Xây dựng công cụ trực tuyến tra cứu họ thực vật hạt kín ở Việt Nam

TAÏP CHÍ ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 21 - Thaùng 6/2014<br /> <br /> <br /> XÂY DỰNG CÔNG CỤ TRỰC TUYẾN<br /> TRA CỨU HỌ THỰC VẬT HẠT KÍN Ở VIỆT NAM<br /> <br /> NGUYỄN HỒ THẾ VINH(*)<br /> THÁI KẾ QUÂN(**)<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Việc định danh một họ thực vật từ những đặc điểm riêng lẻ thu được trên mẫu thực vật<br /> là một vấn đề khó khăn. Năm 1997, Nguyễn Tiến Bân giới thiệu cuốn khóa định loại các họ<br /> cây hạt kín ở Việt Nam. Tuy các đặc điểm dùng định họ rất rõ ràng, nhưng việc tra bảng<br /> các bảng đặc điểm khác nhau trên giấy rất khó khăn đối với người dùng, đặc biệt là những<br /> sinh viên ngành Sinh học. Dựa trên khóa định loại các họ thực vật hạt kín ở Việt Nam<br /> (Nguyễn Tiến Bân, 1997), chúng tôi xây dựng công cụ trực tuyến giúp người dùng dễ dàng<br /> tra cứu họ thực vật hạt kín ở Việt Nam với giao diện tiếng Việt. Công cụ có thể được sử<br /> dụng tại http://vnplants.vietbiodata.net.<br /> Từ khóa: họ thực vật, cây hạt kín, ngành Sinh học, công cụ trực tuyến.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> Identification of a plant family based on certain features of a collected plant sample is<br /> very difficult. In 1997, Nguyen Tien Ban reported “keys for identification of Vietnamese<br /> plant families”. In spite of clear identification keys, it’s not easy to identify a plan family of<br /> a sample with certain features by looking up them in the printout version, especially for<br /> undergraduate biology students. Using the reported keys for identification of Vietnamese<br /> plant families, we developed a web-based tool to make the identification easier. The tool<br /> can be accessed via Internet at http://vnplants.vietbiodata.net.<br /> Keywords: plant families, biology, website - based tools<br /> <br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU (*) (**) dùng dễ dàng hơn trong việc định danh các<br /> Trong số hơn 260000 loài thực vật hạt họ thực vật. Người dùng sẽ xem xét đặc<br /> kín được phát hiện trên Trái Đất [3, 4], điểm mẫu vật của họ và tra bảng để tìm ra<br /> Việt Nam ghi nhận sự có mặt khoảng họ tương ứng của mẫu vật cần tra cứu. Tuy<br /> 12000 loài được xếp vào 265 họ thực vật nhiên, việc tra cứu từng bảng riêng biệt<br /> khác nhau. Dựa vào các đặc điểm riêng của thường không mang lại một kết quả rõ<br /> từng họ thực vật, khóa định loại các họ cây ràng, chẳng hạn nếu tra cứu theo dạng sống<br /> hạt kín ở Việt Nam đã được thiết lập bởi thì có thể gặp rất nhiều họ thực vật có dạng<br /> Nguyễn Tiến Bân [1, 2] nhằm giúp người sống tương tự nhau. Sự kết hợp giữa hai<br /> hay nhiều bảng khóa sẽ cho kết quả chính<br /> (*)<br /> xác hơn nhưng thực hiện điều này rất khó<br /> CN, Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên, Trường<br /> Đại học Sài Gòn với các bảng in. Phần mềm