quan hệ giữa các loài trong quần xã 2
57 Mối quan hệ dinh dưỡng 2
58 Diễn thế sinh thái 2
IV HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ SINH THÁI HỌC VỚI QUẢN LÍ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
60 Hệ sinh thái 5
61 Các chu trình sinh địa hóa trong hệ sinh thái 1
62 Dòng năng lượng trong hệ sinh thái 5
63 Sinh quyển 1
64 Sinh thái học và việc quản lí tài nguyên thiên nhiên 2
Tổng 40
Sau đây là các bài toán nhận thức mà chúng tôi đã xây dựng được :
a. BTNT để dạy kiến thức mới
Câu 1:
Trên một đồng cỏ, cỏ cung cấp thức ăn cho sâu ăn lá, chuột ăn hạt, chim ăn hạt và thỏ. Thỏ làm mồi cho gia đình sói gồm 7 con. Mỗi ngày trung bình một con sói cần 2800 kcal năng lượng lấy từ con mồi. Biết cứ 3 kg cỏ tươi tương ứng với một năng lượng là 1 kcal và sản lượng cỏ ăn được trên đồng chỉ đạt 14 tấn/ha/năm. Hệ số chuyển đổi năng lượng qua mỗi bậc dinh dưỡng là 10%. Sâu và chuột hủy hoại 20% sản lượng trên đồng cỏ.
b. Gia đình nhà sói cần một vùng săn mồi mở rộng bao nhiêu ha để sinh sống bình thường?
(Dùng để dạy kiến thức mới bài Dòng năng lượng trong hệ sinh thái và hiệu suất sinh thái)
Đáp án:
- Hệ số chuyển đổi năng lượng qua mỗi bậc dinh dưỡng chỉ là 10% vì năng lượng đã bị mất đi khi qua các quá trình hô hấp, bài tiết ở động vật.
Nhu cầu năng lượng của gia đình nhà sói trong ngày: 2800 x 7= 19600 kcal
Với sự chuyển đổi năng lượng lần 10% thì năng lượng cỏ cần cho thỏ để nuôi sống gia đình sói:
19600 x 10 x 10 = 1960000kcal/ ngày
Nếu quy số năng lượng trên thành sản lượng cỏ thì lượng cỏ tương ứng là: 1960000 x 3kg = 5880000kg hay 5880 tấn/ ngày
Năng lượng cỏ thực tế để nuôi bầy thỏ: 14 tấn x 80% = 11,2 tấn/ ha
Diện tích đồng cỏ hay vùng săn mồi của gia đình nhà sói: 365 ngày x 5880 : 11,2 = 191625 ha.
Câu 2:
Trong rừng, lá là thức ăn cho hươu, sâu ăn lá và khỉ. Sóc, sâu ăn quả và khỉ đều ăn quả. Xém tóc gặm và ăn gỗ, còn rễ cây là thức ăn cho chuột. Chuột lại làm mồi cho rắn và đại bàng. Chim sâu bắt sâu ăn lá và sâu ăn quả. Chim gõ kiến ăn xén tóc. Đại bàng còn bắt sóc, rắn, khỉ , chim sâu và chim gõ kiến để ăn. Hổ ăn thịt hươu và khỉ.
a. Hãy vẽ lưới thức ăn của rừng.
b. Những loài vật dữ nào có số loài làm thức ăn ít nhất và chỉ ra đối tượng thức ăn nào chi phối sự tồn tại của chúng?
c. Trong các đối tượng thuộc nguồn thức ăn sơ cấp khi bị suy giảm lần lượt thì loài nào nằm ở bậc tiêu thụ đầu tiên có thể cạnh tranh với nhau về nguồn thức ăn?
Đáp án:
- HS tự vẽ lưới thức ăn
- Vật dữ có số loài làm thức ăn ít nhất là chim gõ kiến, mà nguồn thức ăn duy nhất của nó là xén tóc và rắn mà nguồn thức ăn duy nhất của nó là chuột.
- Khi nguồn thức ăn sơ cấp, trước hết là lá suy giảm thì hươu, sâu ăn lá và khỉ cạnh tranh với nhau, khi quả hết thì về mặt lí thuyết sóc, sâu ăn quả và khỉ cạnh tranh.
