Sixth Student Scientific Conference “Ecology and Environment” Held in April 20-21, 2018 at Konstantin Preslavsky University of Shumen

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

KONSTANTIN PRESLAVSKY UNIVERSITY OF SHUMEN FACULTY OF NATURAL SCIENCES DEPARTMENT OF BIOLOGY

ECOLOGY AND ENVIRONMENT

PROCEEDINGS OF THE SIXTH STUDENT SCIENTIFIC CONFERENCE Volume 5

Konstantin Preslavsky University Press Shumen, 2018 01

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

KONSTANTIN PRESLAVSKY UNIVERSITY OF SHUMEN FACULTY OF NATURAL SCIENCES DEPARTMENT OF BIOLOGY

ECOLOGY AND ENVIRONMENT

PROCEEDINGS OF THE SIXTH STUDENT SCIENTIFIC CONFERENCE Volume 5

Bulgaria, Shumen 2018 02

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Editorial board: Tzveteslava Ignatova-Ivanova Petinka Galcheva Nesho Chipev Nikolay Natchev Asya Dragoeva Vanya Koleva Darina Bachvarova Zheni Dimitrova

Production Coordinator and composition: Vanya Koleva Teodora Koynova

Konstantin Preslavsky University Press Shumen, 2018

ISSN 2367-5209

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

WITH THE FINANCIAL SUPPORT OF:

STUDENTS COUNCIL OF KONSTANTIN PRESLAVSKY UNIVERSITY OF SHUMEN

COMPLEX MINALIAT VEK

[email protected]

BULECOPACK JSC

www.bulecopack.com

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

to Contents

Contents Preface ...... 5 Plenary Lecture: Animals – Actors. Stoyan Lazarov ...... 6 Oral Presentations Section “Environmental Ecology” ...... 7 Cytotoxicity And Genotoxicity Of Soil In Shumen City Park. Teodora Koynova, Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Ivayla Kuleva...... 8 Soil Pollution Screening Using Physico-Chemical And Cytogenetic Approaches: A Case Study Of A Bulgarian Suburban Nature Park. Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Teodora Koynova, Nikolay Natchev...... 9 Analysis Of The Ecological Status Of The River ”Dalgachka“. Dimitar Dimitrov, Nikolay Natchev ...... 10 Contribution To The Study Of The Amphibians And Reptiles From Different Regions Of Bulgaria. Ivo Dobrinov, Teodora Teofilova, Nikolay Kodzhabashev ...... 11 New Record Of Glomeris balcanica Verhoeff, 1906 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) On The Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria. Marina Marinova, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Liliya Pinteva, Sevda Hamza ...... 12 New Record Of Glomeris hexasticha Brandt, 1833 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) On The Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria. Sevda Hamza, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Marina Marinova, Liliya Pinteva ...... 13 Oral Presentations Section “Еcology And Education” ...... 14 Forest Pedagogy – Kids Need More Adventures. Tatyana Stoyanova, Mariya Kaschieva ...... 15 Negative And Extra Positive Attitude Toward Cold-Bloodied Amniotes Among Secondary And High School Students – A Case Study. Antonia Paneva ...... 16 Growing Plants Without Soil. Desislava Krumova, Aylin Mitat ...... 17 Let's Plant A Tree. Rositsa Stancheva, Stanislava Stancheva ...... 18 Poster Session Section “Environmental Education, Human Health” ...... 19 The Wealth Of The Black Sea. Rositsa Stancheva, Stanislava Stancheva ...... 20 Analysis Of The Regulatory Framework For Environmental Education In Secondary Schools. Natasha Canova, Nadezhda Raycheva, Klaida Doychinova ...... 21 Ecological Competence As Integrated Characteristic Of The Personality Of The Old Classroom. G.G. Nedyurmagomedov, D.G. Dzharullaev ...... 22 Chronotype: Photoperiod At Birth, Gender And Age. Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi, Masha Radoslavova, Karamfil Kalchev ...... 31 Biological Effects Of Melatonin In The Human Body. Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi, Ralitsa Andreeva, Ivanka Raikova, Masha Radoslavova, Karamfil Kalchev ...... 33 Menopause And Therapeutic Approaches To Controlling Menopausal Symptoms. Jordanka Mihaylova, Nely Ermenlieva, Krasimira Laleva ...... 34 Poster Session Section “Agriculture Ecology” ...... 43 Challenges To The Future Of Organic Agriculture. Kremena Nikolova ...... 44

