[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki11\/2020\/12\/25\/musterbildung-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki11\/2020\/12\/25\/musterbildung-wikipedia\/","headline":"Musterbildung – Wikipedia","name":"Musterbildung – Wikipedia","description":"before-content-x4 Untersuchung, wie sich Muster durch Selbstorganisation in der Natur bilden after-content-x4 Die Wissenschaft von Musterbildung befasst sich mit den","datePublished":"2020-12-25","dateModified":"2020-12-25","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki11\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki11\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/1\/1b\/Tiger_Bush_Niger_Corona_1965-12-31.jpg\/220px-Tiger_Bush_Niger_Corona_1965-12-31.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/1\/1b\/Tiger_Bush_Niger_Corona_1965-12-31.jpg\/220px-Tiger_Bush_Niger_Corona_1965-12-31.jpg","height":"220","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki11\/2020\/12\/25\/musterbildung-wikipedia\/","wordCount":4970,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Untersuchung, wie sich Muster durch Selbstorganisation in der Natur bilden       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Die Wissenschaft von Musterbildung befasst sich mit den sichtbaren (statistisch) geordneten Ergebnissen der Selbstorganisation und den gemeinsamen Prinzipien hinter \u00e4hnlichen Mustern in der Natur.In der Entwicklungsbiologie bezieht sich die Musterbildung auf die Erzeugung komplexer Organisationen von Zellschicksalen in Raum und Zeit.  Die Musterbildung wird durch Gene gesteuert.  Die Rolle von Genen bei der Musterbildung ist ein Aspekt der Morphogenese, der Schaffung verschiedener Anatomien aus \u00e4hnlichen Genen, die derzeit in der Wissenschaft der evolution\u00e4ren Entwicklungsbiologie oder des Evo-Devo untersucht werden.  Die beteiligten Mechanismen sind gut in der anterior-posterioren Strukturierung von Embryonen aus dem Modellorganismus zu sehen Drosophila melanogaster (eine Fruchtfliege), einer der ersten Organismen, deren Morphogenese untersucht wurde, und in den Augenflecken von Schmetterlingen, deren Entwicklung eine Variante des Standardmechanismus (Fruchtfliege) ist.Table of Contents       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Beispiele[edit]Biologie[edit]Wachstum von Kolonien[edit]Vegetationsmuster[edit]Chemie[edit]Physik[edit]Mathematik[edit]Computergrafik[edit]Verweise[edit]Literaturverzeichnis[edit]Externe Links[edit]Beispiele[edit]Beispiele f\u00fcr die Musterbildung finden sich in Biologie, Chemie, Physik und Mathematik.[1]  und kann leicht mit Computergrafiken simuliert werden, wie nachfolgend beschrieben.Biologie[edit]Biologische Muster wie Tiermarkierungen, Segmentierung von Tieren und Phyllotaxis werden auf unterschiedliche Weise gebildet.[2]In der Entwicklungsbiologie beschreibt die Musterbildung den Mechanismus, durch den anf\u00e4nglich \u00e4quivalente Zellen in einem sich entwickelnden Gewebe in einem Embryo komplexe Formen und Funktionen annehmen.[3]Embryogenese, wie der Fruchtfliege Drosophilabeinhaltet die koordinierte Kontrolle des Zellschicksals.[4][5][6]  Die Musterbildung wird genetisch kontrolliert und beinhaltet h\u00e4ufig, dass jede Zelle in einem Feld ihre Position entlang eines Morphogengradienten erfasst und darauf reagiert, gefolgt von einer Kommunikation von Zelle zu Zelle \u00fcber kurze Entfernungen \u00fcber Zellsignalwege, um das urspr\u00fcngliche Muster zu verfeinern.  