Câu 3:
Trong một khu rừng nhiệt đới có các cây gỗ lớn và nhỏ mọc gần nhau. Bỗng một ngày một khoảng rừng bị cháy tạo nên một bãi trống lớn . Vài tháng sau, tại đây xuất hiện một quần xã sinh vật gồm: côn trùng, cây gỗ lớn ưa sáng, cây bụi nhỏ, cỏ ưa bóng, cây gỗ nhỏ, cây bụi chịu bóng, chim, thú.
a. Diễn thế xảy ra trong bãi trống đó có phải là diễn thế nguyên sinh hay không? Vì sao?
b. Hãy dự đoán quá trình diễn thế xảy ra trong khoảng trống đó? (Dùng để dạy kiến thức mới phần Diễn thế thứ sinh)
Đáp án:
a. Diễn thế xảy ra trong bãi đất trống đó không phải là diễn thế nguyên sinh. Vì từ một khu rừng nhiệt đới ban đầu, nghĩa là diễn thế xuất hiện ở môi trường trước kia đã có sinh vật sinh sống, chứ không phải từ môi trường chưa có sinh vật như diễn thế nguyên sinh.
b. Diễn thế xảy ra theo tuần tự như sau:
- Giai đoạn tiên phong: Các cây cỏ ưa sáng tới sống trong khoảng đất trống - Giai đoạn giữa – các quần xã biến đổi theo tuần tự sau:
+ Cây bụi nhỏ ưa sáng tới sống cùng cây cỏ
+ Cây gỗ nhỏ ưa sáng tới sống cùng cây bụi. Các cây cỏ chịu bóng và ưa bóng dần dần tới sống dưới cây gỗ nhỏ ưa sáng và cây bụi. Một số loài côn trùng di chuyển tới
+ Cây cỏ và cây bụi nhỏ ưa sáng dần dần bị chết do thiếu ánh sáng.
thế chiếm phần lớn bãi trống. Một số loài chim và thú nhỏ di chuyển tới
+ Nhiều tầng cây lấp kín khoảng trống, gồm có tầng gỗ lớn ưa sáng phía trên cùng, cây gỗ nhỏ và cây bụi chịu bóng ở lưng chừng, các cây bụi nhỏ và cỏ ưa bóng ở phía dưới. Nhiều loài chim, thú và côn trùng chuyển tới sống.
Câu 4:
Người ta nghiên cứu trên một cánh đồng có diện tích 3000m2, dự đoán trên đó có khoảng 60 con chuột (30 con đực, 30 con cái). Mỗi năm chuột đẻ 4 lứa, mỗi lứa 8 con (giả sử tỉ lệ đực, cái là 1:1).
a. Mật độ chuột ban đầu và sau một năm là bao nhiêu?
b. Giả sử trên cánh đồng ngoài chuột ra, vẫn còn có các loài sinh vật khác sinh sống và tới kiếm ăn như: châu chấu, chim ăn côn trùng, rắn, chim ăn thịt.Vậy sau 1 năm số lượng chuột có đạt được như đã tính toán ở câu a ko? Hãy dự đoán sự tăng trưởng số lượng cá thể của các loài trên cánh đồng theo sự tăng trưởng của chuột?
(Dùng để dạy kiến thức mới bài Biến động số lượng cá thể của quần thể)
Đáp án:
Sau một năm, số lượng chuột sẽ là: 60 + (30 x 4 x 8) = 960 con
a. Mật độ chuột ban đầu:
60 con : 3000m2 = 0,02 con/m2 Mật độ chuột sau một năm: 960 : 3000m2 = 0,32 con/m2
b. Sau một năm, số lượng chuột không đạt được như đã tính toán ở câu a. Vì chuột là thức ăn của rắn và của chim ăn thịt, 2 loài này sẽ khống chế số lượng chuột ở mức nhất định.
Khi số lượng chuột tăng lên, thì nguồn cung cấp thức ăn cho các loài ăn thịt chuột cũng tăng, do đó sẽ kéo theo sự tăng lên về số lượng của rắn và chim ăn thịt.
Câu 5:
Nghiên cứu một loài côn trùng có mặt trong vườn, người ta đếm được 20 cá thể trên một diện tích 5m2. Khi khảo sát lấy mẫu ở 30 địa điểm trong khu vực sống của quần xã thì chỉ có 15 địa điểm là có loài côn trùng này, gồm 28 cá thể. Các loài
sinh vật khác tìm thấy ở địa điểm trên gồm 350 cá thể.
a. Kết quả nghiên cứu có thể cho ta biết những tính chất nào của quần thể côn trùng này? Tính kết quả mỗi tính chất.
b. Phân biệt các tính chất này?