quản lí và tra<br /> (**)<br /> ThS, Bộ môn Sinh học, Khoa Sư phạm Khoa học cứu đa dạng thực vật Việt Nam (PlantsVN)<br /> Tự nhiên, Trường Đại học Sài Gòn<br /> <br /> 118<br />  NGUYỄN HỒ THẾ VINH - THÁI KẾ QUÂN<br /> <br /> <br /> được xây dựng bởi GS.TS Nguyễn Văn nhận dạng 265 họ thực vật hạt kín ở Việt<br /> Sinh, dựa trên cẩm nang của Nguyễn Tiến Nam. Nguồn dữ liệu này được chúng tôi<br /> Bân cũng đã cung cấp một chức năng tra lưu trữ máy vi tính.<br /> cứu họ thực vật [5]. Tuy nhiên, phần mềm Để xây dựng nên cơ sở dữ liệu chứa<br /> này chạy trên hệ điều hành Windows XP các thông tin về đặc điểm chi tiết và đặc<br /> với giao diện hoàn toàn bằng tiếng Anh là điểm nhận dạng của các họ thực vật, chúng<br /> một hạn chế không nhỏ cho người sử dụng. tôi phân tích và sắp xếp dữ liệu đã thu thập<br /> Sinh viên ngành Sinh học của nhiều thành các nhóm đối tượng thông tin khác<br /> trường, chẳng hạn như Đại học Sài Gòn, nhau. Từ đó mô hình đối tượng được xây<br /> Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh, Đại dựng nên ở dạng các bảng, đồng thời thiết<br /> học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí lập mối quan hệ giữa các bảng đó.<br /> Minh… hằng năm đều được tổ chức các Sau khi phân tích dữ liệu và khái quát<br /> khóa học “Thực tế thiên nhiên” tại các hóa dữ liệu thành các nhóm riêng biệt, mô<br /> vùng có sự đa dạng sinh học cao như Đà hình đối tượng này được thiết lập và quản<br /> Lạt, Nha Trang, Vũng Tàu, Vườn Quốc gia lí bởi hệ quản trị CSDL MySQL.<br /> Núi Chúa, Vườn Quốc gia Nam Cát Một chương trình máy tính được viết<br /> Tiên,…. Trong các khóa học này, sinh viên bởi ngôn ngữ Perl đọc tất cả các tập tin ở<br /> được hướng dẫn thu thập các mẫu thực vật định dạng kí tự đã lưu ở bước trên và tách<br /> và dựa vào các đặc điểm riêng để định họ, thành các nhóm thông tin riêng biệt, lưu<br /> định danh các mẫu vật thu được. Thế vào CSDL.<br /> nhưng để có được thông tin về tên, họ của 2.2. Xây dựng công cụ trực tuyến<br /> các mẫu vật thu được, các sinh viên hầu hết tra cứu họ thực vật hạt kín ở Việt Nam<br /> đều phải nhờ cậy các chuyên gia định họ, Trang Web thể hiện thông tin về họ<br /> định danh giúp mà ít khi (hoặc không thể) thực vật hạt kín trong CSDL và công cụ tra<br /> tự mình xác định được. cứu họ thực vật hạt kín ở Việt Nam được<br /> Chúng tôi đã tiến hành xây dựng cơ sở xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Perl và<br /> dữ liệu (CSDL) thu thập các đặc điểm phân ngôn ngữ HTML. Kịch bản chương trình<br /> loại các họ thực vật và phát triển một ứng được viết bằng Perl kết hợp với ngôn ngữ<br /> dụng Web nhằm cung cấp cho người dùng HTML kết nối với CSDL trong hệ quản trị<br /> một công cụ giúp xác định các họ thực vật CSDL MySQL.