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Truffle-Black Diamond. Outlook For A Successful Business. Plamen Chamurliyski, Gergana Georgieva ...... 51 The Magic Fruit Goji Berry. Magdalena Koleva, Violeta Tzvetanova ...... 59 Saffron (Red Gold) – An Exquisite Spice, Coloring Agent, A Magical Elixir With Many Healing Qualities. Albena Ivanova, Dimitrichka Kircheva ...... 66 Urban Argiculture - Alternative Way Of Producing Fresh Food. Mladen Subev, Mariya Kaschieva ...... 72 Roof Gardens - Creating New Living Spaces. Elis Nedzhib, Mariya Kaschieva ...... 73 Poster Session Section “Zoology” ...... 74 A Study Of The Taxonomic Composition Of The Myriapode Fauna (Diplopoda, Chilopoda) On The Lilyak Plateau, Northeastern Bulgaria. Liliya Pinteva, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Sevda Hamza, Marina Marinova ...... 75 Study On The Ground Beetles (Coleoptera: Carabidae) From The Zlatiya Plateau (Western Danube Plain, Bulgaria). Sofiya Mecheva, Teodora Teofilova, Nikolay Kodzhabashev ...... 77 Ecology Of Communities Of Testate Amoebae (Amoebozoa, Rhizaria) In The „Marsh Malak Preslavets“ Protected Area, North-Eastern Bulgaria. Rositsa Davidova, Senay Sevginov, Maria Boycheva ...... 79 Poster Session Section “Environmental Ecology, Cell Biology” ...... 80 Comparative Analysis Of Nature Park Shumen Plateau And Shumen City Park As Green Spaces. Teodora Koynova ...... 81 Cytogenetic Analysis Of Groundwater Of Nature Park Shumen Plateau Using Allium Cepa Test. Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Teodora Koynova, Selime Ali, Valentin Velev ...... 91 Antifungal Activity Of Lactic Acid Bacteria, Isolated From (Mytilus Galloprovincialis Lam.) In The Bulgarian Black Sea Aquatory. Elitsa Stanachkova, Sevginar Ibrjamova, Radoslav Ivanov, Tsveteslava Ignatova-Ivanova ...... 92 Study On Anaerobic Treatment Of Sludge From Waste Water Treatment Plant In The Metantanks In Mezofile Mode. Stoyan Stoyanov, Radoslav Ivanov ...... 93 Impact Of Packaging Materials On The Environment. Designing Traditional And Innovative Solutions. Yana Aneva ...... 104 Electricity By Plants - Myth Or Reality. Dimcho Zahariev, Zerin Behchet, Iliana Koleva, Seven Sali ...... 110 Growth Inhibition Of Human Hepatoma Cell Line By Phosphorylated -Hydroxyallenes. Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Ismail Ismailov, Ivaylo Ivanov, Valerij Christov, Lora Georgieva ...... 127 Synthesis And Cytostatic Activity Of 4-Bromo-5-Ethyl-2-(Ethylamino)-5-Methyl-5h-1,2- Oxaphosphole 2-Oxide. Dobromir Enchev, Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Leman Behchet-Ibryam, Mihail Mihaylov, Nikolay Uzunov, Laura Melendez-Alafort, Antonio Rosato, Valery Brel ...... 128 Computer And Computational Modeling In The Interdisciplinary Researches Of The Chromatin Packaging And The Chromosome Features. Yordanka Kuzmanova, Nikola Kalchev, Lora Georgieva, Mihail Mihailov ...... 130 Application Of C++ In Cell Division Researches. Simona Valkova, Nikola Kalchev ...... 132 Computer And Computational Models In The Researches Of Formation And Functioning Of The Mitotic Spindle. Yordanka Kuzmanova, Nikola Kalchev, Daniel Denev ...... 133 Comparative Analysis Of The Financial Indicators Of Electric And Conventional Cars. Denis Hamdiev ...... 134 3

