Nota Sains Tingkatan 4 Bab 6: Sokongan, Pergerakan Dan Pertumbuhan
RINGKASAN
Ringkasan Komprehensif (Nota Sains Tingkatan 4 Bab 6: Sokongan, Pergerakan Dan Pertumbuhan)
Bab ini meneroka sistem sokongan, mekanisme pergerakan, dan corak pertumbuhan dalam haiwan, manusia, dan tumbuhan. Ia meneliti bagaimana organisma yang berbeza disesuaikan dengan persekitaran mereka melalui struktur sokongan yang unik dan bagaimana kestabilan dicapai.
Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Haiwan
Haiwan mempunyai tiga jenis sistem sokongan utama:
1. Rangka Dalam: Terdapat pada semua vertebrata, termasuk manusia. Ia terdiri daripada tulang atau rawan. Rangka dalam berfungsi untuk menyokong berat badan, melindungi organ dalaman, mengekalkan bentuk badan, dan menjadi asas pautan bagi otot untuk menghasilkan pergerakan. Saiz dan struktur rangka dalam disesuaikan dengan habitat haiwan, seperti rangka yang kuat dan tegar bagi haiwan darat (gajah), rangka yang lebih kecil bagi haiwan akuatik (paus) yang disokong oleh daya apungan air, dan tulang berongga bagi burung untuk membolehkan penerbangan.
2. Rangka Luar: Ciri khas bagi kebanyakan invertebrata, seperti serangga dan krustasea. Rangka ini terdiri daripada lapisan kitin yang keras dan berlilin. Ia menyokong berat badan, mengekalkan bentuk, melindungi organ dalaman, dan menjadi tapak perlekatan otot. Pertumbuhan haiwan dengan rangka luar berlaku secara berperingkat dalam lengkung pertumbuhan berbentuk tangga. Proses penanggalan rangka luar untuk membolehkan pembesaran saiz ini dikenali sebagai ekdisis.
3. Rangka Hidrostatik: Terdapat pada haiwan invertebrata berbadan lembut seperti cacing tanah dan obor-obor. Rangka ini terdiri daripada bendalir badan yang terkandung dalam rongga badan yang dilitupi oleh dinding berotot. Tekanan yang dikenakan oleh bendalir ini pada otot menghasilkan sokongan. Pergerakan dicapai melalui tindakan otot yang berantagonis (otot lingkar dan otot membujur) yang mengubah tekanan hidrostatik dan bentuk badan.
Kestabilan haiwan dipengaruhi oleh dua faktor utama: pusat graviti dan luas tapak. Haiwan lebih stabil jika mempunyai pusat graviti yang rendah dan luas tapak yang besar. Haiwan seperti zirafah dan kanggaru menunjukkan penyesuaian postur untuk mengekalkan kestabilan.
Pergerakan dan Pertumbuhan Manusia
Sistem rangka manusia terdiri daripada 206 tulang dan dibahagikan kepada dua bahagian:
• Rangka Paksi: Terdiri daripada tengkorak, turus vertebra, sternum, dan tulang rusuk. Ia berfungsi melindungi organ utama seperti otak, jantung, dan peparu.
• Rangka Apendaj: Terdiri daripada lengkungan pektoral, lengkungan pelvis, tulang tangan, dan tulang kaki. Ia berhubung dengan rangka paksi dan penting untuk pergerakan.
Pergerakan manusia dihasilkan oleh pengecutan dan pengenduran otot antagonis (contoh: otot biseps dan triseps) yang bertindak secara berpasangan. Sendi membenarkan pergerakan antara tulang. Struktur penting pada sendi termasuk:
• Rawan: Melindungi dan menjadi kusyen pada hujung tulang serta mengurangkan geseran.
• Cecair Sinovial: Bertindak sebagai pelincir dalam sendi.
• Tendon: Tisu penghubung yang menyambungkan otot kepada tulang.
• Ligamen: Tisu penghubung yang menyambungkan tulang kepada tulang.
Pertumbuhan manusia mengikut lengkung pertumbuhan berbentuk S (sigmoid). Kadar pertumbuhan adalah pesat pada peringkat bayi dan awal kanak-kanak, menjadi perlahan semasa remaja, dan menjadi minimum atau berhenti pada peringkat dewasa. Terdapat perbezaan pola pertumbuhan antara lelaki dan perempuan, di mana perempuan mengalami akil baligh dan lonjakan pertumbuhan lebih awal berbanding lelaki.
