DSE 生物｜生態系能量流動備課指引（導師用）｜1.5% 捕光、10% 傳遞與能量金字塔

2026-11-05

學生背得出「能量金字塔」，但一問「頂級掠食者為甚麼這麼少」就只答「因為被吃」。這一堂用三層數字把 90% 的去向講清楚。

本堂目標　學生能夠：① 用入射光與捕光率算出生產者的總生產力與淨生產力；② 用十分之一法則逐級算出各營養級可用能量，並講出其餘 90% 去了哪裡；③ 用能量金字塔解釋頂級掠食者的數量與生物量，並區分能量單向流動與物質循環。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
光合作用	光合作用需要哪兩樣原料	二氧化碳與水
呼吸作用	呼吸作用把甚麼能量形式釋出	化學能，部分以熱散失
食物鏈	生產者與消費者的分別	自製養分與攝食

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–8 分	開場數字	問「一公頃草地可以養幾多隻鷹」	先估一個數
8–20 分	捕光與 NPP	入射 1,200,000 kJ，捕光 1.5%，減呼吸得 NPP 12,000.0	自己算一次
20–34 分	十分之一傳遞	12,000.0 → 1200 → 120 → 12 → 1.2	逐格填表
34–46 分	能量去向	呼吸、體溫、排泄、未被攝食	分類四個去向
46–56 分	金字塔與碳循環	能量單向、物質循環；分解者的角色	畫兩個圈比較
56–60 分	離場檢查	三題收回即批	獨立完成

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：由入射光講到淨生產力

一地每年入射光能約 1,200,000 kJ m⁻²，生產者只捕到 1.5%，即 GPP 18,000 kJ；扣掉自身呼吸 6,000 kJ，淨初級生產力 NPP 是 12,000 kJ。這 12,000 才是整條食物鏈的本金。
教學重點：捕光率低不是「植物懶」，是光合色素只吸收部分波長、葉片反射與穿透、以及受水與二氧化碳限制。

要學生做：把「入射、捕獲、呼吸、淨生產」寫成四格，箭頭只准由左去右。

第二幕：十分之一法則要講「其餘去哪裡」

由 NPP 開始：草食動物只攝食一部分、吸收一部分，用來建構身體的約一成，即 1200 kJ；再上一級 120、12、1.2。每一級有 90% 用於呼吸與體溫、隨排泄物排出、或根本未被吃掉。
所以養 1 kg 頂級掠食者，理論上要 1,000 kg 生產者。學生用這個數就會明白，食物鏈越長，頂層越少，不是巧合。

要學生講：同一塊地，如果人類改吃植物而非吃牛，可養活的人數為何多十倍以上。

第三幕：能量金字塔與物質金字塔要分開講

能量金字塔按 kJ 畫，永遠正立，因為每一級都流失 90%；數量金字塔可以倒立（一棵樹養很多昆蟲），生物量金字塔亦可以短期倒立（浮游植物被快速吃掉）。
能量單向流動、最終以熱散失，不能循環；碳、氮、水則可以循環，靠光合作用、呼吸、分解與燃燒把原子送來送去。

要學生做：用「單向／循環」兩個詞，各寫一句比較能量與碳。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
能量計算題	由入射光算 GPP 與 NPP	先乘捕光率，再減呼吸	單位與年份要寫齊
傳遞效率題	逐級算可用能量	每級乘 0.1，並寫出損失去向	不要只寫數字
圖表判斷題	兩張金字塔哪張可倒立	先問是能量、數量還是生物量	能量金字塔不會倒
碳循環題	指出四個過程與方向	光合、呼吸、分解、燃燒	要寫出碳的形式

合理性檢查（一定要教）：合理性檢查：1,200,000 × 1.5% = 18,000；18,000 − 6,000 = 12,000；由 12,000 逐級乘 0.1，三級後只餘 12，是原本的千分之一；能量金字塔正立，數量金字塔可以倒立。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
捕光計算	入射 1,200,000、捕光 2%，求 GPP	先乘百分比再寫單位
四級傳遞	由 NPP 起填三格	每格寫損失去向
金字塔判斷	樹與昆蟲、浮游植物與鯨魚	講出是哪一種金字塔
碳循環圖	補四個箭頭與名稱	光合與呼吸方向要相反

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
把 GPP 當 NPP	直接用 18,000 做食物鏈起點	「生產者自己都要呼吸，扣了 6,000 才是本金。」
損失只寫「被吃掉」	「90% 被下一個營養級吃掉」	「被吃掉才會變成下一級；其餘是呼吸、排泄與未攝食，逐項講。」
能量金字塔畫成倒立	頂層畫得比底層闊	「能量每級流失，畫倒立即代表能量增加，不可能。」
把能量講成可循環	「能量在生態系中循環使用」	「能量單向流動、以熱散失；循環的是碳、氮、水這些物質。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

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本章重做　重算四級能量表，每級補上損失去向

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
GPP 與 NPP 的分別	GPP 是總生產力，NPP 扣了呼吸	答「一樣」＝回到第一幕
由 NPP 到第三級餘多少	12 kJ，即原本千分之一	答「三成」＝重講第二幕
能量可否循環	不可，單向流動並以熱散失	答「可以」＝重講第三幕

09　導師常問

10% 是定律嗎？

是常用近似，實際由 5% 到 20% 不等；考試給數字就用數字，沒有數字才用一成。

為甚麼要有分解者？

分解者把死體中的物質還原成無機養分，讓生產者再用；能量則在過程中以熱散失。

金字塔可以超過五級嗎？

陸地多數四至五級，能量到了第五級已經太少，不足以支撐穩定族群。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。