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster Session Section “Herbal Medicine” ...... 135 Top 10 Among The Most Used Medicinal Plants Of The Local Population Along The North Black Sea Coast (Bulgaria). Petya Boycheva ...... 136 Traditional Bulgarian Medicine For Urinary System Disorders. Zheni Stoyanova, Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Plamena Asenova, Kalin Kolev ...... 148 Traditional Bulgarian Medicine For Musculoskeletal System Disorders. Vanya Koleva, Zheni Stoyanova, Asya Dragoeva, Kalin Kolev, Plamena Asenova ...... 149 Traditional Bulgarian Medicine For Endocrine Disorders. Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Zheni Stoyanova, Borislava Pavlova, Simona Valkova, Shanel Salieva...... 150 Medicinal Uses Of Taraxacum Officinale. Aydjan Ali, Vanya Atanasova ...... 151 Saint John's Wort - Miraculous Herb With Many Health Benefits. Krasimir Rusev ...... 152 Information On The Internet For The Alcohol Extracts From Hypericum Perforatum L. Aylin Ismail, Sibel Ali, Sibel Mehmed, Selime Ali ...... 153 Information On The Internet For The Oil Extracts From Hypericum Perforatum L. Sibel Mehmed, Aylin Ismail, Sibel Ali, Selime Ali ...... 154 Medicinal Properties Of Yarrow. Borislava Pavlova, Stefani Toshkova ...... 155 The Thyme In Folk Medicine And In Contemporary Research. Nana Darwish ...... 156 Medicinal Uses Of Lavender. Selime Ali ...... 157

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

PREFACE

This volume contains the proceedings of the Sixth Student Scientific conference “Ecology and environment” held in April 20-21, 2018 at Konstantin Preslavsky University of Shumen. At the conference were presented studies by lecturers, PhD, undergraduate students and our special guests – secondary school students. The conference provides an excellent opportunity to exchange ideas and present the results in the field of ecology. The diversity of papers reflects the importance of eco-thinking nowadays. Special thanks to all participants for their contributions for the success of the conference. A very special note of thanks to pupils for the attractive art exhibition “Earth is our home” and exhibition “Earth is our home”. Finally, a word of thanks to our sponsors Students Council of Konstantin Preslavsky University of Shumen, Complex Minaliat vek ([email protected]) and Bulecopack JSC (www.bulecopack.com) for the financial support. Department of Biology Shumen University

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Animals – actors

Stoyan Lazarov1*

1National museum of natural history, 1 Tsar Osvoboditel Blvd., Sofia, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract When I was a kid, I was always fascinated by the animals-actors. Later I realized that to shoot them, a person is necessary who possess knowledge and various tricks to achieve the expected result and there is in fact such a job – Animal handler (coordinator animals). I participated in more than 300 productions of Bulgarian and foreign films, commercials, music videos and television shows and reality shows. With confidence I can say, that I practice the profession of Animal handler. Even more, in the movie "AO – the last Neanderthal", I had the honor to work with French colleagues from Sofilcompany that had participated in the filming of all animals in this unique production. Confronting anything, I shot with many species of animals and my dream came true. I'm constantly with my amazing actors animals and to be even more interesting - my life is dedicated to them. Very often I was asked what is the formula for success at handling of animals and what is the reason that sometimes animals quickly and easily cope with their roles than some good actors. First I have always tried to work with the best coaches of animals in their field. With great appreciation here I want to mention the names of Teresa Cortes, Ventsislav Dachevski, Anani Lyubenov, Diana and Dimitar Rusev, Alexander and Christina Yankov, Hristo Kalinov, Milen Spasov, Georgy Gorgiev and others. Second, and perhaps most importantly, is never to outrage over animal actors and never to require from them more than they can contribute to the film! The animals must have fun during shooting and must have the same reverence as the human actors! Also as a child I remember reading the great master of the short story Yordan Yovkov in his book "If they could talk": " They understand everything - they just don’t talk. And it is serious –if you hit him – he remins silent, hurt him and he remains silent, bring him to the slaughter – he remains silent to the end ... ". I hope that finally the people will understood how to communicate to the animals. Keywords: animals – actors, films, coaches