In diesem Zusammenhang ist ein Zellenfeld die Gruppe von Zellen, deren Schicksal durch die Reaktion auf dieselben festgelegten Positionsinformationshinweise beeinflusst wird.  Dieses konzeptionelle Modell wurde erstmals in den 1960er Jahren als franz\u00f6sisches Flaggenmodell beschrieben.[7][8]  Im Allgemeinen wird die Morphologie von Organismen durch die Mechanismen der evolution\u00e4ren Entwicklungsbiologie strukturiert, wie z. B. die \u00c4nderung des Zeitpunkts und der Positionierung spezifischer Entwicklungsereignisse im Embryo.[9]M\u00f6gliche Mechanismen der Musterbildung in biologischen Systemen sind das von Alan Turing vorgeschlagene klassische Reaktions-Diffusions-Modell[10]  und der k\u00fcrzlich gefundene elastische Instabilit\u00e4tsmechanismus, von dem angenommen wird, dass er unter anderem f\u00fcr die Faltenmuster auf der Gro\u00dfhirnrinde h\u00f6herer Tiere verantwortlich ist.[11][12]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Wachstum von Kolonien[edit]Bakterienkolonien zeigen eine gro\u00dfe Vielfalt von Mustern, die w\u00e4hrend des Koloniewachstums gebildet werden.  Die resultierenden Formen h\u00e4ngen von den Wachstumsbedingungen ab.  Insbesondere Belastungen (H\u00e4rte des Kulturmediums, N\u00e4hrstoffmangel usw.) erh\u00f6hen die Komplexit\u00e4t der resultierenden Muster.[13]  Andere Organismen wie Schleimpilze weisen bemerkenswerte Muster auf, die durch die Dynamik chemischer Signale verursacht werden.[14]Vegetationsmuster[edit]  Vegetationsmuster wie Tigerbusch[15]  und Tannenwellen[16]  Form aus verschiedenen Gr\u00fcnden.  Tigerbusch besteht aus Streifen von B\u00fcschen an trockenen H\u00e4ngen in L\u00e4ndern wie Niger, in denen das Pflanzenwachstum durch Niederschl\u00e4ge begrenzt ist.  Jeder ungef\u00e4hr horizontale Vegetationsstreifen absorbiert Regenwasser aus der kahlen Zone unmittelbar dar\u00fcber.[15]  Im Gegensatz dazu treten Tannenwellen in W\u00e4ldern an Bergh\u00e4ngen nach Windst\u00f6rungen w\u00e4hrend der Regeneration auf.  Wenn B\u00e4ume fallen, werden die B\u00e4ume, die sie gesch\u00fctzt hatten, freigelegt und sind wiederum eher besch\u00e4digt, sodass sich die L\u00fccken vor dem Wind vergr\u00f6\u00dfern.  W\u00e4hrenddessen wachsen auf der Luvseite junge B\u00e4ume, gesch\u00fctzt durch den Windschatten der verbleibenden hohen B\u00e4ume.[16]  In flachem Gel\u00e4nde treten neben Streifen zus\u00e4tzliche Mustermorphologien auf – hexagonale Spaltmuster und hexagonale Punktmuster.  Die Musterbildung wird in diesem Fall durch positive R\u00fcckkopplungsschleifen zwischen lokalem Vegetationswachstum und Wassertransport zum Wachstumsort angetrieben.[17][18]Chemie[edit]Diese Abteilung braucht Erweiterung. Sie k\u00f6nnen helfen, indem Sie es hinzuf\u00fcgen.  ((M\u00e4rz 2013)Die Musterbildung wurde in Chemie und Chemieingenieurwesen gut untersucht, einschlie\u00dflich Temperatur- und Konzentrationsmustern.[19]  Das von Ilya Prigogine und Mitarbeitern entwickelte Brusselator-Modell ist ein solches Beispiel, das eine Turing-Instabilit\u00e4t aufweist.[20]  Die Musterbildung in chemischen Systemen beinhaltet h\u00e4ufig oszillierende chemische Kinetiken oder autokatalytische Reaktionen[21]  wie die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion oder die Briggs-Rauscher-Reaktion.  