Bài học

Tiêu chí phân loại tốt và tiêu chí kém

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em kiểm tra được một tiêu chí phân loại có dùng được hay không bằng ba phép thử — rõ ràng, quan sát được, ổn định trong cả nhóm — và phân biệt được hai loài giống nhau vì có họ hàng gần với hai loài chỉ giống nhau ở bề ngoài vì sống cùng một kiểu môi trường.

Cần nhớ trước

Em cần nhớ lại: năm giới sinh vật (Khởi sinh, Nguyên sinh, Nấm, Thực vật, Động vật), bảy bậc phân loại từ Giới đến Loài, và cách dùng một khoá lưỡng phân có sẵn để tra tên một sinh vật — tất cả đã học ở khoá nền tảng lớp 6.

So với mức chuẩn: đề chuẩn lớp 6 thường cho sẵn đặc điểm để em nêu sự khác nhau giữa hai nhóm đã biết trước, ví dụ "động vật khác thực vật ở điểm nào". Đề HSG đảo ngược yêu cầu: đưa ra vài tiêu chí có vẻ hợp lý và bắt em tự đánh giá tiêu chí nào đáng tin, tiêu chí nào sẽ đánh lừa người phân loại.

Bài toán mở đầu — vì sao không phải tiêu chí nào cũng dùng được

Hai bạn học sinh cùng quan sát một đàn chim lạ. Bạn thứ nhất phân loại chúng theo màu lông: đỏ một nhóm, xám một nhóm. Bạn thứ hai phân loại theo cấu tạo mỏ: mỏ ngắn khoẻ một nhóm, mỏ dài mảnh một nhóm. Vài tháng sau, những con lông đỏ bắt đầu thay lông và chuyển sang xám — cách chia của bạn thứ nhất sụp đổ, trong khi cách chia theo mỏ vẫn đứng vững. Vấn đề không nằm ở việc quan sát sai, mà ở việc chọn sai loại đặc điểm để dựa vào.

Ý tưởng cốt lõi — ba phép thử cho một tiêu chí

Một tiêu chí phân loại dùng được phải vượt qua cả ba phép thử. Rõ ràng: có ranh giới xác định, không cần đoán "bao nhiêu là đủ". Quan sát được: kiểm tra được trực tiếp trên sinh vật, không phải suy đoán. Ổn định trong cả nhóm: giữ nguyên ở mọi cá thể của nhóm đó, không đổi theo tuổi, mùa, hay từng con riêng lẻ. Màu lông trượt ngay ở phép thử thứ ba — nó quan sát được, nhưng không ổn định.

Một tiêu chí phân loại dùng được phải vượt qua cả ba phép thử. **Rõ ràng**: có ranh giới xác định, không cần đoán "bao nhiêu là đủ". **Quan sát được**: kiểm tra được trực tiếp trên sinh vật, không phải suy đoán. **Ổn định trong cả nhóm**: giữ nguyên ở mọi cá thể của nhóm đó, không đổi theo tuổi, mùa, hay từng con riêng lẻ. Màu lông trượt ngay ở phép thử thứ ba — nó quan sát được, nhưng không ổn định.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Đánh giá năm tiêu chí phân loại động vật

