Autumn1

JESEN

Ustvarjeno z: NetLogo

Naloži si datoteko modela: Autumn1.nlogo

KAJ JE? ----------- Če živiš v takšnem klimatskem območju, kjer je poleti toplo in pozimi hladno, potem si verjetno seznanjen z lepotami jesenskega pojava, ko se listje obarva, še predno odmre in pade z drevesa. Ta model prikazuje različne poti, kako listje spreminja barvo in nam omogoča raziskati in razumeti ta lep letni spektakel. KAKO DELUJE? ------------ Zakaj in kako listje spreminja svojo barvo preden odpade, je zapleten proces in je odvisen od kombinacije sončne svetlobe, vročine in dežja. Očitno je, da lahko listje pri močnem vetru odpade z drevesa, čeprav se še ni obarvalo. To pomeni, da veter in močan dež igrata pomembno vlogo pri odpadanju listja. Barve, ki jih mi vidimo, izvirajo iz različnih lastnosti, ki so individualne za vsak list posebej: - Zeleno barvo daje klorofil ali vrsta pigmenta poznanega kot klorofil. Ta pretvarja sončno svetlobo in vodo v sladkor. Klorofil razpade, ko je izpostavljen prekomerni količini sončne svetlobe ali kadar so nizke temperature. Sončni in hladni dnevi povzročijo, da klorofil še posebej hitro izgine. Količina klorofila v listih se poveča, kadar je dovolj sončne svetlobe, vendar ne preveč in kadar je dovolj vode. - Rumeno barvo daje karoten, podobno kot korenčku in sladkemu krompirju in ostane stalno skozi vse življenje lista. Kakorkoli, rumena barva je pogosto prikrita z zeleno barvo klorofila. Litje z veliko klorofila bo pretežno zeleno, čeprav se bo v ozadju zelene barve skrivala močna rumena barva. Ta bo prišla v ospredje, ko bo klorofil razpadel. - Rdečo barvo daje anticianin, ki je rezultat visoke koncentracije sladkorja v listih. Večja kot je koncentracija sladkorja, več anticianina se proizvede. Koncentracija sladkorja se poveča, kadar hladno vreme ustavi oskrbo drevesa z vodo. Voda in sladkor, ki sta ostala ujeta v liste, ko se je odvijala ta prekinitev dotoka vode, sta se spremenila v anticianin. Časovni interval je sestavljen iz dveh stopenj: (1) vreme (dež,veter,sonce) vpliva na listje, dodaja ali odstranjuje sladkor, vodo, ali klorofil kot je primerno in (2) listje vpliva na svoje okolje z dodajanjem anticianina kot je primerno, in odraža spremenjeno okolje s spreminjanjem barve. Tukaj je tudi dodatna želvja spremenljivka "pritrjenost", katero model uporablja zato, da pokaže, kako močno se listje drži drevesa. Pritrjenost listov narašča z vodo in pojema z vetrom in dežjem. Tako lahko vetroven dan povzroči, da odpade z drevesa popolnoma zeleno listje. To pa je preprosto zato, ker je vsak faktor pritrjenosti listja zmanjšan z vsakim časovnim intervalom. Ker Netlogo ne daje možnosti mešanja barv, uporablja ta model začetni algoritem. Vsakič, ko je količina klorofila nad 50%, je listje zeleno. Pod tem listje dobi rumeno, rdečo ali oranžno barvo, odvisno od tega, če prevladuje v listju karoten, anticianin ali oba, vsak zase. Upoštevaj, da se intenziteta barve listja spreminja s stopnjo klorofila, karotena in anticianina. Tako bo drevo z veliko klorofila imelo temno zelene liste, medtem ko bo imelo tisto z malo klorofila svetlo zelene liste. KAKO GA UPORABLJATI? ------------- Če želiš uporabljati model, najprej pritisni na gumb NASTAVITVE. To bo povzročilo ustvarjanje drevesnega debla, korenin in prav tako listja, ki je najpomembnejši predstavnik v tem modelu. Nato pritisni na gumb NAPREJ, ki povzroči, da se sistem požene. Sedaj pride na vrsto zanimiv in zapleteni del, imenovan nastavljanje drsnikov, pri katerem z nastavitvijo vremena proizvajamo pogoje, ki jih želimo imeti. Če se pokaže, da listje izgublja klorofil zaradi pomanjkanja vode, kar lahko kontroliraš v grafikonu Povprečja nihanja v listih, lahko količino dežja nastavljaš z ustreznim drsnikom, kjer piše intenziteta-dezja. Sunek vetra pa nastavljaš z drsnikom, kjer piše faktor-vetra. Moč sonca, dokler je vsebovana sončna svetloba, nastaljamo z drsnikom, kjer piše intenziteta-sonca. Kot smo že omenili, listje potrebuje sončno svetlobo, da proizvaja klorofil in sladkor.Toda