In industriellen Anwendungen wie chemischen Reaktoren kann die Musterbildung zu Temperaturherden f\u00fchren, die die Ausbeute verringern oder gef\u00e4hrliche Sicherheitsprobleme wie ein thermisches Durchgehen verursachen k\u00f6nnen.[22][19]  Die Entstehung der Musterbildung kann durch mathematische Modellierung und Simulation des zugrunde liegenden Reaktionsdiffusionssystems untersucht werden.[19][21]Physik[edit]Diese Abteilung braucht Erweiterung. Sie k\u00f6nnen helfen, indem Sie es hinzuf\u00fcgen.  ((M\u00e4rz 2013)In den 1980er Jahren entwickelten Lugiato und Lefever ein Modell der Lichtausbreitung in einem optischen Hohlraum, das zur Musterbildung durch Ausnutzung nichtlinearer Effekte f\u00fchrt.B\u00e9nard-Zellen, Laser, Wolkenformationen in Streifen oder Rollen.  Wellen in Eiszapfen.  Waschbrettmuster auf Feldwegen.  Dendriten bei der Verfestigung, Fl\u00fcssigkristalle.  Solitonen.Mathematik[edit]Diese Abteilung braucht Erweiterung. Sie k\u00f6nnen helfen, indem Sie es hinzuf\u00fcgen.  ((M\u00e4rz 2013)Kugelpackungen und Abdeckungen.  Die Mathematik liegt den anderen aufgef\u00fchrten Musterbildungsmechanismen zugrunde.Computergrafik[edit]  Einige Arten von Automaten wurden verwendet, um organisch aussehende Texturen f\u00fcr eine realistischere Schattierung von 3D-Objekten zu erzeugen.[23][24]Ein beliebtes Photoshop-Plugin, KPT 6, enthielt einen Filter namens “KPT-Reaktion”.  Die Reaktion erzeugte Muster im Reaktions-Diffusions-Stil basierend auf dem gelieferten Keimbild.Ein \u00e4hnlicher Effekt wie bei der ‘KPT-Reaktion’ kann mit Faltungsfunktionen in der digitalen Bildverarbeitung mit etwas Geduld erzielt werden, indem ein Bild in einem Grafikeditor wiederholt gesch\u00e4rft und verwischt wird.  Wenn andere Filter verwendet werden, wie z. B. Pr\u00e4gen oder Kantenerkennung, k\u00f6nnen verschiedene Arten von Effekten erzielt werden.Computer werden h\u00e4ufig verwendet, um die biologischen, physikalischen oder chemischen Prozesse zu simulieren, die zur Musterbildung f\u00fchren, und sie k\u00f6nnen die Ergebnisse auf realistische Weise anzeigen.  Berechnungen mit Modellen wie Reaktionsdiffusion oder MClone basieren auf den tats\u00e4chlichen mathematischen Gleichungen, die von den Wissenschaftlern zur Modellierung der untersuchten Ph\u00e4nomene entworfen wurden.Verweise[edit]^ Ball, 2009.^ Ball, 2009. FormenS. 231\u2013252.^ Ball, 2009. Shapes, S. 261\u2013290.^ Eric C. Lai (M\u00e4rz 2004). “Notch Signaling: Kontrolle der Zellkommunikation und des Zellschicksals”. Entwicklung. 131 (5): 965\u201373.  doi:10.1242 \/ dev.01074.  PMID 14973298.^ Melinda J. Tyler, David A. Cameron (2007).  “Zellmusterbildung w\u00e4hrend der Netzhautregeneration: Eine Rolle f\u00fcr die homotypische Kontrolle der Akquisition des Zellschicksals”. Visionsforschung. 47 (4): 501\u2013511.  doi:10.1016 \/ j.visres.2006.08.025.  PMID 17034830.CS1-Wartung: Verwendet den Autorenparameter (Link)^ Hans Meinhard (26.10.2001). “Biologische Musterbildung: Wie Zelle[s] miteinander sprechen, um eine reproduzierbare Musterbildung zu erreichen “.  Max-Planck-Institut f\u00fcr Entwicklungsbiologie, T\u00fcbingen.^ Wolpert L (Oktober 1969).  “Positionsinformation und das r\u00e4umliche Muster der zellul\u00e4ren Differenzierung”. J. Theor.  Biol. 25 (1): 1\u201347.  doi:10.1016 \/ S0022-5193 (69) 80016-0.  PMID 4390734.^ Wolpert, Lewis;  et al.  (2007). Prinzipien der Entwicklung (3. Aufl.).  Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press.  ISBN 978-0-19-927536-6.