Automationssystem zur Untersuchung von Gaswechsel- und Transportprozessen an Pflanzen

Duisburg-Essen (2003), VI, 151 S.
Dissertation / Fach: Maschinenbau
Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Dissertation
Abstract:
Im Verlauf der letzten Jahre entwickelte sich ein breiter Konsens darüber, dass durch Umwelteinflüsse pflanzliche Aktivitäten auf physiologischer, biochemischer und molekularer Ebene beeinflusst werden. Wissenschaftliche Untersuchungen von komplexen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrer äußeren Einflussfaktoren sind von großer Bedeutung und bilden eine wichtige Grundlage für die Beurteilung zukünftiger ökologischer Ausrichtungen. Hierzu wurde im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit ein Konzept für das GTPROZESSAS mit der Erweiterung eines bildgebenden Messverfahrens entwickelt. Dieses Konzept beinhaltet die Automation zur Steuerung der äußeren Einflüsse von Gaswechsel- und Transportprozesse, womit die Möglichkeit einer gleichzeitigen und spezifizierten Beeinflussung der physikalischen Prozessgrößen besteht. Die Grundlage dafür bildet die programmierbare Steuerung in Kombination mit einer Microsoft Excel Steuerdatei. Damit können wissenschaftliche Experimente im Vorfeld geplant, durch das GTPROZESSAS ausgeführt und somit die komplexen Versuchsdurchführungen zeitsignifikant und reproduzierbar umgesetzt werden. Die Möglichkeit, die Messkomponenten nicht fragmentiert, sondern als ein logisch geschlossenes, einheitliches Messobjekt zu betrachten, führt zu einer Interpretation des Experiments schon während der Versuchsdurchführung und bildet damit eine wichtige Basis für den Einsatz in diesem Forschungsvorhaben. Als eine deutliche Erweiterung für das GTPROZESSAS ist die Konzeption des bildgebenden Messverfahrens zu sehen. Durch den Einsatz der Bildverarbeitung kann zukünftig Pflanzenwachstum unmittelbar erfasst und analysiert werden. Im ersten Ansatz wurde ein Konzept für die Berechnung der Blattfläche aus Bildinformationen entwickelt, da diese als morphologische Größe wichtig für die Berechnung von Photosyntheseraten ist. In diesem Zusammenhang ist die Bildverarbeitung als Ergänzung zu den pflanzenphysiologischen Messmethoden zu sehen und kann mit diesen kombiniert und synchronisiert werden. Dieser Aspekt ermöglicht den universellen Einsatz des GTPROZESSAS, die Lösung der aktuellen, aber auch nach leichten Modifikationen, in zukünftigen, wissenschaftlichen Fragestellungen.

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