A fák társadalmi haszna felbecsülhetetlen. Nyersanyagot szolgáltatnak, elnyelik a szén-dioxidot, állatok szállásai, az embernek árnyékot és teret adnak a pihenéshez.
Az erdőket ugyan évezredek óta tanulmányozzák, növekedésükre és állapotukra vonatkozó kérdések sora azonban még megválaszolatlan. Ezek egyike, hogy hogyan használják a forrásaikat. A Purdue Egyetem vezetésével nemzetközi kutatócsoport digitális ikrekkel, az interaktív Rhizomorph modellekkel szimulálta a gyökerek összehangolt fejlődésének és a vízre, tápanyagokra adott reakcióinak összjátékát, a felső lombkoronát és a fénnyel kapcsolatos megnyilvánulásait.
Számítógépes grafikával növények egyre pontosabban megjeleníthetők, a jelenlegi kutatások különféle technikákat alkalmaznak, de a biológiai elvek alapján működő procedurális modellező algoritmusokat részesítik előnyben. Az eredmények egyre élethűbbek, a gyökérrendszer kihagyása azonban sok és komoly problémát vet fel.
A gyökér és a lombkorona összjátéka
Az új kutatás ezért kulcsfontosságú, és ezért a legpontosabb faszimuláció.
Faágak forrásokért folytatott versengését szimulálták már, a gyökerekét viszont még nem, amelyek nélkül értelmezhetetlen a növények viselkedése. A Rhizomorph digitális ikreivel most a fák, azaz a felső lombkorona és gyökerek összehangolt fejlődését jelenítették meg 3D-ben.
A Rhizomorph magába integrálja a réteges talajmodellt, a víz és a tápanyagok áramlását 3D térben és időben. A szerkezeti komponenseket (agyagos homokot, humuszt stb.) szintén szimulálja, a víz és a tápanyagok ezeken mennek keresztül, mielőtt a gyökerek felszívják őket.
A modell a gyökerek és a felső lombkorona inputjait integrálja, és komplex jelzésmechanizmust használva mindkettőt értesíti a fejlődésüket irányító, rendelkezésre álló energiáról. A versengés határozza meg mindkét rész általános állapotát.
További lehetőségek
A kutatók több példával szemléltetik, hogy mennyire összetettek a gyökérrendszerek. A Rhizomorph fontos előrelépés a famodellezés történetében, a realisztikus szimuláció a környezetet is nagymértékben figyelembe veszi. Hatására valószínűleg újabb és még összetettebb ökoszisztéma-szimulációk születnek, amelyekben a fák fejlődése még több környezeti tényezőtől függ.
A 3D-s formák gyors szimulálása erdészeti alkalmazások sorát indíthatja el, „mi történik, akkor, ha” típusú forgatókönyvekkel, amelyekben ismeretlen vagy változó környezeti tényezők játszhatnak fontos szerepet.
Ilyen lehet például a klímaváltozás hatásainak 3D erdőmodellel történő tanulmányozása. Olyan súlyos kérdésekre kaphatunk választ, hogy hogyan változik meg a fa és a gyökér formája, ha nem áll rendelkezésükre elegendő vízmennyiség.