^ Hall, BK (2003).  “Evo-Devo: evolution\u00e4re Entwicklungsmechanismen”. Internationale Zeitschrift f\u00fcr Entwicklungsbiologie. 47 (7\u20138): 491\u2013495.  PMID 14756324.^ S. Kondo, T. Miura, “Reaktions-Diffusions-Modell als Rahmen f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis der Bildung biologischer Muster”, Science, 24. September 2010: Vol.  329, Ausgabe 5999, S. 1616-1620 DOI: 10.1126 \/ science.1179047^ Mercker, M;  Brinkmann, F;  Marciniak-Czochra, A;  Richter, T (4. Mai 2016). “Beyond Turing: Mechanochemische Musterbildung in biologischen Geweben”. Biologie Direkt. 11: 22. doi:10.1186 \/ s13062-016-0124-7.  PMC 4857296.  PMID 27145826.^ Tallinen et al.  Nature Physics 12, 588\u2013593 (2016) doi: 10.1038 \/ nphys3632^ Ball, 2009. Ge\u00e4stS. 52\u201359.^ Ball, 2009. FormenS. 149\u2013151.^ ein b DJ Tongway, C. Valentin & J. Seghieri (2001). Geb\u00e4nderte Vegetationsmuster in trockenen und semiariden Umgebungen.  New York: Springer-Verlag.  ISBN 978-1461265597.CS1-Wartung: mehrere Namen: Autorenliste (Link)^ ein b D’Avanzo, C. (22. Februar 2004). “Tannenwellen: Regeneration in den Nadelw\u00e4ldern Neuenglands”.  KRAWATTE.  Abgerufen 26. Mai 2012.^ Meron, E (2019).  “Vegetationsmusterbildung: die Mechanismen hinter den Formen”. Physik heute. 72 (11): 30\u201336.  doi:10.1063 \/ PT.3.4340.^ Meron, E (2018).  “Von Mustern zu Funktionen in lebenden Systemen: Trocken\u00f6kosysteme als Fallstudie”. Jahresr\u00fcckblick auf die Physik der kondensierten Materie. 9: 79\u2013103.  doi:10.1146 \/ annurev-conmatphys-033117-053959.^ ein b c Gupta, Ankur;  Chakraborty, Saikat (Januar 2009).  “Lineare Stabilit\u00e4tsanalyse von hoch- und niedrigdimensionalen Modellen zur Beschreibung der mischungsbegrenzten Musterbildung in homogenen autokatalytischen Reaktoren”. Chemical Engineering Journal. 145 (3): 399\u2013411.  doi:10.1016 \/ j.cej.2008.08.025.  ISSN 1385-8947.^ Prigogine, I.;  Nicolis, G. (1985), Hazewinkel, M.;  Jurkovich, R.;  Paelinck, JHP (Hrsg.), “Selbstorganisation in Nichtgleichgewichts-Systemen: Auf dem Weg zu einer Dynamik der Komplexit\u00e4t”, Bifurkationsanalyse: Prinzipien, Anwendungen und Synthese, Springer Netherlands, S. 3\u201312, doi:10.1007 \/ 978-94-009-6239-2_1, ISBN 9789400962392^ ein b Gupta, Ankur;  Chakraborty, Saikat (2008-01-19).  “Dynamische Simulation der mischungsbegrenzten Musterbildung in homogenen autokatalytischen Reaktionen”. Modellierung chemischer Produkte und Prozesse. 3 (2).  doi:10.2202 \/ 1934-2659.1135.  ISSN 1934-2659.^ Marwaha, Bharat;  Sundarram, Sandhya;  Luss, Dan (September 2004).  “Dynamik transversaler hei\u00dfer Zonen in Flachbettreaktoren \u2020”. Das Journal of Physical Chemistry B.. 108 (38): 14470\u201314476.  doi:10.1021 \/ jp049803p.  ISSN 1520-6106.^ Greg Turk, Reaktion – Diffusion^ Andrew Witkin;  Michael Kassy (1991). “Reaktions-Diffusions-Texturen” (PDF). Vortr\u00e4ge der 18. Jahreskonferenz \u00fcber Computergrafik und interaktive Techniken: 299\u2013308.  doi:10.1145 \/ 122718.122750.  ISBN 0897914368.Literaturverzeichnis[edit]Externe Links[edit]SpiralZoom.com, eine p\u00e4dagogische Website \u00fcber die Wissenschaft der Musterbildung, Spiralen in der Natur und Spiralen in der mythischen Vorstellung.’15 -zeiliger Matlab-Code ‘, Ein einfaches 15-Zeilen-Matlab-Programm zur Simulation der 2D-Musterbildung f\u00fcr das Reaktionsdiffusionsmodell.     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