(Dùng để dạy kiến thức mới phần Các đặc trưng cơ bản của quần xã)
Đáp án:
Các tính chất của quần thể côn trùng trong quần xã: - Mật độ: 20/5 = 4 cá thể/m2
- Độ nhiều: ít
- Độ thường gặp: C = (p x 100)/P = (15 x 100) / 30 = 50% - Tần số: (28 x 100)/ (350 + 28) = 7,4%
Phân biệt các tính chất:
- Mật độ: Số lượng sinh vật quần thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích - Độ nhiều: Số lượng cá thể của loài trên một đơn vị diện tích hay thể tích - Độ thường gặp: tỉ lệ % số địa điểm lấy mẫu có loài đang xét so với tổng số địa điểm lấy mẫu trong vùng nghiên cứu
- Tần số: tỉ lệ % số cá thể của loài đối với toàn bộ số cá thể trong quần xã.
Câu 6:
Người ta tiến hành thử nghiệm thả vi khuẩn và tảo lục, giáp xác nhỏ và cá ăn giáp xác vào một hồ cá. Sau một thời gian người ta thả vào hồ một lượng muối dinh dưỡng để tảo phát triển dư thừa so với giáp xác. Hãy nêu lên mối quan hệ giữa các loài trong suốt quá trình thử nghiệm. Kết quả.
(Dùng để dạy kiến thức mới phần Các thành phần của hệ sinh thái)
Đáp án:
Khi người ta thả vi khuẩn và tảo lục vào hồ thì tảo sẽ phát triển, và giáp xác sẽ sử dụng nguồn thức ăn đó. Cá ăn giáp xác lại sử dụng giáp xác nhỏ để làm nguồn thức ăn. Các vi khuẩn sẽ phân hủy chất hữu cơ. Như vậy ban đầu, ta có một chuỗi thức ăn:
Tảo Giáp xác nhỏ Cá ăn giáp xác Vi khuẩn
xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa, làm cá chết.
Câu 7:
Cho biểu đồ sau:
Dựa vào biểu đồ trên, trả lời các câu hỏi sau:
a. Từ các đường biểu diễn, em thấy chu kì biến động số lượng vật ăn thịt so với con mồi, chu kì nào xảy ra trước? Vì sao?
b. Chu kì biến động của loài nào có biên độ thấp hơn? Vì sao?
c. Giải thích mối quan hệ giữa biến thiên số lượng cá thể chó sói và nai sừng tấm?
d. Hiện tượng trên gọi là khống chế sinh học. Vậy theo em khống chế sinh học là gì?
e. Theo em, hiện tượng khống chế sinh học có mối quan hệ như thế nào tới trạng thái cân bằng sinh học trong quần xã?
(Dùng để dạy kiến thức mới phần Khống chế sinh học và ứng dụng)
Đáp án:
a. Chu kì biến động số lượng của con mồi xảy ra trước, vì khi số lượng của con mồi tăng thì mới có nguồn thức ăn dồi dào cung cấp cho vật ăn thịt.
b. Chu kì của chó sói có biên độ thấp hơn do chó sói có số lượng ít hơn so với tai sừng tấm.
c. Trong điều kiện thuận lợi, các cá thể nai sừng tấm sinh trưởng và phát triển tốt, nên tiến hành sinh sản gia tăng số lượng. Điều này kéo theo sự gia tăng số lượng
của chó sói, là loài động vật ăn thịt nai sừng tấm. Tuy nhiên, một thời gian sau, khi số lượng cá thể nai sừng tấm giảm do cạnh tranh nhau về thức ăn, nơi ở, bị sói ăn thịt, kéo theo sự suy giảm số lượng chó sói khi phải cạnh tranh nguồn thức ăn. Số lượng sói giảm, các cá thể nai ít khả năng bị kẻ thù săn đuổi, nên chúng lại phục hồi số lượng cá thể.
d. Khống chế sinh học là hiện tượng số lượng cá thể của một loài bị khống chế ở một mức nhất định, không tăng cao quá hoặc giảm thấp quá do tác động của các mối quan hệ hỗ trợ hoặc đối kháng giữa các loài trong quần xã.
e. Sự khống chế sinh học làm cho số lượng cá thể của mỗi quần thể trong quần xã dao động trong một thế cân bằng, từ đó toàn bộ quần xã sinh vật cũng dao động trong thế cân bằng, tạo nên trạng thái cân bằng sinh học trong quần xã. Nhờ khống chế sinh học mà đảm bảo cho kích thước của mỗi quần thể trong quần xã, trong chuỗi và lưới thức ăn giữ được mức tương quan chung, đảm bảo sự cân bằng về sinh thái.