Sokongan, Pertumbuhan dan Kestabilan dalam Tumbuhan
Tumbuhan memerlukan sokongan untuk memastikan daun mendapat cahaya matahari yang mencukupi bagi fotosintesis.
• Tumbuhan Darat:
◦ Tumbuhan Berkayu: Disokong oleh tisu berkayu (lignin) yang keras dan kuat. Struktur tambahan seperti akar banir, akar sokong, dan akar cengkam memberikan sokongan tambahan.
◦ Tumbuhan Herba (Tidak Berkayu): Mendapat sokongan terutamanya daripada kesegahan sel. Sesetengahnya mempunyai struktur khas seperti sulur paut untuk memanjat.
• Tumbuhan Akuatik: Mendapat sokongan utama daripada daya apungan air. Tumbuhan ini juga mempunyai ciri penyesuaian seperti tisu aerenkima (ruang udara dalam tisu) dan batang berongga untuk membantu pengapungan.
Usia tumbuhan berkayu boleh ditentukan dengan mengira gelang pertumbuhan tahunan pada batang yang telah ditebang. Kestabilan tumbuhan juga dipengaruhi oleh pusat graviti dan keluasan tapak, sama seperti haiwan.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Rangka Dalam | Sistem sokongan yang terdapat di dalam badan organisma, lazimnya terdiri daripada tulang atau rawan. Terdapat pada semua haiwan vertebrata. |
| Rangka Luar | Rangka keras di bahagian luar badan yang menyokong dan melindungi haiwan invertebrata seperti serangga dan krustasea. |
| Rangka Hidrostatik | Sistem sokongan yang terdiri daripada bendalir dalam rongga badan tertutup yang memberikan sokongan apabila otot di sekelilingnya mengecut. Terdapat pada haiwan berbadan lembut. |
| Ekdisis | Proses penanggalan rangka luar secara berkala yang membolehkan haiwan seperti serangga dan udang untuk membesar. |
| Sistem Rangka Paksi | Bahagian sistem rangka manusia yang terdiri daripada tengkorak, turus vertebra, sternum, dan tulang rusuk. |
| Sistem Rangka Apendaj | Bahagian sistem rangka manusia yang terdiri daripada lengkungan pektoral, lengkungan pelvis, serta tulang tangan dan tulang kaki. |
| Otot Antagonis | Sepasang otot yang bertindak secara berlawanan; apabila satu otot mengecut, satu lagi akan mengendur untuk menghasilkan pergerakan. |
| Tendon | Tisu penghubung gentian yang kuat dan tidak kenyal yang menyambungkan otot kepada tulang. |
| Ligamen | Tisu penghubung yang liat, kenyal dan kuat yang menyambungkan tulang kepada tulang pada sendi. |
| Rawan | Tisu licin yang bertindak sebagai kusyen pada hujung tulang di dalam sendi untuk mengurangkan geseran dan menyerap hentakan. |
| Cecair Sinovial | Cecair pelincir yang terdapat di dalam rongga sendi untuk melicinkan pergerakan dan membekalkan nutrien kepada rawan. |
| Pusat Graviti | Titik keseimbangan suatu sistem sokongan atau objek di mana berat keseluruhan sistem itu bertindak. |
| Luas Tapak | Luas kawasan tapak suatu objek yang bersentuhan dengan permukaan. |
| Lengkung Pertumbuhan Sigmoid | Graf pertumbuhan berbentuk ‘S’ yang menunjukkan corak pertumbuhan manusia dan kebanyakan organisma, di mana pertumbuhan adalah pesat pada permulaan, kemudian perlahan dan akhirnya berhenti. |
| Akar Banir | Akar besar yang tumbuh pada pangkal pokok besar seperti pokok durian untuk memberikan sokongan tambahan. |
| Akar Sokong | Akar yang tumbuh dari batang atau dahan ke dalam tanah untuk menyokong tumbuhan, seperti pada pokok ara. |
| Akar Jangkang | Akar yang menyokong pokok yang hidup di kawasan paya berlumpur, seperti pokok bakau. |
| Sulur Paut | Struktur halus dan berlingkar yang melilit objek lain untuk sokongan, terdapat pada tumbuhan memanjat. |
| Tisu Aerenkima | Tisu pada tumbuhan akuatik yang mempunyai banyak ruang udara untuk membantu pengapungan. |
| Gelang Pertumbuhan | Gelang sepusat yang terdapat di dalam batang tumbuhan berkayu, di mana satu gelang mewakili pertumbuhan selama satu tahun. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Seekor paus biru adalah haiwan vertebrata yang sangat besar, tetapi lengkungan pektoral dan lengkungan pelvisnya adalah kecil dan lemah berbanding haiwan darat seperti gajah. Terangkan mengapa perbezaan ini wujud.
