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在'''<font color="#ff8000"> 发育生物学 Developmental Biology</font>''' 中，斑图生成指的是'''细胞命运'''中复杂组织的产生过程。斑图生成由基因控制的。基因在斑图生成中所起的作用属于形态发生的一个方面，即由相似的基因演化出不同的生命结构，当下也属于演化发育生物学所探究的问题。模式生物黑腹果蝇（第一个应用到形态发生研究的物种）的胚胎的斑图生成过程和蝴蝶的眼点清楚地体现了这一机制，而后者的发育过程是标准（果蝇）机制的一种变体。

在'''<font color="#ff8000"> 发育生物学 Developmental Biology</font>''' 中，斑图生成指的是'''细胞命运'''中复杂组织的产生过程。斑图生成由基因控制的。基因在斑图生成中所起的作用属于形态发生的一个方面，即由相似的基因演化出不同的生命结构，当下也属于演化发育生物学所探究的问题。模式生物黑腹果蝇（第一个应用到形态发生研究的物种）的胚胎的斑图生成过程和蝴蝶的眼点清楚地体现了这一机制，而后者的发育过程是标准（果蝇）机制的一种变体。

==Examples 实例==

==Examples 实例==

在生物、化学、物理和数学中都有斑图生成的实例，并且我们可以用'''<font color="#ff8000"> 计算机图形学 Computer Graphics</font>''' 轻松地来模拟，下面依次进行介绍。

在生物、化学、物理和数学中都有斑图生成的实例，并且我们可以用'''<font color="#ff8000"> 计算机图形学 Computer Graphics</font>''' 轻松地来模拟，下面依次进行介绍。

===Biology===

===Biology 生物学===

 

{{further|Evolutionary developmental biology|Morphogenetic field}}

{{further|Evolutionary developmental biology|Morphogenetic field}}

生物系统中可能存在的斑图生成机制包括：'''阿兰 · 图灵 Alan Turing''' 提出的经典反应—扩散模型和最近发现的弹性不稳定机制，后者被认为是高等动物大脑皮层上褶皱模式等形成的原因。

生物系统中可能存在的斑图生成机制包括：'''阿兰 · 图灵 Alan Turing''' 提出的经典反应—扩散模型和最近发现的弹性不稳定机制，后者被认为是高等动物大脑皮层上褶皱模式等形成的原因。

====Growth of colonies====

====Growth of colonies 菌落生长====

 

Bacterial colonies show a [[bacterial patterns|large variety of patterns]] formed during colony growth. The resulting shapes depend on the growth conditions. In particular, stresses (hardness of the culture medium, lack of nutrients, etc.) enhance the complexity of the resulting patterns.<ref>Ball, 2009. ''Branches'', pp. 52–59.</ref> Other organisms such as [[slime mould]]s display remarkable patterns caused by the dynamics of chemical signaling.<ref>Ball, 2009. ''Shapes'', pp. 149–151.</ref>

Bacterial colonies show a [[bacterial patterns|large variety of patterns]] formed during colony growth. The resulting shapes depend on the growth conditions. In particular, stresses (hardness of the culture medium, lack of nutrients, etc.) enhance the complexity of the resulting patterns.<ref>Ball, 2009. ''Branches'', pp. 52–59.</ref> Other organisms such as [[slime mould]]s display remarkable patterns caused by the dynamics of chemical signaling.<ref>Ball, 2009. ''Shapes'', pp. 149–151.</ref>

细菌菌落在生长过程中形成的斑图种类繁多，其形状取决于生长环境。特别是包括培养基环境的严酷程度、营养物质的缺乏等在内的各种外部压力，会增强了所产生斑图的复杂性。对于其他生物，如粘液霉菌，则显示出由化学信号动力学驱动的非同寻常的斑图。

细菌菌落在生长过程中形成的斑图种类繁多，其形状取决于生长环境。特别是包括培养基环境的严酷程度、营养物质的缺乏等在内的各种外部压力，会增强了所产生斑图的复杂性。对于其他生物，如粘液霉菌，则显示出由化学信号动力学驱动的非同寻常的斑图。

====Vegetation patterns====

====Vegetation patterns 植被斑图====

 

{{Main|patterned vegetation}}

{{Main|patterned vegetation}}

虎皮纹灌木和冷杉波纹等植被斑图形成的原因不同。在尼日尔等干旱国家，植物生长受到降雨的限制，虎皮纹灌木由干旱斜坡上的带状灌木组成。每一条大致水平的植被带都可以从紧靠其上方的裸露地带吸收雨水。相比之下，在受到大风摧残后的植被再生过程中，山坡上的森林会出现冷杉波纹。当较外层树木倒下时，曾经受到它们庇护的内层树木会暴露在外，进而这部分植被更容易受到破坏。因此，树林空隙往往向背风面扩大。同时在迎风坡，幼树在生长过程中则受到存活下来的高大树木自然形成的风影区保护。因此在平坦的地形中，植被除了条带状之外，还出现了其他的斑图形态—例如六边形缝隙斑图和六边形点状斑图。在这种情况下，植被斑图是在当地植被生长和朝向生长位置的水分输送之间的正反馈回路驱动下形成的。

