Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Hướng sáng và hướng trọng lực ở thực vật
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được vì sao ngọn cây luôn vươn cong về phía có ánh sáng mạnh còn rễ cây luôn đâm thẳng xuống đất dù hạt giống nảy mầm nằm nghiêng theo hướng nào, mô tả đúng cơ chế sinh trưởng không đều đứng sau cả hai hiện tượng đó, và thiết kế được một thí nghiệm đơn giản để chứng minh cây có tính hướng sáng.
Kiến thức nền cần nhớ
Ở các bài trước trong môn Khoa học tự nhiên 7, em đã học rễ cây hút nước và muối khoáng từ đất, còn lá cần ánh sáng để quang hợp (same-grade bridge). Câu hỏi đặt ra là: cây không có chân để di chuyển, vậy làm sao rễ luôn tìm đúng chỗ có nước, còn thân luôn vươn đúng chỗ có ánh sáng? Bài này trả lời bằng khái niệm cảm ứng — khả năng một sinh vật nhận biết một kích thích từ môi trường rồi phản ứng lại theo cách có lợi cho sự sống còn của nó. Ở thực vật, vì không có hệ thần kinh và không di chuyển được cả cơ thể, cảm ứng thể hiện qua một kiểu phản ứng rất riêng: sinh trưởng theo một hướng nhất định.
Khởi động
Em để ý chậu cây cảnh trên bậu cửa sổ nhà mình bao giờ chưa? Sau một thời gian, ngọn cây có xu hướng nghiêng dần về phía nào — phía cửa sổ có ánh sáng, hay phía trong phòng tối hơn? Nếu xoay chậu cây một góc, vài ngày sau ngọn cây có tự nắn lại theo hướng cũ không?
Kiến thức trọng tâm
Ở thực vật, cảm ứng chủ yếu thể hiện qua hướng động — kiểu phản ứng bằng cách sinh trưởng cong về một hướng xác định, tuỳ theo kích thích đến từ hướng nào. Vì thực vật không có hệ thần kinh, đây không phải phản ứng tức thời như động vật co tay khi chạm vật nóng, mà là một quá trình chậm, kéo dài vài ngày, diễn ra ngay trong lúc cơ quan đang lớn lên. Cơ chế chung của mọi kiểu hướng động là sinh trưởng không đều giữa hai phía của cùng một cơ quan: tốc độ dài ra của các tế bào ở phía này khác với phía đối diện, khiến cơ quan cong về một bên. Phía nào sinh trưởng chậm hơn, cơ quan sẽ cong về phía đó.
Với thân cây, phía bị che khuất ánh sáng lại sinh trưởng nhanh hơn phía được chiếu sáng trực tiếp. Vì một bên dài ra nhanh hơn bên kia, thân buộc phải cong về phía sinh trưởng chậm hơn — chính là phía có ánh sáng. Hiện tượng ngọn thân luôn cong về nguồn sáng như vậy gọi là tính hướng sáng dương. Lợi ích rất rõ ràng: lá ở đầu ngọn nhận được nhiều ánh sáng hơn để quang hợp, tạo ra nhiều chất hữu cơ nuôi cây hơn.
Trọng lực cũng tạo ra một kiểu hướng động tương tự nhưng theo hai chiều ngược nhau ở hai loại cơ quan. Rễ cây luôn đâm theo chiều trọng lực, tức là mọc xuống — gọi là tính hướng trọng lực dương — nhờ đó rễ luôn tìm được nước, muối khoáng trong đất và giữ cây đứng vững, dù hạt giống rơi xuống đất theo tư thế nào. Ngược lại, thân cây luôn mọc ngược chiều trọng lực, tức là vươn lên cao — gọi là tính hướng trọng lực âm — để lá có cơ hội vươn tới vùng có ánh sáng, phía trên các cây hoặc vật cản xung quanh. Cùng một lực trọng trường, nhưng rễ và thân phản ứng theo hai chiều đối lập nhau, đúng với nhu cầu sống rất khác nhau của từng cơ quan.