<br /> hạt kín ở Việt Nam. Các trang Web với Dựa trên qui luật đối với từng họ thực<br /> giao diện tiếng Việt, có thể sử dụng được ở vật sẽ có một nhóm các đặc điểm của một<br /> nhiều hệ điều hành khác nhau sẽ giúp cho đối tượng nào đó, chẳng hạn như họ<br /> việc tra cứu dễ dàng và thuận lợi. Magnoliaceae có đặc điểm về đối tượng<br /> 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ngoại dạng là: có dạng sống là gỗ hay bụi<br /> 2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu đứng, có lông hình khiên/vảy, có lông hình<br /> Dữ liệu được sử dụng gồm 2 nhóm sao. Tổ hợp các đặc điểm cụ thể của 10 đối<br /> thông tin có ở “Cẩm nang tra cứu và nhận tượng trên mỗi họ thực vật là khác nhau.<br /> biết các họ thực vật hạt kín ở Việt Nam” – Nhờ đó chương trình sẽ xác định đúng họ<br /> Nguyễn Tiến Bân [1], bao gồm đặc điểm thực vật từ những đặc điểm mà người dùng<br /> chi tiết của 265 họ thực vật hạt kín và 10 đưa vào.<br /> bảng khóa – 10 đối tượng sử dụng tra cứu, 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> <br /> 119<br /> XÂY DỰNG CÔNG CỤ TRỰC TUYẾN TRA CỨU HỌ THỰC VẬT HẠT KÍN Ở VIỆT NAM<br /> <br /> <br /> 3.1. Mô hình cơ sở dữ liệu các bảng đều được thiết lập mối quan hệ<br /> Đề tài đã xây dựng mô hình CSDL với nhau nhằm truy xuất dữ liệu theo nhóm<br /> quan hệ gồm 24 bảng (Hình 3.1). Trong đó, khi người dùng thao tác với CSDL.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3.1: Mô hình cơ sở dữ liệu ở dạng các bảng quan hệ<br /> <br /> <br /> 120<br />  NGUYỄN HỒ THẾ VINH - THÁI KẾ QUÂN<br /> <br /> <br /> 3.2. Công cụ trực tuyến tra cứu Để thực hiện được chức năng tra cứu họ<br /> họ thực vật hạt kín ở Việt Nam thực vật hạt kín ở Việt Nam dễ dàng và<br /> Song song với công cụ tra cứu họ mang lại kết quả chính xác, từ việc phân tích<br /> thực vật hạt kín, trang Web gồm nhiều mẫu vật thu được người dùng lựa chọn đối<br /> mục chọn giúp người dùng truy cập được tượng sẽ sử dụng làm cơ sở tra cứu họ, bao<br /> danh sách các họ thực vật hạt kín ở Việt gồm: Quả, Bao hoa, Ngoại dạng, Bao phấn<br /> Nam, hiển thị dưới dạng danh pháp khoa & triền/tuyến mật, Nhị, Hạt, Hoa và cụm<br /> học và tên họ thông thường, được sắp xếp hoa, Lá và lá kèm, Noãn và lối đính noãn, Lá<br /> theo thứ tự trong bảng chữ cái (A-Z), noãn và bầu. Mỗi đối tượng do người dùng<br /> trong đó người dùng có thể truy cập đặc lựa chọn sẽ được hiển thị một khung chọn<br /> điểm chi tiết của một họ bằng cách mở chứa các đặc điểm cụ thể của đối tượng đó<br /> liên kết bởi chính tên họ mà người dùng (Hình 3.2). Trong trường hợp người dùng có<br /> quan tâm; cùng với đó những đặc điểm nhiều đặc điểm cụ thể về một đối tượng,<br /> dùng để tra cứu phân biệt các họ thực vật khung chọn vẫn cho phép người dùng nhấn<br /> hạt kín ở Việt Nam cũng sẽ được cung chọn nhiều đặc điểm cụ thể cùng lúc.