Prírodou inšpirované algoritmy

Nástupníctvo rastlín

Rozšírením predchádzajúceho L–systému dostaneme model interakcie medzi dvoma druhmi rastlín:

Axióm: {X}

V tomto modeli je rastlina popísaná veličinou T(Χ,r,sp). Parametre Χ r udávajú pozíciu a polomer (vzdialenosť dosahu) rastliny, ako v predchádzajúcom modely. Parameter sp je identifikátor druhu rastliny, ktorý nadobúda hodnotu 1 alebo 2. Prvé pravidlo pridá do populácie n nových rastlín druhu 1 a m nových rastlín druhu 2. Axióm X sa vyskytuje aj v multi–množine, ktorá je výstupom pravidla. Takto sú nové rastliny pridávané v každom kroku simulácie. Pravidlá 2 a 3 vyberú ovládnutú rastlinu s pravdepodobnosťou 1-shaded[sp]. Hodnota shaded[sp], nazývaná tieňová znášanlivosť (shade tolerance) rastliny, je miera pravdepodobnosti prežitia rastliny v tieni väčšej a silnejšej rastliny. Pravidlá 4 a 5 modelujú starnutie rastlín. Len čo rastlina dosiahne polomer dosahu R, jej pravdepodobnosť prežitia je oldage[sp]. Rastlina, ktorá nemá pravdepodobnosť na prežitie zomiera a je odstránená zo spoločenstva rastlín. Šieste pravidlo používa funkciu rastu grow(r,sp,Δt) na simulovanie rastu rastlín, ktoré nie sú ovládnuté a ani staré, prihliadajúc na ich veľkosť a druh.

Pri správnom použití parametrov, tento model vyjadruje úkaz nástupníctva rastlín (succession). Ak druh 1 má vyšší stupeň rastu, ale nižšiu tieňovú znášanlivosť a pravdepodobnosť dožitia sa staroby ako druh 2 (grow(r,1,Δt) > grow(r,2,Δt), shaded[1] < shaded[2] , oldage[1] < oldage[2]),potom spočiatku prázdne polia budú obývané vo fázach. Najprv bude pole ovládnuté druhom 1. Ak najväčší príslušníci druhu 1 vyhynú, menší príslušníci druhu 2, ktorý prežili vďaka väčšej tieňovej znášanlivosti a majú výhodu vo veľkosti nad mladými rodiacimi sa príslušníkmi druhu 1, tak vyplnia prázdne diery po zaniknutých najväčších príslušníkov druhu 1. Nakoniec pole bude ovládnuté príslušníkmi druhu 2. Rozšírenie tohto modelu na tri druhy rastlín je znázornené na obrázku . Vľavo: výsledok simulácie na hrubej úrovni, využívajúca ružové kruhy na označenie pozícií bylinných rastlín, oranžové kruhy na označenie pozícií skoro–nastupujúcich opadavých stromov a zelené kruhy na označenie pozície neskoro–nastupujúcich ihličnatých stromov. Vpravo: umelo vytvorené obrazy získané pomocou vkladania modelov stromov na miesta získané zo simulácie na hrubej úrovni

Štyri fázy simulácie ekosystému modelom nástupníctva rastlín.