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
Ôn tập: Trao đổi khí ở sinh vật
Mục tiêu bài học
Sau bài ôn tập này, em hệ thống lại toàn bộ cơ chế trao đổi khí đã học — từ khí khổng ở lá tới các cơ quan trao đổi khí ở động vật — và vận dụng chúng vào những tình huống tổng hợp, đòi hỏi kết hợp kiến thức của nhiều bài.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài ôn tập này không đưa thêm nội dung mới. Em sẽ dùng lại toàn bộ những gì đã học ở năm bài trước: cấu tạo và cơ chế đóng mở khí khổng, chiều trao đổi khí qua khí khổng theo quang hợp và hô hấp, vai trò của thoát hơi nước, bốn đặc điểm chung của một bề mặt trao đổi khí hiệu quả, và cơ chế dòng chảy ngược chiều ở mang cá so với phổi người.
Khởi động
Từ lỗ khí nhỏ li ti trên một chiếc lá tới lá phổi chứa hàng trăm triệu phế nang, mọi cơ quan trao đổi khí trong chương này đều đang giải cùng một bài toán vật lí. Em còn nhớ bài toán đó là gì không?
Kiến thức trọng tâm
Ở thực vật, khí khổng — cặp tế bào hạt đậu có vách dày mỏng không đều — đóng mở nhờ nước ra vào làm tế bào trương lên hay xẹp xuống, chịu ảnh hưởng bởi ánh sáng và lượng nước cây hút được. Qua chính những lỗ khí đó, carbon dioxide và oxygen ra vào theo chiều thay đổi tuỳ thời điểm: ban ngày quang hợp vượt hô hấp nên cây thải oxygen ròng, ban đêm chỉ còn hô hấp nên cây thải carbon dioxide ròng. Cùng lúc, hơi nước cũng thoát ra qua khí khổng, vừa làm mát lá vừa tạo lực kéo đưa nước từ rễ lên khắp cây.
Ở động vật, mỗi loài dùng một cơ quan trao đổi khí phù hợp với môi trường sống: da ở giun đất, mang ở cá, ống khí ở côn trùng, phổi ở thú và chim. Dù khác nhau về hình dạng, tất cả đều phải rộng, mỏng, ẩm, và có nhiều mạch máu hoặc đường dẫn khí để khuếch tán diễn ra đủ nhanh — đúng bốn đặc điểm chung đã học.
Mang cá còn có thêm cơ chế dòng chảy ngược chiều để bù cho lượng oxygen ít ỏi hoà tan trong nước, trong khi phổi người dùng cơ chế đơn giản hơn vì không khí đã giàu oxygen sẵn. Toàn bộ chương này, từ khí khổng tới phế nang, thực chất chỉ xoay quanh một nguyên tắc duy nhất: khí khuếch tán qua một bề mặt đủ rộng, đủ mỏng, đủ ẩm, được nuôi bởi đủ mạch máu hoặc đường dẫn khí.
Dù thuộc môi trường nào, mọi cơ quan đều phải đủ rộng, mỏng, ẩm, và giàu mạch máu hoặc đường dẫn khí để khuếch tán hiệu quả.
Ví dụ
Tình huống tổng hợp: một ngày của cây trong chậu và một con cá trong bể
1
Một chậu cây để trong phòng có ánh sáng ban ngày, và một con cá trong bể nước bên cạnh. Vào giữa trưa nắng, khí khổng của cây mở rộng, còn mang cá vẫn hoạt động bình thường. Hãy giải thích chiều trao đổi khí qua khí khổng lúc này, và vì sao mang cá cần cơ chế dòng chảy ngược chiều mà khí khổng của cây thì không.
2
Giữa trưa nắng, quang hợp diễn ra mạnh, vượt xa tốc độ hô hấp tế bào, nên khí khổng lúc này chủ yếu lấy carbon dioxide vào và thải oxygen ra ngoài, đúng chiều trao đổi khí ròng ban ngày đã học.