<br /> cấp cho người dùng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3.2: Giao diện lựa chọn các đặc điểm cụ thể<br /> <br /> Kết quả của chương trình sẽ thống kê vật hiển thị được liên kết đến trang chứa<br /> và hiển thị số lượng họ thực vật thỏa mãn thông tin về họ đó. Ngoài ra, phía trên trang<br /> yêu cầu, liệt kê tất cả các họ thực vật phù Web cũng hiển thị lại các đặc điểm cụ thể<br /> hợp với những đặc điểm mà người dùng của các đối tượng mà người dùng đã sử dụng<br /> đã đưa vào, các kết quả sẽ được chương để tiện trong việc kiểm soát và quản lí thông<br /> trình sắp xếp theo thứ tự trong bảng chữ tin (Hình 3.3).<br /> cái latin (A - Z), đồng thời tên họ thực Trong trường hợp các đặc điểm cụ thể<br /> <br /> <br /> 121<br /> XÂY DỰNG CÔNG CỤ TRỰC TUYẾN TRA CỨU HỌ THỰC VẬT HẠT KÍN Ở VIỆT NAM<br /> <br /> <br /> của người dùng nhập vào đưa đến kết quả vật có trong CSDL sẽ được hiển thị lại, trong<br /> là nhiều hơn một họ, trang kết quả sẽ vừa đó các đối tượng mà người dùng đã chọn ban<br /> đồng thời thông báo số lượng kết quả tìm đầu cùng với các đặc điểm cụ thể của chúng<br /> được, vừa hiển thị danh pháp khoa học sẽ mặc định được giữ lại và người dùng có<br /> của tất cả các họ thực vật có đặc điểm thể lựa chọn thêm các đối tượng khác để<br /> phù hợp với các đặc điểm của người dùng phối hợp tra cứu hoặc cập nhật thêm đặc<br /> nhập vào. Lúc này danh sách 10 đối điểm cụ thể cho đối tượng cũ.<br /> tượng được sử dụng để tra cứu họ thực<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3.3: Trang hiển thị kết quả tra cứu<br /> <br /> Với trang Web chứa đặc điểm phân thực vật. Hiện nay, Website Trung tâm thực<br /> loại các họ thực vật cùng với công cụ tra vật rừng Việt Nam [6] có lẽ cũng đang xây<br /> cứu mà đề tài xây dựng, người dùng có dựng một bộ công cụ tương tự, tuy nhiên,<br /> thể sử dụng để khai thác thông tin về đặc cho đến thời điểm này (tháng 8/2013), trên<br /> điểm và tra cứu họ thực vật một cách trực website của Trung tâm này chỉ có giao diện<br /> tuyến, nhanh chóng, phù hợp với tất cả của công cụ và công cụ chưa thể hoạt động.<br /> các hệ điều hành phổ biến, đồng thời dễ Việc tra cứu định họ thực vật được xây<br /> dàng cập nhật các thông tin mới và sửa dựng bằng phần mềm (PlantsVN) sẽ có<br /> chữa các thông tin sai sót. nhiều hạn chế như: hiện tại phần mềm có lẽ<br /> Nếu so sánh với công việc tra cứu và không còn được phát triển nữa nên chỉ có thể<br /> định họ bằng cách sử dụng công cụ là các dùng được trên Microsoft Windows XP mà<br /> bảng in trong cẩm nang tra cứu của không thể sử dụng trên các phiên bản<br /> Nguyễn Tiến Bân, thì việc tra cứu định Windows thông dụng hiện nay như Windows<br /> họ thực vật bằng cách sử dụng công cụ 7, Windows 8,… và càng không thể chạy<br /> trên máy vi tính sẽ mang lại sự thuận tiện trên các hệ điều hành thông dụng khác như<br /> hơn nhiều cho những nhà nghiên cứu Macintosh, Linux, Android. Ngoài ra, do<br /> <br /> 122<br />  NGUYỄN HỒ THẾ VINH - THÁI KẾ QUÂN<br /> <br /> <br /> phần mềm không được sử dụng trực PlantsVN được phát hiện khi chúng tôi kết<br /> tuyến, vì vậy sẽ hạn chế việc cập nhật và hợp sử dụng đặc điểm lá đơn mọc vòng và<br /> chỉnh sửa thông tin trên