MAppleT: моделирование развития яблони с использованием смешанных стохастических и биомеханических моделей

Создание баз данных архитектуры деревьев за многолетний период является трудоемким процессом и не позволяет легко учитывать динамику событий, особенно при одновременном рассмотрении топологии и геометрии дерева. Целью данного проекта была интеграция моделей топологии и геометрии в единую симуляцию, в которой архитектура яблони формируется в результате взаимодействия процессов. Интеграция была выполнена с использованием L-систем. Был разработан смешанный подход, основанный на стохастических моделях для моделирования топологии растения и механистической модели геометрии. Последовательность ростовых единиц (ГУ) вдоль осей и их структуру ветвления совместно моделировали с помощью иерархической скрытой марковской модели. Для расчета формы стебля на уровне метамеров использовали биомеханическую модель, разработанную на основе предыдущих исследований, с учетом внутригодовой динамики первичного, вторичного и плодового роста. Результаты представлены в виде трехмерных макетов — геометрических моделей, отражающих изменение формы дерева во времени. Для оценки этих моделей был проведен анализ чувствительности, а дескрипторы сравнивали для смоделированных и оцифрованных деревьев, включая общее число ГУ во всем дереве, дескрипторы геометрии побегов (базальный диаметр и длина), а также дескрипторы геометрии осей (наклон и кривизна). В заключение, несмотря на ряд ограничений, MAppleT представляет собой полезный инструмент для моделирования развития яблони во взаимодействии с гравитацией.