植物形态结构定量研究的新方法——分形模拟.pdfVIP

维普资讯 2 j7ol}41 、 、 r7一∈ l} ． 、 惫 、 ’ ， 植物形态结构定量研究的新方法 分形模拟’ 常杰 。陈刚 1葛滢 ( 一 1。 … 舭 … 27 ～ ANEW METHODOFQUANTITATIVESTUDY oN PLANT STRUCTURE AND M ORPHOLOGY— — FRACTAL SIM ULATION ChangJie ChenGang GeYing (Delbartme~ ofBiology，H g2h％ University，Hangzhou310012) (De声4 ’，I tofMathmatic~，ZhejmngUniwrs~y，Hangzho,a31~ 12) 植物形态结构的研究在农业上 占有十分重要的地位。5O年代 以来 ，人们通过培养具直立 叶、矮秆株型的作物品种 ，改善了作物冠层的光照条件 ，提高了种植密度 ，增强了作物的抗倒伏 性能 ，在增施肥料的情况下 ．产量大幅度提高 如墨西哥小麦 ．从 1952到 1964年 ，产量由860 kg／ha增加到 2550kg／ha，被誉为 “绿色革命 ”(刘捷平 ，1991)。但是 ，关于形态结构的研究 目前 仍以文字描述为主，使其发展受到限制。从 19世纪中期开始 ，植物学家就开始探索植物形态结 构中的数学规律。本世纪 5O年代以后．更多的数学家和植物学家致力于用数学的方法来研究 植物的生长和形态结构 ，但 由于所用数学方法大多属于对植物整体及各器官的解析或统计描 述，难 以反映植物形态结构在整个生长过程 中的特点 ．因而具有局限性 (常杰等，1995；Jean， 1990)。 要成功地模拟植物的形态结构及其动态变化 ，所用的数学工具必须满足植物形态结构的 几个特点：(1)遗传的确定性 ；(2)外界条件的塑性影响 ；(3)一定程度上的随机性等。一种新的 数学工具——分形理论基本上可满足上述特点 分形理论 分形 (tracta1)概念是法国数学家B．B．Mandelbrot于 70年代 中期提出的 ，经过数学和其它 学科 许多学者的研究，现 已发展成为非线性领域 的前沿之一 (董连祖 ，1991；Bansley．1989； Mandelbrot，1982；Prusinkiewicz等 ，1989；Smith，1991)。长期 以来，人们习惯于用线性的、光滑 · 国家 自然科学基盎资助疆 目 维普资讯 的观点击看世界，从而忽略了原本存在于 自然界的大量粗糙不平的丰富细节 。而 自然界丰富多 彩的现象往往正