Jawapan: Perbezaan ini wujud kerana persekitaran hidup yang berbeza. Gajah hidup di darat dan memerlukan rangka yang sangat kuat dan tegar, termasuk lengkungan pektoral dan pelvis yang besar, untuk menyokong keseluruhan berat badannya menentang tarikan graviti. Sebaliknya, paus biru hidup di dalam air. Berat badannya disokong oleh daya apungan air. Oleh itu, ia tidak memerlukan lengkungan pektoral dan pelvis yang besar dan kuat untuk menampung beratnya.
2. Soalan: Mengapakah cacing tanah memerlukan persekitaran yang lembap untuk terus hidup dan bergerak, berbeza dengan serangga seperti lipas yang boleh hidup di persekitaran kering? Kaitkan jawapan anda dengan sistem sokongan kedua-dua haiwan ini.
Jawapan: Cacing tanah mempunyai rangka hidrostatik, yang bergantung pada bendalir di dalam rongga badannya untuk sokongan dan pergerakan. Persekitaran lembap penting untuk mengelakkan kehilangan air dari badannya yang akan mengurangkan tekanan hidrostatik dan menyebabkan ia tidak dapat bergerak dengan berkesan. Sebaliknya, lipas mempunyai rangka luar yang diperbuat daripada kitin berlilin. Rangka luar ini bersifat keras dan tidak telap air, yang bukan sahaja memberikan sokongan tetapi juga menghalang kehilangan air dari badan, membolehkannya hidup di persekitaran yang kering.
3. Soalan: Zirafah mempunyai pusat graviti yang tinggi, yang menjadikannya kurang stabil. Terangkan bagaimana zirafah menyesuaikan posturnya semasa minum air untuk meningkatkan kestabilannya dan mengelakkan diri daripada tumbang.
Jawapan: Apabila zirafah minum air, ia perlu menundukkan kepalanya yang sangat jauh ke bawah. Untuk meningkatkan kestabilan, zirafah akan menambahkan luas tapak sistem sokongannya dengan mengangkangkan kaki hadapannya. Tindakan ini merendahkan sedikit pusat gravitinya dan pada masa yang sama membesarkan luas tapak. Kedua-dua penyesuaian ini (pusat graviti lebih rendah dan luas tapak lebih besar) meningkatkan kestabilannya dan mengelakkannya daripada mudah tumbang.
4. Soalan: Bayi yang baru lahir mempunyai lebih banyak tulang (sekitar 275) berbanding orang dewasa (206). Mengapakah perbezaan bilangan tulang ini berlaku dan apakah kelebihannya?
Jawapan: Bayi mempunyai lebih banyak tulang kerana sesetengah tulang, seperti tulang pada tengkorak dan tulang belakang, belum bercantum sepenuhnya. Tulang-tulang ini terdiri daripada bahagian-bahagian yang lebih kecil yang dihubungkan oleh rawan. Keadaan ini memberikan fleksibiliti yang diperlukan semasa proses kelahiran, membolehkan kepala bayi melalui salur peranakan dengan lebih mudah. Apabila bayi membesar, tulang-tulang rawan ini akan bercantum menjadi tulang yang lebih besar dan padu, menyebabkan jumlah keseluruhan tulang berkurangan kepada 206 pada orang dewasa.
5. Soalan: Bandingkan kaedah sokongan antara pokok bakau yang hidup di kawasan paya dan pokok paku pakis yang menumpang pada pokok lain.
Jawapan: Pokok bakau hidup di dalam tanah yang lembut dan berlumpur, jadi ia memerlukan sistem sokongan khas untuk kestabilan. Ia mempunyai akar jangkang yang tumbuh dari batang dan dahan ke dalam tanah untuk menyokong pokok dengan tegar. Sebaliknya, pokok paku pakis yang menumpang pada pokok lain tidak berakar di dalam tanah. Ia menggunakan akar cengkam untuk memaut dengan kuat pada permukaan pokok perumah bagi mendapatkan sokongan mekanikal dan pendedahan kepada cahaya matahari. Kedua-duanya menggunakan akar sebagai sokongan, tetapi jenis dan fungsinya disesuaikan dengan habitat yang berbeza.