虎皮纹灌木和冷杉波纹等植被斑图形成的原因不同。在尼日尔等干旱国家，植物生长受到降雨的限制，虎皮纹灌木由干旱斜坡上的带状灌木组成。每一条大致水平的植被带都可以从紧靠其上方的裸露地带吸收雨水。相比之下，在受到大风摧残后的植被再生过程中，山坡上的森林会出现冷杉波纹。当较外层树木倒下时，曾经受到它们庇护的内层树木会暴露在外，进而这部分植被更容易受到破坏。因此，树林空隙往往向背风面扩大。同时在迎风坡，幼树在生长过程中则受到存活下来的高大树木自然形成的风影区保护。因此在平坦的地形中，植被除了条带状之外，还出现了其他的斑图形态—例如六边形缝隙斑图和六边形点状斑图。在这种情况下，植被斑图是在当地植被生长和朝向生长位置的水分输送之间的正反馈回路驱动下形成的。

===Chemistry===

===Chemistry 化学===

 

{{expand section|date=March 2013}}

{{expand section|date=March 2013}}

BZ反应的一个本质内容就是所谓的“可激发性”；在刺激因素的影响下，斑图可以在原本完全静止的介质中形成。一些时钟反应，如Briggs-Rauscher和BZ，使用三(联吡啶)氯化钌作为催化剂，可以在光的影响下激发产生自组织活动。

BZ反应的一个本质内容就是所谓的“可激发性”；在刺激因素的影响下，斑图可以在原本完全静止的介质中形成。一些时钟反应，如Briggs-Rauscher和BZ，使用三(联吡啶)氯化钌作为催化剂，可以在光的影响下激发产生自组织活动。

===Physics===

===Physics 物理学===

 

{{expand section|date=March 2013}}

{{expand section|date=March 2013}}

1834年，'''约翰·斯科特·罗素 John Scott Russell'''（1808-1882）在苏格兰联合运河观测到一个孤波，首次描述了孤波现象。之后他在一个波浪槽中再现了这一现象，并将其命名为“转化波”。

1834年，'''约翰·斯科特·罗素 John Scott Russell'''（1808-1882）在苏格兰联合运河观测到一个孤波，首次描述了孤波现象。之后他在一个波浪槽中再现了这一现象，并将其命名为“转化波”。

===Mathematics===

===Mathematics 数学===

 

{{expand section|date=March 2013}}

{{expand section|date=March 2013}}

{{further|Gradient pattern analysis}}

{{further|Gradient pattern analysis}}

{{进一步|梯度模式分析}}

{{进一步|梯度模式分析}}

===Computer graphics===

===Computer graphics 计算机图形学===

 

[[File:Homebrew reaction diffusion example 512iter.jpg|thumb|right|Pattern resembling a [[reaction–diffusion]] model, produced using sharpen and blur|链接=Special:FilePath/Homebrew_reaction_diffusion_example_512iter.jpg]]

[[File:Homebrew reaction diffusion example 512iter.jpg|thumb|right|Pattern resembling a [[reaction–diffusion]] model, produced using sharpen and blur|链接=Special:FilePath/Homebrew_reaction_diffusion_example_512iter.jpg]]

计算机经常被用来模拟导致斑图生成的生物、物理或化学过程，它们可以以逼真的方式显示结果。使用反应—扩散或MClone等模型的计算是基于科学家们为模拟研究现象而设计的实际数学方程。

计算机经常被用来模拟导致斑图生成的生物、物理或化学过程，它们可以以逼真的方式显示结果。使用反应—扩散或MClone等模型的计算是基于科学家们为模拟研究现象而设计的实际数学方程。

==References==

==References==

{{reflist|30em}}

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==Bibliography==

==Bibliography==

* {{cite book|authorlink=Philip Ball|author=Ball, Philip|title=Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1:Shapes. 2:Flow. 3:Branches|publisher=Oxford|year=2009|isbn=978-0199604869}}

* {{cite book|authorlink=Philip Ball|author=Ball, Philip|title=Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1:Shapes. 2:Flow. 3:Branches|publisher=Oxford|year=2009|isbn=978-0199604869}}

 

==External links 外部链接==

 

 

 

 

==External links==

 

* [https://web.archive.org/web/20190514060955/http://spiralzoom.com/Science/patternformation/patternformation.html ''SpiralZoom.com''], an educational website about the science of pattern formation, spirals in nature, and spirals in the mythic imagination.

* [https://web.archive.org/web/20190514060955/http://spiralzoom.com/Science/patternformation/patternformation.html ''SpiralZoom.com''], an educational website about the science of pattern formation, spirals in nature, and spirals in the mythic imagination.

* [https://books.google.com/books?id=T_i0o_55MNwC&printsec=frontcover&dq=introduction+to+computational+mathematics#v=onepage&q=pattern%20formation&f=false, '15-line Matlab code'], A simple 15-line Matlab program to simulate 2D pattern formation for reaction-diffusion model.

* [https://books.google.com/books?id=T_i0o_55MNwC&printsec=frontcover&dq=introduction+to+computational+mathematics#v=onepage&q=pattern%20formation&f=false, '15-line Matlab code'], A simple 15-line Matlab program to simulate 2D pattern formation for reaction-diffusion model.

{{Patterns in nature}}

{{Patterns in nature}}