04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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    Konstruktion, Leichtbau und Ökonomie bei Pflanzen
    (1989) Kull, Ulrich; Herbig, Astrid
    Die Festigkeitseigenschaften von Achsen aus Pflanzenarten unterschiedlicher Stellung werden mit Hilfe der BIO-Methode (nach F. Otto) beschrieben und zu Energiegrößen in Beziehung gesetzt. Damit lassen sich Aufwandswerte K (dirnensionslos) berechnen, die dann auf die Lebensdauer der Achsen bezogen werden. Konstruktiv gute Wirtschaftlichkeit zeigen Achsen vom Bautypus der Gräser, Blattstiele von Farnen und Achsen vom Hopfen (Liane). Der K-Wert ausdauernder Achsen liegt höher, K/Lebensdauer ist aber ähnlich wie bei einjährigen. Kurzlebige Blüten- und Fruchtstiele haben einen hohen Aufwand je Zeit. Die Größe K/Lebensdauer wird in Verbindung mit der Selektion gebracht. Vergleiche mit menschlichen Konstruktionen schließen sich an.
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    Leaves and ramification
    (1992) Herbig, Astrid; Kull, Ulrich
    Leaf veins have two main functions: they constitute the mechanical reinforcement system and the transport system. To analyse the vein pattern it is necessary to have a - as far as possible - quantitative description of the vein system of real leaves. Quantities used in modern plant anatomy have to be completed by measurements of the fractality of the ramification system (as grid dimension and as exponent of scaling) and by a measure for the partition of the leaf area and the complexity of the patch pattern which we call the supply coefficient. The leaf venation pattern is a result of the evolutionary process. To find out criteria of a relative optimization during this process, we used simple models of the ramification of leaves. By computer methods such models were tested regarding their quality as a reinforcement system. In real leaves. there must be compromises between reinforcement and transport functions. The quantities used to describe the leaf vein systems can be applied to other reticulate sytems. We selected street nets of towns , and some comparisons between the ramification systems of leaves and of towns show similarities and differences which are discussed.
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    Seasonal trends in energy content and storage substances in the mediterranean shrub Ephedra
    (1989) Diamantoglou, Stergos; Rhizopoulou, Sophia; Herbig, Astrid; Kull, Ulrich
    Green branches of a shrub of Ephedra distachya L., growing in Athens, Greece, were investigated. The crude fibre content rises during the late growth period, levels off during winter, then declines as new shoots emerge in spring. The content of soluble sugars and of starch is high during winter, but rather low during the dry season. The content of total lipids rises during winter, especially during the late growth period until June and declines during the drought period. During the winter months in the total saponifiable lipids the percentage of linoleic and linolenic acids is high; however, during the growth and the drought period the content of palmitic acid is rather high. The contents of total nitrogen and protein nitrogen decrease in late spring and remain low until the end of the summer drought. Thereafter, both values rise markedly. Stored energy is lowest at the end of the summer drought period. The ashfree calorific values vary little throughout the year (but the difference is significant) : the highest value is obtained in November (19782 J/g), the lowest in May (19298 J/g). From our data, the tissue.construction cost was estimated to be 1.41-1.47 g glucose/g dry weigth. Ephedra distachya is suited to the mediterranean climate, as seen by its ability to adjust to climatic changes during the year while undergoing periods of growth and quiescence. The accumulation of sugar during the winter months suggests that Ephedra is also capable of growing under cold-stress conditions.
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    Leaf venation patterns and principles of evolution
    (1994) Kull, Ulrich; Herbig, Astrid
    Leaf venation patterns (of dicots and for comparison of ferns) are analyzed according to form and function. From topological investigations of the gross vein system and the patterns of small veins forming areolae (vertices and adjacents, geometry of gross veins, scaling exponents) and from results of physiological anatomy and ecophysiology we deduce a major contribution of selforganization processes in the development of the angiosperm leaf vein system. The resulting plasiticity of the construction of small veins, allowing function under a variety of circumstances, is a prerequisite for the adaptation of angiosperms to very different environmental conditions. In the ontogenetic selforganization process of the small veins the phloem initiation probably acts as a pace-maker. Methods of morphodynamics and functional morphology are used to discuss, when, why and how this key invention for the angiosperm leaf arose during the evolutionary process.
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    Pflanzen als natürliche Konstruktionen - oder das Prinzip Leichtbau
    (1987) Kull, Ulrich; Herbig, Astrid
    Unter den natürlichen Konstruktionen nehmen Pflanzen einen wichtigen Platz ein. Da Landpflanzen ortsfest sind, darf man erwarten, daß Analogien zu Architekturleistungen des Menschen bestehen. Bei der Bearbeitung natürlicher Konstruktionen sind daher Untersuchungen über konstruktive Eigenschaften von Pflanzen von großer Bedeutung. Hier soll dargestellt werden, welche Aspekte der Konstruktion von Pflanzen (beschränkt auf Landpflanzen) derzeit vor allem bearbeitet werden und welche Untersuchungen im Rahmen der Erforschung natürlicher Konstruktionen wir im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 230 begonnen haben.
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    Pflanzen als natürliche Konstruktionen und das Prinzip Leichtbau
    (1988) Kull, Ulrich; Herbig, Astrid
    Die natürliche Konstruktion "Pflanze" kann von verschiedenen Seiten her betrachtet werden. Eingangs werden die Architekturtypen und ihre Bedeutung an Beispielen besprochen und die Konstruktionsunterschiede mit der Evolution in Zusammenhang gebracht. Quantitative biomechanische Untersuchungen gingen bisher von den Ansätzen von Schwendener und Rasdorsky aus; es ist noch nicht versucht worden, Aussagen auf der Basis von Bic-Werten zu machen. Ein entsprechendes Arbeitsprogramm wird vorgestellt und vorläufige Ergebnisse kurz erwähnt. Schließlich wird an einem Beispiel auf die Dynamik pflanzlicher Konstruktionen eingegangen und Beziehungen zu menschlichen Konstruktionen an städtebaulichen Beispielen aufgezeigt.