DSE 生物｜生态系能量流动备课指引（导师用）｜1.5% 捕光、10% 传递与能量金字塔

2026-11-05

学生背得出“能量金字塔”，但一问“顶级掠食者为什么这么少”就只答“因为被吃”。这一堂用三层数字把 90% 的去向讲清楚。

本堂目标　学生能够：① 用入射光与捕光率算出生产者的总生产力与净生产力；② 用十分之一法则逐级算出各营养级可用能量，并讲出其余 90% 去了哪里；③ 用能量金字塔解释顶级掠食者的数量与生物量，并区分能量单向流动与物质循环。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
光合作用	光合作用需要哪两样原料	二氧化碳与水
呼吸作用	呼吸作用把什么能量形式释出	化学能，部分以热散失
食物链	生产者与消费者的分别	自制养分与摄食

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	开场数字	问“一公顷草地可以养几多只鹰”	先估一个数
8–20 分	捕光与 NPP	入射 1,200,000 kJ，捕光 1.5%，减呼吸得 NPP 12,000.0	自己算一次
20–34 分	十分之一传递	12,000.0 → 1200 → 120 → 12 → 1.2	逐格填表
34–46 分	能量去向	呼吸、体温、排泄、未被摄食	分类四个去向
46–56 分	金字塔与碳循环	能量单向、物质循环；分解者的角色	画两个圈比较
56–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：由入射光讲到净生产力

一地每年入射光能约 1,200,000 kJ m⁻²，生产者只捕到 1.5%，即 GPP 18,000 kJ；扣掉自身呼吸 6,000 kJ，净初级生产力 NPP 是 12,000 kJ。这 12,000 才是整条食物链的本金。
教学重点：捕光率低不是“植物懒”，是光合色素只吸收部分波长、叶片反射与穿透、以及受水与二氧化碳限制。

要学生做：把“入射、捕获、呼吸、净生产”写成四格，箭头只准由左去右。

第二幕：十分之一法则要讲“其余去哪里”

由 NPP 开始：草食动物只摄食一部分、吸收一部分，用来建构身体的约一成，即 1200 kJ；再上一级 120、12、1.2。每一级有 90% 用于呼吸与体温、随排泄物排出、或根本未被吃掉。
所以养 1 kg 顶级掠食者，理论上要 1,000 kg 生产者。学生用这个数就会明白，食物链越长，顶层越少，不是巧合。

要学生讲：同一块地，如果人类改吃植物而非吃牛，可养活的人数为何多十倍以上。

第三幕：能量金字塔与物质金字塔要分开讲

能量金字塔按 kJ 画，永远正立，因为每一级都流失 90%；数量金字塔可以倒立（一棵树养很多昆虫），生物量金字塔亦可以短期倒立（浮游植物被快速吃掉）。
能量单向流动、最终以热散失，不能循环；碳、氮、水则可以循环，靠光合作用、呼吸、分解与燃烧把原子送来送去。

要学生做：用“单向／循环”两个词，各写一句比较能量与碳。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
能量计算题	由入射光算 GPP 与 NPP	先乘捕光率，再减呼吸	单位与年份要写齐
传递效率题	逐级算可用能量	每级乘 0.1，并写出损失去向	不要只写数字
图表判断题	两张金字塔哪张可倒立	先问是能量、数量还是生物量	能量金字塔不会倒
碳循环题	指出四个过程与方向	光合、呼吸、分解、燃烧	要写出碳的形式

合理性检查（一定要教）：合理性检查：1,200,000 × 1.5% = 18,000；18,000 − 6,000 = 12,000；由 12,000 逐级乘 0.1，三级后只余 12，是原本的千分之一；能量金字塔正立，数量金字塔可以倒立。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
捕光计算	入射 1,200,000、捕光 2%，求 GPP	先乘百分比再写单位
四级传递	由 NPP 起填三格	每格写损失去向
金字塔判断	树与昆虫、浮游植物与鲸鱼	讲出是哪一种金字塔
碳循环图	补四个箭头与名称	光合与呼吸方向要相反

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
把 GPP 当 NPP	直接用 18,000 做食物链起点	“生产者自己都要呼吸，扣了 6,000 才是本金。”
损失只写“被吃掉”	“90% 被下一个营养级吃掉”	“被吃掉才会变成下一级；其余是呼吸、排泄与未摄食，逐项讲。”
能量金字塔画成倒立	顶层画得比底层阔	“能量每级流失，画倒立即代表能量增加，不可能。”
把能量讲成可循环	“能量在生态系中循环使用”	“能量单向流动、以热散失；循环的是碳、氮、水这些物质。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

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本章重做　重算四级能量表，每级补上损失去向

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
GPP 与 NPP 的分别	GPP 是总生产力，NPP 扣了呼吸	答“一样”＝回到第一幕
由 NPP 到第三级余多少	12 kJ，即原本千分之一	答“三成”＝重讲第二幕
能量可否循环	不可，单向流动并以热散失	答“可以”＝重讲第三幕

09　导师常问

10% 是定律吗？

是常用近似，实际由 5% 到 20% 不等；考试给数字就用数字，没有数字才用一成。

为什么要有分解者？

分解者把死体中的物质还原成无机养分，让生产者再用；能量则在过程中以热散失。

金字塔可以超过五级吗？

陆地多数四至五级，能量到了第五级已经太少，不足以支撑稳定族群。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。