3
Mang cá phải hấp thụ oxygen từ nước — nơi lượng oxygen hoà tan vốn đã ít hơn hẳn không khí — nên cần dòng chảy ngược chiều để duy trì chênh lệch nồng độ suốt chiều dài phiến mang, tận dụng tối đa lượng oxygen ít ỏi đó.
4
Khí khổng trao đổi khí trực tiếp với không khí, nơi khí carbon dioxide và oxygen khuếch tán qua lỗ khí theo từng phân tử riêng lẻ, không theo một dòng chảy liên tục như nước qua mang, nên không cần một cơ chế duy trì chênh lệch nồng độ dọc theo chiều dài như ở mang cá.
5
Vậy giữa trưa, khí khổng thải oxygen ròng nhờ quang hợp vượt hô hấp; mang cá cần dòng chảy ngược chiều vì phải khai thác một nguồn oxygen vốn khan hiếm hơn hẳn so với nguồn không khí mà khí khổng tiếp xúc trực tiếp.
Ví dụ
Phân tích một thí nghiệm kết hợp nhiều nội dung đã học (dạng đề kiểm tra)
1
Một học sinh làm ba thí nghiệm trong cùng một buổi: (1) bôi vaseline lên mặt dưới một chiếc lá và thấy lá ít bị héo hơn lá đối chứng dù cùng thiếu nước; (2) đưa một con giun đất lên nền đất khô có nắng và thấy giun chết sau vài giờ; (3) vớt một con cá lên khỏi mặt nước và thấy các phiến mang dính bết vào nhau. Với mỗi thí nghiệm, xác định nguyên nhân chung liên quan đến bề mặt trao đổi khí hoặc thoát hơi nước.
2
Vaseline bịt kín khí khổng ở mặt dưới lá — nơi tập trung phần lớn khí khổng — làm giảm tốc độ thoát hơi nước, nên lá ít héo hơn dù cùng điều kiện thiếu nước.
3
Nền đất khô có nắng làm da giun đất mất độ ẩm; da khô không còn hoà tan được khí để khuếch tán, nên giun chết vì không trao đổi khí được, không phải vì thiếu oxygen trong không khí.
4
Ra khỏi nước, mang cá mất lực nâng đỡ, các phiến mang dính bết vào nhau, làm giảm mạnh diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí — dù không khí giàu oxygen hơn nước.
5
Cả ba hiện tượng đều liên quan đến việc một bề mặt trao đổi khí (khí khổng, da, mang) bị thay đổi về độ ẩm hoặc diện tích tiếp xúc — đúng hai trong bốn đặc điểm bắt buộc của một bề mặt trao đổi khí hiệu quả đã học xuyên suốt chương.
6
Vậy dù ba thí nghiệm thuộc ba bài khác nhau, tất cả đều minh hoạ cùng một nguyên tắc: trao đổi khí, hoặc thoát hơi nước qua cùng con đường đó, chỉ hiệu quả khi bề mặt trao đổi khí còn đủ ẩm và đủ diện tích tiếp xúc.
Sai lầm thường gặp
Ba nhầm lẫn dễ gặp nhất trong chương này: nghĩ khí khổng đóng mở nhờ cơ, trong khi thực ra chỉ nhờ nước ra vào tế bào hạt đậu; nghĩ cây chỉ thải oxygen mà không bao giờ thải carbon dioxide, trong khi ban đêm cây thải carbon dioxide ròng vì chỉ còn hô hấp tế bào hoạt động; và nghĩ cá chết ngộp trên cạn vì thiếu oxygen xung quanh, trong khi không khí giàu oxygen hơn nước và cá chết vì mang mất diện tích và độ ẩm cần thiết.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Từ khí khổng ở lá tới phế nang trong phổi, mọi cơ quan trao đổi khí đều xoay quanh một nguyên tắc: khuếch tán qua một bề mặt rộng, mỏng, ẩm, giàu mạch máu hoặc đường dẫn khí. Chiều trao đổi khí, tốc độ thoát hơi nước, hay việc mang cá cần dòng chảy ngược chiều — tất cả chỉ là những cách khác nhau để thoả mãn nguyên tắc chung đó trong từng môi trường sống riêng.
