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 - ELAN Institut für Forstliche Biometrie und Informatik Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Georg-August-Universität Göttingen

Ursprünge und Schulen der Pflanzenstrukturmodellierung Theoretische Informatik/ L-Systeme Theoretische Biologen Computer- grafiker Insekten- kundler Waldökologen und Forstwirte Bioklimatologen und Baumphysiker Französische Schule

"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

AMAP Atelier 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 Meristemen Gestalt 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