Câu 8:
Sơn và Lâm là 2 người bạn. Một hôm, Sơn sang rủ Lâm đi cafe. Trong lúc chờ bạn chuẩn bị thì Sơn ngồi đọc báo và thấy tin: “Khởi tố vụ án xẻ thịt voọc chà vá trong khu bảo tồn Sơn Trà”. Đến tiệm cafe, Sơn mở đầu câu chuyện bằng cách bình luận về vấn đề trên báo khi nãy đã đọc. Sơn không đồng tình với việc chỉ giết 3 con vọoc mà bị tới phạt bảy năm tù. Sơn cho rằng voọc ở Sơn Trà nhiều, nên giết 3 con vẫn không ảnh hưởng. Trái với Sơn, Lâm lại cho rằng số lượng voọc ở Sơn Trà còn ít, mật độ thấp nên cần được bảo tồn chặt chẽ, Lâm còn giả sử nếu trong 3 con đó có con cái đang mang thai thì sẽ ảnh hưởng tới tỉ lệ giới tính, thành phần nhóm tuổi…
Em nghĩ gì về tình huống này? Hãy phân tích những ý kiến của Lâm và Sơn đưa ra?
(Dùng để dạy kiến thức mới bài Các đặc trưng cơ bản của quần thể)
Đáp án:
Trong 3 cá thể voọc bị giết, nếu có cá thể cái đang mang thai thì sẽ ảnh hưởng tới tỉ lệ giới tính, nhóm tuổi của đàn. Vì voọc Sơn Trà thường sống theo nhiều gia đình nhỏ. Mỗi gia đinh từ 8 – 15 cá thể bao gồm 1 cá thể đực đầu đàn, 1 cá thể đực
mới lớn, còn lại là các cá thể cái và con non.
Voọc Sơn Trà hiện nay có 300 – 400 cá thể sống trên khu vực bán đảo Sơn Trà. Nếu tính trên diện tích thì mật độ của voọc là thấp. Nên khi có 3 cá thể voọc bị giết thì số lượng cá thể bị suy giảm. Nếu không có những biện pháp ngăn chặn thì số lượng cá thể giảm đến mức không thể phục hồi được và quần thể sẽ bị diệt vong.
- Đề xuất 1 số biện pháp cho HS để bảo vệ voọc Sơn Trà: Tuyên truyền, làm poster, tham gia các chương trình bảo vệ môi trường quanh bán đảo Sơn Trà…
Câu 9:
Khi nuôi gà chúng ta đều chọn những giống gà tốt. Tùy theo mục đích nuôi mà chọn theo hướng lấy trứng hoặc lấy thịt, trong quá trình chăm sóc chú ý: Cho thức ăn đầy đủ: Thóc, bột cá, ngô, giun. Và nuôi chúng trong chuồng cao với ánh sáng, nhiệt độ thích hợp và cho chúng uống nước đầy đủ.
a. Có mấy loại nhân tố sinh thái? Những loại nhân tố nào ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của gà? Hãy sắp xếp những nhân tố trên theo phân loại đó?
b. Hãy cho biết quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái trên được thể hiện như thế nào?
(Dùng để dạy kiến thức mới phần Các thành phần cấu trúc của hệ sinh thái)
Đáp án:
a. Có 3 loại nhân tố sinh thái: Vô sinh, hữu sinh, con người.
* Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và sinh sản của gà là: + Nhân tố vô sinh: Chuồng cao ráo, sạch sẽ, độ ẩm, gió, nhiệt độ, ánh sáng đầy đủ, nước.
+ Nhân tố hữu sinh: Thức ăn: bột cá, thóc, ngô, giun
+ Nhân tố con người: Tạo ra những giống gà chuyên sản xuất trứng, thịt, chăm sóc tốt(chuồng, thức ăn).
b. Chứng minh quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố lên sự sinh trưởng, phát triển của gà:
+ Nhân tố vô sinh: Chuồng cao ráo, sạch sẽ, ánh sáng đầy đủ ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng, phát triển của gà dẫn đến gà cho sản phẩm chất lượng cao.
dưỡng cao cũng ảnh hưởng tốt đến sự sinh trưởng, phát triển của gà, làm cho gà có sản phẩm chất lượng cao.
* Nhận xét: Vậy tất cả các nhân tố sinh thái đều đã tạo nên một tác động tổng hợp lên cơ thể gà để gà cho sản phẩm có chất lượng. Nếu một trong các nhân tố sinh thái trên không tốt đối với gà cũng làm ảnh hưởng đến sản phẩm thu hoạch.