Khí và nước đã có đường vào cây. Khoá học tiếp theo đi tiếp: các chất đó, cùng những chất dinh dưỡng khác, thực sự di chuyển bên trong cây bằng con đường nào.
Bài ôn tập này không đưa thêm nội dung mới. Em sẽ dùng lại toàn bộ những gì đã học ở năm bài trước: cấu tạo và cơ chế đóng mở khí khổng, chiều trao đổi khí qua khí khổng theo quang hợp và hô hấp, vai trò của thoát hơi nước, bốn đặc điểm chung của một bề mặt trao đổi khí hiệu quả, và cơ chế dòng chảy ngược chiều ở mang cá so với phổi người.
Ở thực vật, khí khổng — cặp tế bào hạt đậu có vách dày mỏng không đều — đóng mở nhờ nước ra vào làm tế bào trương lên hay xẹp xuống, chịu ảnh hưởng bởi ánh sáng và lượng nước cây hút được. Qua chính những lỗ khí đó, carbon dioxide và oxygen ra vào theo chiều thay đổi tuỳ thời điểm: ban ngày quang hợp vượt hô hấp nên cây thải oxygen ròng, ban đêm chỉ còn hô hấp nên cây thải carbon dioxide ròng. Cùng lúc, hơi nước cũng thoát ra qua khí khổng, vừa làm mát lá vừa tạo lực kéo đưa nước từ rễ lên khắp cây.
Mang cá còn có thêm cơ chế dòng chảy ngược chiều để bù cho lượng oxygen ít ỏi hoà tan trong nước, trong khi phổi người dùng cơ chế đơn giản hơn vì không khí đã giàu oxygen sẵn. Toàn bộ chương này, từ khí khổng tới phế nang, thực chất chỉ xoay quanh một nguyên tắc duy nhất: khí khuếch tán qua một bề mặt đủ rộng, đủ mỏng, đủ ẩm, được nuôi bởi đủ mạch máu hoặc đường dẫn khí.
Một học sinh làm ba thí nghiệm trong cùng một buổi: (1) bôi vaseline lên mặt dưới một chiếc lá và thấy lá ít bị héo hơn lá đối chứng dù cùng thiếu nước; (2) đưa một con giun đất lên nền đất khô có nắng và thấy giun chết sau vài giờ; (3) vớt một con cá lên khỏi mặt nước và thấy các phiến mang dính bết vào nhau. Với mỗi thí nghiệm, xác định nguyên nhân chung liên quan đến bề mặt trao đổi khí hoặc thoát hơi nước.
Ba nhầm lẫn dễ gặp nhất trong chương này: nghĩ khí khổng đóng mở nhờ cơ, trong khi thực ra chỉ nhờ nước ra vào tế bào hạt đậu; nghĩ cây chỉ thải oxygen mà không bao giờ thải carbon dioxide, trong khi ban đêm cây thải carbon dioxide ròng vì chỉ còn hô hấp tế bào hoạt động; và nghĩ cá chết ngộp trên cạn vì thiếu oxygen xung quanh, trong khi không khí giàu oxygen hơn nước và cá chết vì mang mất diện tích và độ ẩm cần thiết.
Từ khí khổng ở lá tới phế nang trong phổi, mọi cơ quan trao đổi khí đều xoay quanh một nguyên tắc: khuếch tán qua một bề mặt rộng, mỏng, ẩm, giàu mạch máu hoặc đường dẫn khí. Chiều trao đổi khí, tốc độ thoát hơi nước, hay việc mang cá cần dòng chảy ngược chiều — tất cả chỉ là những cách khác nhau để thoả mãn nguyên tắc chung đó trong từng môi trường sống riêng.