Physiologie und Morphologie der Pappel (Populus sp.) modelliert mit Relationalen Wachstumsgrammatiken

Trippstadt

2006

S. 1-11

2 Abb., 10 Lit. Ang.

Artikel aus einem BuchUnselbständiges Werk

200132592

Modelle, welche die abstrakte (z.B. physiologische) Funktion eines Baumes mit seiner Architektur verknüpfen, sind in den letzten Jahren verstärkt in den Fokus der internationalen Forschung gerückt. Hierdurch ist eine völlig neue Klasse von Modellen entstanden, die sogenannten Functional Structural Plant Models (FSPM). In diesem Beitrag stellen wir ein biologisches Modell junger unverzweigter Pappeln vor, das allgemeine morphogenetische Regeln für die Sprossarchitektur mit einer Untermenge physiologischer Prozesse kombiniert, wobei mit letzterem im wesentlichen die Bildung und der Transport des Pflanzenhormons Gibberellinsäure sowie einige vereinfachte Photosynthesefunktionen gemeint sind. Das Modell wurde unter Verwendung unseres neuen Formalismus der Relationalen Wachstumsgrammatiken (RGG) konzipiert, welche eine Weiterentwicklung und Verschmelzung zweier wohlbekannter Konzepte, Graphgrammatiken und L(indenmayer)-Systeme, darstellen. Das Modell wurde in XL geschrieben, einer von uns entwickelten Modellsprache, die die Prägnanz der RGG mit der Mächtigkeit der Programmiersprache Java kombiniert. Das XL-Modell wird interpretiert unter Verwendung des Softwaresystems GroIMP (Growth Grammar Related Interactive Modelling Platform). GroIMP ist ein neues Open-Source-Projekt (verfügbar unter www.grogra.de), welches einzigartige Möglichkeiten für Projekte in den Bereichen Pflanzenmodellierung und Artificial Lift bietet. RGG/XL verfügen über alle von L-Systemen bekannten Vorteile und überwinden zusätzlich viele ihrer Nachteile: In dem hier vorgestellten Modell werden morphogenetische Ersetzungsregeln mit Graphenersetzungsregeln (letztere beschreiben ein regulatorisches Netzwerk der Hormonbiosynthese) und Regeln für die Aktualisierung der Konzentration von Photosyntheseprodukten in den Sprossmodulen kombiniert.