1
Đề chuẩn chỉ hỏi "nêu đặc điểm phân biệt" và chấp nhận bất kỳ đặc điểm đúng nào. Ở đây năm tiêu chí sau đều đúng về mặt quan sát với một số cá thể, nhưng không phải tiêu chí nào cũng dùng được cho cả một nhóm sinh vật: (1) màu lông hoặc màu da, (2) kích thước cơ thể, (3) môi trường sống, (4) số lượng chân, (5) cách sinh sản và nuôi con.
Đề chuẩn chỉ hỏi "nêu đặc điểm phân biệt" và chấp nhận bất kỳ đặc điểm đúng nào. Ở đây năm tiêu chí sau đều **đúng về mặt quan sát** với một số cá thể, nhưng không phải tiêu chí nào cũng dùng được cho cả một nhóm sinh vật: (1) màu lông hoặc màu da, (2) kích thước cơ thể, (3) môi trường sống, (4) số lượng chân, (5) cách sinh sản và nuôi con.
2
Màu lông/da quan sát được nhưng không ổn định — nhiều loài đổi màu theo mùa hoặc theo từng cá thể (như đàn chim ở trên), loại. Kích thước cơ thể không rõ ràng — "lớn" là bao nhiêu xăng-ti-mét không có ngưỡng cố định, và một cá thể non luôn nhỏ hơn cá thể trưởng thành cùng loài, loại.
3
Môi trường sống quan sát được, nhưng không ổn định trong nhóm: ếch sống dưới nước lúc còn là nòng nọc rồi chuyển lên cạn khi trưởng thành, rùa nước ngọt vừa bơi vừa bò lên bờ đẻ trứng — cùng một loài mà môi trường sống thay đổi theo giai đoạn hoặc theo mùa, loại.
4
Số lượng chân rõ ràng, quan sát được, và ổn định trong loài (côn trùng luôn sáu chân ở giai đoạn trưởng thành, nhện luôn tám) — giữ lại. Cách sinh sản và nuôi con (đẻ trứng có vỏ cứng hay đẻ con và nuôi bằng tuyến sữa) còn ổn định hơn nữa, vì đây là đặc điểm gắn với cấu tạo cơ thể bên trong, không đổi theo môi trường sống — giữ lại, đây là tiêu chí mạnh nhất trong năm.
Số lượng chân rõ ràng, quan sát được, và ổn định trong loài (côn trùng luôn sáu chân ở giai đoạn trưởng thành, nhện luôn tám) — giữ lại. Cách sinh sản và nuôi con (đẻ trứng có vỏ cứng hay đẻ con và nuôi bằng tuyến sữa) còn ổn định hơn nữa, vì đây là đặc điểm gắn với cấu tạo cơ thể bên trong, không đổi theo môi trường sống — giữ lại, đây là tiêu chí mạnh nhất trong năm.
5
Vậy chỉ (4) và (5) vượt qua cả ba phép thử. Quy luật rút ra: tiêu chí dựa trên cấu tạo cơ thể ổn định (số chân, cơ quan sinh sản, loại tế bào) luôn đáng tin hơn tiêu chí dựa trên hình thức bên ngoài dễ đổi (màu sắc, kích thước, nơi ở tạm thời).

Còn một cái bẫy tinh vi hơn nữa: hai sinh vật có thể giống nhau ở một đặc điểm cấu tạo hẳn hoi, không phải màu sắc hời hợt — nhưng sự giống nhau đó vẫn không nói lên quan hệ họ hàng.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Cánh dơi, cánh chim, cánh ong: ba cái cánh, ba câu chuyện khác nhau

1
Đề chuẩn dừng lại ở việc liệt kê "loài nào biết bay". Ở đây ta hỏi sâu hơn: cánh dơi, cánh chim bồ câu và cánh ong mật giống nhau ở khả năng bay — sự giống nhau đó có phải bằng chứng cho thấy ba loài này họ hàng gần nhau không?
2
Cánh dơi và cánh chim đều là chi trước đã biến đổi: bên trong vẫn còn đủ xương cánh tay, xương cẳng tay và các xương ngón, chỉ khác nhau ở việc dơi căng một lớp màng da mỏng giữa các ngón dài, còn chim mọc lông vũ dọc theo cánh tay. Cánh ong thì hoàn toàn khác — không có một chiếc xương nào bên trong, chỉ là một lớp màng mỏng gắn trực tiếp lên bộ khung xương ngoài của cơ thể côn trùng.
Cánh dơi và cánh chim đều là **chi trước đã biến đổi**: bên trong vẫn còn đủ xương cánh tay, xương cẳng tay và các xương ngón, chỉ khác nhau ở việc dơi căng một lớp màng da mỏng giữa các ngón dài, còn chim mọc lông vũ dọc theo cánh tay. Cánh ong thì hoàn toàn khác — không có một chiếc xương nào bên trong, chỉ là một lớp màng mỏng gắn trực tiếp lên bộ khung xương ngoài của cơ thể côn trùng.
3
Bộ xương chi trước là đặc điểm cấu tạo sâu, có nguồn gốc từ tổ tiên chung của nhóm động vật có xương sống — dơi và chim cùng mang bộ xương ấy vì cùng thuộc nhóm này (dù dơi vẫn là Thú, không phải Chim, theo cách sinh sản mà bài sau sẽ bàn tới). Ong không hề có bộ xương đó, vì ong thuộc một nhóm hoàn toàn khác — Chân khớp, không có quan hệ họ hàng gần với động vật có xương sống.
Bộ xương chi trước là đặc điểm cấu tạo sâu, có nguồn gốc từ tổ tiên chung của nhóm động vật có xương sống — dơi và chim cùng mang bộ xương ấy vì cùng thuộc nhóm này (dù dơi vẫn là Thú, không phải Chim, theo cách sinh sản mà bài sau sẽ bàn tới). Ong không hề có bộ xương đó, vì ong thuộc một nhóm hoàn toàn khác — Chân khớp, không có quan hệ họ hàng gần với động vật có xương sống.
4
Vậy cánh dơi giống cánh chim vì quan hệ họ hàng (gọi là đồng dạng do di truyền — cùng nguồn gốc cấu tạo). Cánh ong chỉ giống hai cánh kia ở chức năng bay, không phải ở nguồn gốc cấu tạo — ba nhóm không họ hàng đã "phát minh" ra cách bay của riêng mình để cùng thích nghi với việc di chuyển trên không (gọi là đồng dạng do cùng lối sống). Bài học: giống nhau về chức năng không chứng minh được họ hàng gần — chỉ giống nhau về cấu tạo gốc mới chứng minh được.
Vậy cánh dơi giống cánh chim vì **quan hệ họ hàng** (gọi là đồng dạng do di truyền — cùng nguồn gốc cấu tạo). Cánh ong chỉ giống hai cánh kia ở **chức năng bay**, không phải ở nguồn gốc cấu tạo — ba nhóm không họ hàng đã "phát minh" ra cách bay của riêng mình để cùng thích nghi với việc di chuyển trên không (gọi là đồng dạng do cùng lối sống). Bài học: giống nhau về **chức năng** không chứng minh được họ hàng gần — chỉ giống nhau về **cấu tạo gốc** mới chứng minh được.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Cá voi và cá mập: cùng hình dáng, khác gốc gác