Thân cây mang cả hướng sáng dương lẫn hướng trọng lực âm; rễ cây chỉ mang hướng trọng lực dương.
Ví dụ
Thí nghiệm hộp kín có một lỗ sáng
1
Một nhóm học sinh gieo vài hạt đậu vào một hộp giấy kín hoàn toàn, chỉ khoét một lỗ nhỏ ở một bên thành hộp để ánh sáng lọt vào. Sau khoảng một tuần, cây con trong hộp mọc theo hướng nào, và vì sao?
2
Trong hộp kín chỉ có một nguồn sáng duy nhất lọt qua lỗ nhỏ, nên phía thân đối diện với lỗ sáng luôn nằm trong bóng tối, còn phía gần lỗ sáng nhận được ánh sáng trực tiếp.
3
Theo cơ chế đã học, phía bị che tối sinh trưởng nhanh hơn phía được chiếu sáng, nên thân cây buộc phải cong dần về phía có lỗ sáng.
4
Nếu đem một chậu cây con khác đặt ngoài trời, nhận ánh sáng đều từ mọi phía, thân cây đó sẽ mọc thẳng đứng chứ không nghiêng về bên nào — cho thấy chính sự chênh lệch ánh sáng giữa hai phía, chứ không phải yếu tố nào khác, là nguyên nhân khiến thân trong hộp bị cong.
5
Vậy sau một tuần, thân cây trong hộp kín sẽ cong dần về phía lỗ sáng, thể hiện rõ tính hướng sáng dương của thân.
Ví dụ
Chậu cây đặt nằm nghiêng trong bóng tối (dạng đề kiểm tra)
1
Một hạt đậu vừa nảy mầm được đặt nằm ngang trong một chậu đất, rồi cả chậu được đưa vào một hộp tối hoàn toàn, chiếu sáng đều bốn phía bằng một dải đèn LED yếu bao quanh, để loại trừ ảnh hưởng của hướng sáng. Sau vài ngày, rễ mầm và thân mầm mọc theo hướng nào?
2
Vì ánh sáng được bố trí đều bốn phía quanh chậu, không có phía nào tối hơn phía nào, nên tính hướng sáng không thể là nguyên nhân khiến rễ và thân đổi hướng trong thí nghiệm này — yếu tố còn lại tác động là trọng lực.
3
Theo tính hướng trọng lực dương, rễ mầm sẽ tự uốn cong dần cho tới khi đâm thẳng xuống theo chiều trọng lực, bất kể hạt ban đầu nằm nghiêng ra sao. Theo tính hướng trọng lực âm, thân mầm sẽ uốn cong ngược lại, vươn thẳng lên trên.
4
Hai cơ quan cùng chịu một lực trọng trường nhưng uốn cong về hai phía trái ngược nhau — đúng với đặc điểm đã học: rễ hướng trọng lực dương, thân hướng trọng lực âm, không phải cùng một chiều.
5
Vậy sau vài ngày, dù hạt ban đầu nằm ngang, rễ mầm sẽ cong xuống đất còn thân mầm sẽ cong lên trên, mỗi cơ quan tự điều chỉnh về đúng hướng sinh trưởng đặc trưng của mình.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ phía được chiếu sáng trực tiếp sẽ sinh trưởng nhanh hơn — vì 'có ánh sáng thì lớn nhanh hơn' nghe có vẻ hợp lý. Thực ra ngược lại: chính phía bị che tối mới sinh trưởng nhanh hơn, kéo cơ quan cong về phía sáng. Một nhầm lẫn khác là tưởng thân cây 'quay đầu về hướng sáng' giống như con vật quay đầu — đây không phải một cử động tức thời mà là kết quả cộng dồn của sinh trưởng không đều trong nhiều ngày, cây không hề co duỗi cơ nào vì không có cơ.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Thân cây có tính hướng sáng dương và hướng trọng lực âm — luôn vươn về phía sáng, vươn lên cao. Rễ cây có tính hướng trọng lực dương — luôn đâm xuống đất. Cả hai đều là kết quả của sinh trưởng không đều giữa hai phía cơ quan, không phải một cử động tức thời.