các phiên bản mọc đối (Leaves opposite or verticillate) để<br /> phần mềm mà người dùng sử dụng. Việc tra cứu, PlantsVN tìm thấy 128 kết quả,<br /> xây dựng một công cụ trực tuyến trên nền trong đó chúng tôi nhận thấy có rất nhiều họ<br /> Web có thể chạy tốt trên nhiều hệ điều không có lá đơn mọc đối và mọc vòng,<br /> hành thông dụng là sự lựa chọn hợp lý. chẳng hạn như họ Rosaceae được xác định<br /> Các thử nghiệm tra cứu trên công cụ có lá đơn mọc cách theo bảng khóa của<br /> cho thấy có ưu điểm hơn hẳn so với tính Nguyễn Tiến Bân. Chúng tôi đã tiến hành tra<br /> năng tương tự của chương trình cứu trên chương trình của mình và ghi nhận<br /> PlantsVN. Khi sử dụng đặc điểm là lá 33 họ trong đó không có họ Rosaceae và kết<br /> đơn hình khiên (Leaves peltate) để tra quả này phù hợp với bảng khóa tra cứu.<br /> cứu họ, chương trình của chúng tôi tìm 4. KẾT LUẬN<br /> thấy có 12 họ phù hợp và sau khi so sánh Đề tài đã xây dựng thành công một công<br /> lại với các bảng khóa, kết quả 12 họ này cụ trên nền Web, kết nối với cơ sở dữ liệu<br /> là đúng và đủ so với cẩm nang của giúp xác định các họ thực vật hạt kín ở Việt<br /> Nguyễn Tiến Bân. Trong khi đó, Nam. Nội dung trang Web được trình bày<br /> PlantsVN tìm thấy có 41 họ, trong số này bằng tiếng Việt, vừa thể hiện thông tin về<br /> có nhiều họ như: Ranunculaceae, các đặc điểm tra cứu và nhận dạng các họ<br /> Hamamelidaceae, Polygonaceae, thực vật hạt kín ở Việt Nam, vừa cung cấp<br /> Begoniaceae... là không phù hợp với các một công cụ hữu hiệu và đáng tin cậy để có<br /> bảng khóa, chẳng hạn như họ thể tiến hành tra cứu định danh các họ thực<br /> Polygonaceae có các đặc điểm trong bảng vật một cách nhanh chóng và chính xác, dựa<br /> Lá và lá kèm gồm: lá đơn mọc cách, mọc trên các đặc điểm phân họ đã được công bố<br /> đối, mọc vòng, gân lá hình lông chim và của Giáo sư Nguyễn Tiến Bân. Công cụ có<br /> lá kèm là bẹ chìa mà không có đặc điểm thể được sử dụng qua Internet ở địa chỉ<br /> lá đơn hình khiên. Một sai sót khác của http://vnplants.vietbiodata.net.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> 1. Group, A.P.(1998), "An ordinal classification for the families of flowering plants",<br /> Annals of the Missouri Botanical Garden, 85(4).<br /> 2. http://www.iebr.ac.vn/pages/1PlantsVN.asp.<br /> 3. http://www.vncreatures.net/.<br /> 4. Kuldip S. Dogra, S.K.S., Parveen K. Dobhal and Seema Sharma (2010), "Alien<br /> plant invasion and their impact on indigenous species diversity at global scale: A<br /> review ", Journal of Ecology and the Natural Environment, 2(9), 175-186.<br /> 5. Nguyễn Tiến Bân (1997), Cẩm nang tra cứu và nhận biết các họ thực vật hạt kín ở<br /> Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.<br /> 6. Phạm Hoàng Hộ (1999), Cây cỏ Việt Nam - Tập 1, NXB Trẻ, TP. Hồ Chí Minh.<br /> * Nhận bài ngày: 11/5/2014. Biên tập xong: 5/6/2014. Duyệt bài: 12/6/2014.<br /> <br /> 123<br />