Lichtinduzierte Bewegung pflanzlicher Organismen

Dieser Arbeit beschreibt eine Simulation der Krümmungsbewegungen festgewachsener Organismen (Pflanzen), die durch Licht induziert und in ihrer Richtung bestimmt werden (Phototropie). Die Krümmung der Pflanze entsteht durch Wachstum. Das mathematisch-physikalische Modell basiert auf einem Masse-Feder-System, dessen struktureller Aufbau eigens zur Abbildung des Krümmungsverhaltens entwickelt wurde. Aus diesem Modell geht eine kinematische Kette hervor. Sie ist das rechnerinterne Modell der Pflanze und dient als Grundlage fuer die graphische Abbildung. Auf die kinematische Kette werden pflanzenspezifische Eigenschaften abgebildet, welche sich direkt auf das Krümmungsverhalten auswirken. Zur Bestimmung der Krümmungsstärke wird die Dosis-Effekt-Kurve der Avena-Coleoptile (Avena = Hafer) herangezogen. Die Dosis-Effekt-Kurve gibt das Ausmass der Krümmung an, wie sie durch eine bestimmte Beleuchtungsstärke (Illuminance) über einen bestimmten Zeitraum ausgelöst wird. Die Gesamtlichtmenge berechnet sich aus allen im virtuellen Raum befindlichen Lichtquellen. Für jede Lichtquelle kann die Beleuchtungsstärke und die Belichtungsdauer individuell variiert werden. Die Krümmungsrichtung geht aus den frei wählbaren Positionen der Lichtquellen und ihrer jeweils abgestrahlten Lichtmenge hervor. Das Ausmass der Krümmung sowie die Krümmungsrichtung können während der Wachstumsphase durch Manipulation der Lichtquellen beeinflusst werden. Die Veränderung der Wachstumsbedingung wirkt sich ebenso auf jede Verzweigung aus. Jede durch den Anwender bestimmte Verzweigung (Äste) wird durch ein eigenes Masse-Feder-System abgebildet und separat berechnet. Abgerundet wird die graphische Ausgabe der Pflanze durch eine Auswahl verschiedener Blattformen.