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Institut für Forstliche Biometrie und Informatik

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


Struktur- und Funktionsmodelle von Pflanzen

Fragenkatalog zur Veranstaltung:
 
Modelle der Gaswechselphysiologie
 
1. Welche Schritte sind für die Entwicklung und Parametrisierung eines einfachen Photosynthesemodells notwendig?
 
2. Welcher funktionelle Zusammenhang besteht zwischen der Lichtintensität bzw. der Temperatur und der Photosynthese?
 
3. Mit welchen Funktionstypen lassen sich diese Zusammenhänge mathematisch beschreiben?
 
4. Von welchen anderen Einflussfaktoren ist die Photosynthese außerdem abhängig?
 
5. Führt eine Erhöhung der Umgebungstemperatur um einige Grad Celsius (global climatic change) zu einer erhöhten oder erniedrigten Stoffproduktion von Bäumen? Welche Gesichtspunkte sind, zusätzlich zur reinen Photosynthese-Reaktion gemäß Modell, beim Versuch einer Antwort auf diese Frage zu berücksichtigen?
 
Morphologische Datenaufnahme und -analyse
 
6. Welche Informationen werden gebraucht, um 3D-Strukturen von Pflanzen rekonstruieren zu können?
 
7. Aus welchen modularen Einheiten wird die virtuelle Pflanze zusammengesetzt? Haben diese Einheiten eine botanische Entsprechung?
 
8. Welche Fehlerquellen gibt es bei der morphologischen Datenaufnahme?
 
9. Was sind die einzelnen Schritte der Datenverarbeitung von der Messung bis zur fertigen Rekonstruktion mit GROGRA?
 
10. Welche Informationen enthält diese Zeile aus einer dtd-Datei:
12.3    L125     #12.2     A14     R5     W45     D1.5        ?
 
11. Welche beiden Arbeitsweisen der Software GROGRA kann man grundsätzlich unterscheiden?
 
12. Welche Analysemöglichkeiten von GROGRA kennen Sie, was ist ggf. der theoretische Hintergrund der Analyse-Optionen?
 
Typen von Pflanzenmodellen und deren technische Realisierung
 
13. Was sind die Vor- und Nachteile von rein statistischen (empirischen) Modellen physiologischer Prozesse oder des Wachstums?
 
14. Wodurch zeichnen sich prozessorientierte Modelle gegenüber rein statistisch-empirischen Modellen aus? Warum ist die Unterscheidung gradueller Natur?
 
15. Was versteht man unter Struktur-Funktions-Modellen von Pflanzen? Was unterscheidet sie z.B. von einem prozessorientierten Bestandes-Schichtenmodell?
 
16. Welche Reaktionsweisen von Pflanzen lassen sich in Struktur-Funktions-Modellen, nicht aber in konventionellen Bestandes-Schichtenmodellen darstellen, und warum?
 
17. Welche Vorteile bietet die dreidimensionale Darstellung von Bäumen im Modell?
 
18. Man nenne drei verschiedene Paradigmen der Programmierung, die bei der technischen Realisierung von Pflanzenmodellen zum Einsatz kommen.
 
19. Welche Vorstellung vom Computer liegt dem von Neumann-Paradigma zugrunde?
 
20. Was versteht man im objektorientierten Paradigma unter "Klassen"? Welche Klassen könnten in einem Pflanzenmodell zum Einsatz kommen?
 
21. Welche äußere Form hat ein Computerprogramm, wenn das Fallregelparadigma (z.B. Modellierung mit L-Systemen) zugrundegelegt wird?
 
22. Welchen Paradigmen der Programmierung sind die folgenden Programmiersprachen zuzuordnen: C, C++, Java, L-Systeme?
 
Grundlagen zur morphologischen Modellierung
 
23. Auf welchen 3 grundlegenden Prozessen, denen die Meristeme unterworfen sind, beruhten die ersten Ansätze von Bell und de Reffye zur dynamischen Pflanzenstrukturmodellierung?
 
24. Was drückt die Modellvorstellung "Pflanze als Trajektorie der Meristeme" aus?
 
25. Wie äußert sich der Gradient der Akrotonie in einem Verzweigungssystem, und wie kann man ihn quantitativ nachweisen?
 
26. Die Morphologie der Pflanze ergibt sich aus einem Wechselspiel von genetisch festgelegtem Bauplan und opportunistischer Reaktion auf Umwelteinflüsse. Welcher dieser beiden Aspekte stand (zunächst) beim Modellansatz der L-Systeme im Vordergrund?
 
Turtle geometry, L-Systeme und GROGRA
 
27. Wie wird ein string, z.B.  "F   RU45   D*0.7   F",    in der Turtle-Geometrie interpretiert?
 
28. Wie werden Verzweigungen in der Turtle-Geometrie modelliert?
 
29. Wie kann man die Turtle botanisch interpretieren?
 
30. Was ist ein L-System; in welcher Weise wird es "abgearbeitet"?
 
31. Was haben die strings, die von einem L-System erzeugt werden, mit pflanzlichen, morphologischen Strukturen zu tun?
 
32. Wofür kann das Symbol "F" aus der L-System-Sprache / Turtle-Geometrie stehen (botanisch)?
 
33. Welche (quantitative) Wachstumsdynamik wird durch die wiederholte Anwendung der folgenden Regel ausgelöst:
      a     #     a     F,
und (zum Vergleich): was für ein Wachstumsverhalten ergibt sich durch diese Regel:
      F     #     F     F       ?
 
34. Wie lassen sich Zufallseffekte in L-Systemen berücksichtigen?
 
35. Wie lässt sich das Weiterlaufen einer "inneren Uhr", z.B. in einer schlafenden Knospe symbolisiert durch das Zeichen "b", in einer L-System-Regel erfassen? Mit welcher (zusätzlichen) Regel kann man spezifizieren, dass diese Knospe nach 5 Jahren austreibt?
 
36. Welche Modifikation würde man einführen, um zu beschreiben, dass das Austreiben nicht stets nach genau 5 Jahren, sondern mit gleichen Wahrscheinlichkeiten in den Altersstufen 4, 5 oder 6 erfolgt?
 
37. Wie lässt sich eine variable Zahl von Seitenachsen in einem Quirl modellieren? (Welches Erweiterungskonstrukt der L-System-Sprache setzt man hierfür vorteilhaft ein?)
 
38. Wie unterscheiden sich Interpretationsregeln von generativen Regeln?
 
39. Was erzeugen die beiden Regeln
      b     #     [     +     s     b     ]     [     -     s     b     ],
      s     ##     F
(zweite Regel = Interpretationsregel)?
Lässt sich der durch s symbolisierte Spross auch "schöner" (grafisch detaillierter) modellieren?
 
40. Was ist der Vorteil bei der Verwendung von "shared objects", z.B. bei der Modellierung von Blättern oder Blüten?
 
41. Mit welchem Operator der (erweiterten) L-System-Sprache lassen sich komplexere Triebbildungsarten (Neoformation, sylleptische Seitentriebe) innerhalb eines einzelnen Jahresschrittes modellieren, ohne vom Zeittakt "1 Schritt = 1 Jahr" abzuweichen?
 
42. Was liefert eine einzige Anwendung der Regel
      a     #     E(3)     <   s     a  >    ?
(auf s sei hier keine Regel anwendbar.)
 
43. Welche Umgebungseinflüsse auf das Wachstum können mit sensitiven Regeln modelliert werden?


Literaturhinweise zur Veranstaltung

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Letzte Änderungen: 14. 6. 2001