preveč sončne svetlobe lahko začne uničevati te kemikalije. Končno lahko spreminjaš tudi drsnik temperatura, s katerim nastavljaš temperaturo, ki lahko uniči klorofil, če je prehladno in povzročiš ustvarjanja anticianina. Enkrat, ko boste že obvladali osnove modela, boste mogoče hoteli preučiti nastavitve dveh drsnikov, ki se nahajajo na vrhu v levem kotu, ZACETNO-POVPRECJE-SLADKORJA in ZACETNI-STANDARDNI-ODKLON-SLADKORJA, ki vplivata na povprečje in obseg začetne razporeditve sladkorja v listih. Na primer: javorjevi listi so nagnjeni k temu, da imajo že na začetku veliko sladkorja v listih, kar pomeni, da se bodo obarvali bolj rdeče, kot drugi listi pri podobnih pogojih. STVARI, KI JIH JE TREBA PRIPOMNITI ---------------- Listje absorbira vodo, kadar nanj padajo dežne kaplje.To pomeni, da pri veliko listih, na katere rahlo dežuje, na notranje liste ne pade dovolj dežja. Močnejši kot je veter, bolj se vsak list trese. Če nastaviš vrednosti za intenziteto vetra in dežja na njun maksimum, lahko simuliraš manjši orkan. Glej, kako vse listje naenkrat odpade. STVARI, KI JIH LAHKO POSKUSIŠ ------------- Ali lahko narediš tako, da se vse listje obarva rdeče, še preden odpade? Kaj pa oranžno, še predno odpade? Ali pa rumeno? Sedaj poskusi stvari pomešati tako, da boš dobil listje različnih barv. Namig: verjetno boš moral za pravo kombinacijo večkrat regulirati drsnike za sonce, dež in temperaturo. Poskusi narediti, da se listje obarva najprej rumeno in potem nazaj zeleno. Kot veš, v nekaterih klimatskih območjih drevesa ne izgubijo svojih listov. Ali lahko ustvariš takšne pogoje, da bo nekaj listov ostalo na drevesu? RAZŠIRITEV MODELA ------------------- V resničnem svetu se listje, ki gleda proti soncu, nagiba k temu, da je bolj rumeno, kot tisto, ki se ne. Spremeni model tako, da lahko sonce namestiš in odstraniš. Listi, ki gledajo proti soncu, naj bodo bolj občutljivi na sončno svetlobo, kot tisti, ki ne. Model je zelo enostaven in je le približek, kar se tiče vode namreč, saj vsa voda pride iz dežja, deževne kaplje vplivajo na mnogovrstno listje in deževne kaplje izginejo, ko udarijo ob zemljo. Bolj realističen model bo imel takšne dežne kaplje, ki izginejo takoj, ko zadanejo ob list. Bo pa tudi dovolil, da voda pripotuje iz zemlje, skozi deblo in veje, do listov. Dovoli brstenje in rast novih listov, v zameno za odmiranje zrelih listov. Dodaj dnevno-nočni ciklus, v katerem temperature padajo in sonce zaide za nekaj časa. NETLOGO-ove POSEBNOSTI ---------------- Ker Netlogo-ov barvni model trenutno ne omogoča nobenega načina mešanja barv, je bilo potrebno stvari malo improvizirati. Upoštevaj, kako smo obravnavali nastavljanje barv s pomočjo začetka. To pomeni, da lahko pri malo bolj ekstremnih vremenskih pogojih,dobimo nepričakovano, neskladno barvo. Prav tako upoštevaj, da Netlogo-ova barvna shema in osnovna barvna lestvica, ustvarijo barve v obsegu od bele do črne. Ker ta model želi spreminjati barvne odtenke, ne da bi prišel preblizu črne ali bele barve, uporablja osnovno barvno lestvico v obsegu -50-150 in ne običajne lestvice, ki je v obsegu 0-100. Ko listje odmre, se njegovo potomstvo spremeni v mrtve liste. To jih obdrži v sistemu, navodila pa nam dovoli dajati le listom, ki so živi. Opazuj, kako se spreminja barva listov, če spreminjamo intenziteto sonca. Kaj se zgodi na grafikonu, ko sonce potemni in postane malo? ZASLUGE IN VIRI ---------------------- http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/fallcolr/fallcolr.html http://www.the-scientist.com/yr2001/dec/palevitz_p8_011210.html Pri sklicevanju na ta model v visokošolskih publikacijah, prosim uporabite: Wilensky, U. (2005). NetLogo Autumn model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Autumn. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL. V ostalih publikacijah prosim uporabite: Copyright 2005 Uri Wilensky. All rights reserved. Glejte http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Autumn za termine uporabe.

Model je poslovenila Adrijana Turnšek, dne 28.8.2006.