Thema (B03a)
Erstellung eines dreidimensionalen, regelbasierten Modells für junge Sandbirken (Betula pendula) auf Grundlage eines existierenden Buchenmodells
Beschreibung:
Mittels der Modellierungssoftware GroIMP (Growth-grammar related Interactive Modelling Platform; frei verfügbar, siehe www.grogra.de) soll ein dreidimensionales Wachstums- und Verzweigungsmodell des oberirdischen Teils der Sandbirke (bis zu einem Alter von ca. 15 Jahren) erstellt werden. Das Modell soll für die Visualisierung von Birken-Jungwuchs in virtuellen Landschaftsszenarien und für Simulationen der Naturverjüngung unter verschiedenen Bestandesdichten und Lichtverhältnissen verwendbar sein.
Grundlage ist ein existierendes, unter GroIMP erstelltes Modell für junge Buchen (Fagus sylvatica). Der grundlegende Modellaufbau, der Teilmodelle für Lichtinterzeption, Photosynthese, C-Allokation und lichtsensitives Wachstum bereits enthält, soll übernommen werden. Die Wachstumsregeln und eine Reihe von Modellparametern sind jedoch an die Birke anzupassen.
Dazu sollen zunächst junge Birken aus einer unechten Zeitreihe morphometrisch detailliert vermessen werden (Verzweigungsmuster, Internodienanzahlen und -längen, Zahl der Seitentriebe in Relation zur Länge eines Jahrestriebes, sekundäres Dickenwachstum der Haupt- und Seitentriebe, Blattflächen und -längen etc.). Messanleitungen und entsprechende Betreuung stellt die Abteilung Ökoinformatik, Biometrie und Waldwachstum zur Verfügung. Für Lichtmessungen werden Instrumente der Abteilung Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen zur Verfügung gestellt. Die morphologischen Parameter werden statistisch ausgewertet und zur Aufstellung der Regeln des Wachstums- und Verzweigungsmodells herangezogen. Es können zusätzlich Daten aus einer bereits abgeschlossenen Bachelorarbeit herangezogen werden. Ein Schwerpunkt wird die Analyse von Alterstrends sein.
In diesem Vorhaben sind keine physiologischen Messungen (Photosynthese, Assimilattransport etc.) vorgesehen. Die entsprechenden Modellparameter sollen durch Werte aus der Literatur ausgefüllt werden. Das Wurzelkompartiment kann an kleinen Jungbirken als Ganzes ausgegraben und gewogen werden, ansonsten sind auch hierfür Literaturwerte zu verwenden.
Zur Validierung sind im Modell Kenngrößen abzuleiten, die nicht direkt in die Parametrisierung eingeflossen sind (z.B. Gesamttrockenmasse, Baumhöhe, Kronenradius), und mit den Messergebnissen zu vergleichen. In einem zweiten Durchlauf soll dann das Modell auf Grundlage dieses Vergleichs nochmals verbessert werden. Die Modell-Ergebnisse sind genau zu dokumentieren. Am Ende der Arbeit sind Abweichungen zwischen Modell und Realität zu identifizieren und im Hinblick auf mögliche Gründe (Grenzen des Modells) zu diskutieren.
Hinsichtlich der Auswahl von Probepflanzen und der Ergebnis-Interpretation erfolgt eine Co-Betreuung durch die Abteilung Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen (Prof. Ammer, Dr. Vor).
Literatur (Beschreibung des existierenden 3D-Buchenmodells):
Ole Kniemeyer: Design and Implementation of a Graph Grammar Based Language for Functional-Structural Plant Modelling. Dissertation, BTU Cottbus 2008; darin S. 317-328. http://www.uni-forst.gwdg.de/~wkurth/kniemeyer.pdf.
Bachelorarbeit für 1 Studierende(n) (Forstwissenschaften und Waldökologie).
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Herrn Prof. Dr. Kurth.