Bài tiếp theo học tiếp hai kiểu hướng động còn lại — hướng nước và hướng tiếp xúc — cũng dựa trên chính cơ chế sinh trưởng không đều vừa học ở bài này.
Ở các bài trước trong môn Khoa học tự nhiên 7, em đã học rễ cây hút nước và muối khoáng từ đất, còn lá cần ánh sáng để quang hợp (same-grade bridge). Câu hỏi đặt ra là: cây không có chân để di chuyển, vậy làm sao rễ luôn tìm đúng chỗ có nước, còn thân luôn vươn đúng chỗ có ánh sáng? Bài này trả lời bằng khái niệm cảm ứng — khả năng một sinh vật nhận biết một kích thích từ môi trường rồi phản ứng lại theo cách có lợi cho sự sống còn của nó. Ở thực vật, vì không có hệ thần kinh và không di chuyển được cả cơ thể, cảm ứng thể hiện qua một kiểu phản ứng rất riêng: sinh trưởng theo một hướng nhất định.
Ở thực vật, cảm ứng chủ yếu thể hiện qua hướng động — kiểu phản ứng bằng cách sinh trưởng cong về một hướng xác định, tuỳ theo kích thích đến từ hướng nào. Vì thực vật không có hệ thần kinh, đây không phải phản ứng tức thời như động vật co tay khi chạm vật nóng, mà là một quá trình chậm, kéo dài vài ngày, diễn ra ngay trong lúc cơ quan đang lớn lên. Cơ chế chung của mọi kiểu hướng động là sinh trưởng không đều giữa hai phía của cùng một cơ quan: tốc độ dài ra của các tế bào ở phía này khác với phía đối diện, khiến cơ quan cong về một bên. Phía nào sinh trưởng chậm hơn, cơ quan sẽ cong về phía đó.
Với thân cây, phía bị che khuất ánh sáng lại sinh trưởng nhanh hơn phía được chiếu sáng trực tiếp. Vì một bên dài ra nhanh hơn bên kia, thân buộc phải cong về phía sinh trưởng chậm hơn — chính là phía có ánh sáng. Hiện tượng ngọn thân luôn cong về nguồn sáng như vậy gọi là tính hướng sáng dương. Lợi ích rất rõ ràng: lá ở đầu ngọn nhận được nhiều ánh sáng hơn để quang hợp, tạo ra nhiều chất hữu cơ nuôi cây hơn.
Trọng lực cũng tạo ra một kiểu hướng động tương tự nhưng theo hai chiều ngược nhau ở hai loại cơ quan. Rễ cây luôn đâm theo chiều trọng lực, tức là mọc xuống — gọi là tính hướng trọng lực dương — nhờ đó rễ luôn tìm được nước, muối khoáng trong đất và giữ cây đứng vững, dù hạt giống rơi xuống đất theo tư thế nào. Ngược lại, thân cây luôn mọc ngược chiều trọng lực, tức là vươn lên cao — gọi là tính hướng trọng lực âm — để lá có cơ hội vươn tới vùng có ánh sáng, phía trên các cây hoặc vật cản xung quanh. Cùng một lực trọng trường, nhưng rễ và thân phản ứng theo hai chiều đối lập nhau, đúng với nhu cầu sống rất khác nhau của từng cơ quan.
Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ phía được chiếu sáng trực tiếp sẽ sinh trưởng nhanh hơn — vì 'có ánh sáng thì lớn nhanh hơn' nghe có vẻ hợp lý. Thực ra ngược lại: chính phía bị che tối mới sinh trưởng nhanh hơn, kéo cơ quan cong về phía sáng. Một nhầm lẫn khác là tưởng thân cây 'quay đầu về hướng sáng' giống như con vật quay đầu — đây không phải một cử động tức thời mà là kết quả cộng dồn của sinh trưởng không đều trong nhiều ngày, cây không hề co duỗi cơ nào vì không có cơ.