食物鏈中的能量傳遞
為什麼食物鏈越往上，通常可供下一營養級利用的能量越少？
調節生產者獲得的能量和相鄰營養級之間的傳遞效率，追蹤能量怎樣逐級減少。
學習目標
- 區分生產者、初級消費者和更高營養級。
- 按每一級的傳遞效率連續計算可用能量。
- 區分生態系統中的能量流動與物質循環。
開始前
- 會計算一個數的百分之幾。
- 知道植物能利用光能製造有機物。
互動科學實驗
- 1追蹤起點
- 2改變第一次傳遞
- 3逐級相乘
- 4比較起點
條長使用以生產者為 100% 的線性刻度；極小值以細線顯示。效率和能量是教學假設，不是生態預測。
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
-
模型從生產者儲存的 1000 kJ 教學能量開始。箭頭指向取食者，表示能量隨食物傳遞，而不是「誰更強」。
你的任務: 讀出四個營養級，並確認箭頭的意義。
-
若生產者到初級消費者的效率從 10% 改為 20%，初級消費者得到的教學能量從 100 kJ 變為 200 kJ；後級的起點也隨之改變。
你的任務: 只改變第一級效率，比較所有後續能量。
-
每一級都以緊鄰的前一級為基數。1000×20%=200，200×15%=30，30×10%=3 kJ；不能把三個百分數都直接乘以 1000。
你的任務: 選擇逐級效率預設，按順序重算 200、30、3 kJ。
-
把生產者能量加倍而效率不變，每一級能量也加倍；改變某一級效率，只會直接改變該級之後的數值。
你的任務: 切換高生產者輸入，再找出保持不變的三個比例。
把現象連成解釋
能量在生命活動中耗散
生物攝取的能量並非全部形成下一營養級可吃到的生物量：呼吸、運動、維持體溫和未被取食或消化的物質都會減少傳遞量。
食物網比單鏈複雜
真實生物常有多種食物來源和捕食者。這裡的四級單鏈用於隔離「逐級傳遞」的計算，不表示生態系統只有一條路徑。
能量流動，物質循環
能量從光等來源進入生態系統，傳遞並以熱等形式散失。碳、氮和水等物質則可經生產者、消費者、分解者和環境反覆循環。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
生物
食物鏈中的能量傳遞
為什麼食物鏈越往上，通常可供下一營養級利用的能量越少？
- 1000 kJ 依次按 20%、15%、10% 傳遞，三級消費者得到多少？
A. 3 kJ B. 30 kJ C. 200 kJ
- 為什麼傳遞到下一營養級的能量通常較少？
A. 能量用於生命活動，且並非所有生物量都被取食和消化 B. 高營養級不需要能量 C. 能量變成更多物質並消失
- 下列哪一句正確區分能量和物質？
A. 能量單向流動並耗散，物質可循環 B. 能量與物質都無限循環且沒有損失 C. 物質流走，能量完全循環
- 為什麼不能用本模型預測某地狐狸的數量？
A. 效率是教學假設，模型省略食物網、種群和環境變化 B. 狐狸不屬於消費者 C. 能量與種群從來無關
解答頁
食物鏈中的能量傳遞
- 3 kJ
逐級計算為 1000×0.20=200，200×0.15=30，30×0.10=3 kJ。
- 能量用於生命活動，且並非所有生物量都被取食和消化
呼吸和活動會耗散能量，未被取食或消化的部分也不能直接傳給下一營養級。
- 能量單向流動並耗散，物質可循環
生態系統需要持續的能量輸入；原子和分子可透過生物與環境間的過程反覆利用。
- 效率是教學假設，模型省略食物網、種群和環境變化
真實種群受食物網、繁殖、遷移、疾病、季節和棲地等共同影響，四級能量鏈不足以預測。