1
Nhìn thoáng qua, cá voi và cá mập gần như là một cặp song sinh: thân hình thoi, có vây lưng, có vây đuôi, sống hoàn toàn dưới nước. Một học sinh vội vàng sẽ xếp cả hai vào cùng một nhóm.
2
Áp dụng lại quy luật ở Ví dụ 1: bỏ qua hình dáng bên ngoài, kiểm tra cách hô hấp và cách sinh sản. Cá voi thở bằng phổi — phải trồi lên mặt nước để lấy không khí — đẻ con và nuôi con bằng tuyến sữa. Cá mập thở bằng mang ngay dưới nước, đẻ trứng hoặc đẻ con nhưng không có tuyến sữa nuôi con.
3
Cả hai đều sống trọn đời trong nước, và thân hình thoi thuôn giúp giảm sức cản của nước khi bơi — bất kỳ sinh vật bơi nhanh nào cũng có xu hướng tiến hoá về hình dáng này, bất kể có họ hàng với nhau hay không. Đây lại là một trường hợp đồng dạng do cùng lối sống, giống hệt cơ chế ở Ví dụ 2.
4
Cá voi là Thú (thở phổi, đẻ con, có tuyến sữa) sống dưới nước, không phải Cá. Cá mập mới thật sự là Cá. Vậy hình dáng bên ngoài — kể cả khi giống nhau rất chi tiết — không bao giờ được dùng làm tiêu chí quyết định; phải luôn kiểm tra lại bằng cấu tạo cơ thể ổn định.

Bẫy thường gặp

Bẫy thường gặp: chọn tiêu chí đập vào mắt trước tiên — màu sắc, hình dáng ngoài — làm tiêu chí quyết định, trong khi tiêu chí đó chỉ ổn định ở một vài cá thể chứ không ổn định trong cả nhóm; và coi hai loài giống nhau ở một đặc điểm cấu tạo (như cánh, như hình dáng thân) là bằng chứng họ hàng gần mà quên kiểm tra xem đặc điểm đó có cùng nguồn gốc hay chỉ cùng chức năng.

Ba phép thử — rõ ràng, quan sát được, ổn định trong cả nhóm — quyết định một tiêu chí thuộc nhóm nào.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Thử thách

Tóm tắt

Một tiêu chí phân loại dùng được phải rõ ràng, quan sát được và ổn định trong cả nhóm — cấu tạo cơ thể (số chân, cơ quan sinh sản, cách hô hấp) gần như luôn thắng hình dáng bên ngoài (màu sắc, kích thước, nơi ở). Khi hai sinh vật giống nhau, phải hỏi thêm: giống nhau vì cùng nguồn gốc cấu tạo (đồng dạng do di truyền, đáng tin) hay chỉ vì cùng thích nghi một lối sống (đồng dạng do lối sống, không đáng tin)?

Bài sau dùng chính bộ tiêu chí đáng tin này để giải một dạng bài khó hơn: khi đề chỉ cho một vài đặc điểm — không đủ để nêu tên chính xác — em phải biết dừng lại đúng lúc và nói rõ mình còn thiếu bằng chứng gì.