Strukturmodelle: Geschichte, Motivation

bearbeitet von:Dr. Gerhard Buck-Sorlin

Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben

Im Rahmen des Projekts

"Grogra mit ELAN:Eine interaktive CDROM zum Studium der

Erstellung und Analyse von Strukturmodellen mit der Modellschale Grogra"

Elearning Academic Network Niedersachsen - ELANInstitut für Forstliche Biometrie und Informatik

Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Georg-August-Universität Göttingen

Ursprünge und Schulen der Pflanzenstrukturmodellierung

TheoretischeInformatik/L-Systeme Theoretische

BiologenComputer-grafiker

Insekten-kundler

Waldökologenund Forstwirte

Bioklimatologenund Baumphysiker

FranzösischeSchule

"Die Französische Schule":Die 23 Architekturmodelle nach Halle, Oldeman und Tomlinson (1978)

(aus Bell 1991,verändert)

Meristembasierter Modellansatz

Adrian D. Bell (1979):3 grundlegende Prozesse• Bildung eines Triebes (Wachstum)• Übergang in Ruhezustand (und erneute Aktivierung)• Absterben

ähnlich de Reffye (1981):3 Meristemzustände• dormance (Schlaf, Dormanz)• croissance (Wachstum)• mortalité (Absterben)

Zustandsübergänge mit Wahrscheinlichkeiten Binomialverteilung, Markoffketten

AMAPAtelier de Modélisation de l'Architecture des Plantes

Montpellier, Strasbourg, Paris, Nancy, Tokio, Göttingen

Ph. de Reffye, R. Lecoustre, M. Jaeger, E. Costes, P. Dinouard, F. Blaise, Chr. Godin(Agronom, Informatiker, Botaniker, Mathematiker)

Modellierung der Aktivität von MeristemenModellierung der Aktivität von Meristemen

Gestalt des Baumes = Trajektorie seiner MeristemeGestalt des Baumes = Trajektorie seiner Meristeme

1.AMAP-Version (Grundlage der heutigen kommerziellen Software):Rückgriff auf die 23 "Architekturmodelle" von Hallé et al. (1978)

"Computergrafiker":

Jules Bloomenthal (1985): "The Mighty Maple"

Bergkiefer, modelliert mit der interaktiven Plattform xfrog (B. Lintermann, O. Deussen, 1997)

• Ökosystemforschung: Wälder als strukturreiche Lebensgemeinschaften   Konkrete Fragestellungen Einfluss der Baumarchitektur - auf den C-Haushalt

- auf Wasserhaushalt / Trockenstress-Resistenz Deutung von Kronenverlichtungsmustern Simulation: Konkurrenz, forstliche Eingriffe

• Grundlagenorientierte Forschung: - Baumkronen (+ Wurzelsysteme) = komplexe

Strukturen Informationsverdichtung? - botanische Wissensbasis

- Überbrückung der Kluft zwischen forstlich- botanischer Ansprache und klassischen Ökosystemmodellen

- Modellkopplung

• Veranschaulichung Visualisierung zukünftiger Entwicklung Virtuelle Landschaften als Planungs- und Entscheidungshilfe

Weitergabe von Strukturinformationen an andere Modelle: - Lichtinterzeption, Photosynthese - Wasserfluss im Baum- C-Allokation  

Weitergabe von Strukturinformationen an andere Modelle: - Lichtinterzeption, Photosynthese - Wasserfluss im Baum- C-Allokation  Rückkopplung Prozessmodelle ↔

Strukturmodelle: -  C-Allokation -  Selbstbeschattung, Photosynthese -  räumlich differenzierte Transpiration in der Krone, Rückkopplung Mikroklima + Wasserhaushalt Wachstum

Weitergabe von Strukturinformationen an andere Modelle: - Lichtinterzeption, Photosynthese - Wasserfluss im Baum- C-Allokation  Rückkopplung Prozessmodelle ↔

Strukturmodelle: -  C-Allokation -  Selbstbeschattung, Photosynthese -  räumlich differenzierte Transpiration in der Krone, Rückkopplung Mikroklima + Wasserhaushalt Wachstum Spezielle Erfordernisse der Modellierung von- Licht im Bestand- Mechanik- Wasserfluss im Baum- Konkurrenz