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 Oral presentations Section “Environmental ecology”

Cytotoxicity and genotoxicity of soil in Shumen city park – Teodora Koynova, Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Ivayla Kuleva

Soil Pollution Screening Using Physico-Chemical and Cytogenetic Approaches: a Case Study of a Bulgarian Suburban Nature Park – Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Teodora Koynova, Nikolay Natchev

Analysis of the ecological status of the river ”Dalgachka“ – Dimitar Dimitrov, Nikolay Natchev

Contribution to the study of the amphibians and reptiles from different regions of Bulgaria – Ivo Dobrinov, Teodora Teofilova, Nikolay Kodzhabashev

New record of Glomeris balcanica Verhoeff, 1906 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) on the Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria – Mariana Marinova, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Liliya Pinteva, Sevda Hamza

New record of Glomeris hexasticha Brandt, 1833 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) on the Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria – Sevda Hamza, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Mariana Marinova, Liliya Pinteva

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Cytotoxicity and genotoxicity of soil in Shumen city park

Teodora Koynova1*, Vanya Koleva1, Asya Dragoeva1, Ivayla Kuleva1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract Sedentary lifestyle has become a great concern to human health. City parks play a great role in the solution of this problem, but exposure to urban pollutants leads to the necessity to monitor environmental quality. Purpose of Study The aim of the study was to evaluate the possible cytotoxicity and genotoxicity of soil samples collected from Shumen city park using Allium cepa L.-test. Methods The following microscopic parameters were used: mitotic index, index of each phase of mitotic division, mitotic abnormalities and interphase cells with micronuclei or two nuclei. Findings and Results The decline of the mitotic activity and changes in the proportion of mitotic phases indicate soil cytotoxicity. Various mitotic abnormalities and binucleated cells revealed genotoxicity. Conclusions and Recommendations Established cytotoxicity and genotoxicity of soil revealed a potential health risk to park users. Further analyses should be provided, since positive results from Allium-test serve as an alarm.

Keywords: Shumen city park, Allium-test, soil cytotoxicity and genotoxicity

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Notes: The study is published in: Koynova, T., V. Koleva, A. Dragoeva, I. Kuleva. Cytotoxicity and genotoxicity of soil in Shumen city park (Bulgaria). Central Bohemia University International Conference Innovations in Science and Education, March 22-24, 2017, Prague, Czech Republic. Proceedings of CBU, 5:1149-1153; Teodora Koynova – EOOS, PhD student; Ivayla Kuleva – EOOS, master student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Soil pollution screening using physico-chemical and cytogenetic approaches: a case study of a Bulgarian suburban Nature Park

Vanya Koleva1*, Asya Dragoeva1, Teodora Koynova1, Nikolay Natchev1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract Increasing attention has been paid recently to soil pollution. The aim of this study was to evaluate the ecological risk of soils collected from Nature Park Shumen Plateau (Bulgaria) (NP) using physicochemical and cytogenetic approaches (pH analysis, analysis of the content of heavy metals included in Bulgarian soil pollution standards, and Allium cepa-test). Soil samples from NP were collected from seven sites. A sample from a heavily anthropogenic-influenced urban site was also collected. As signs for environmental risk used pH values, we found total concentration of heavy metals and mitotic abnormalities in Allium cepa root meristems included in Bulgarian legislation. Only two samples from NP were found to be slightly acidic. The other samples have slightly alkaline pH. The highest pH value was obtained in the urban sample. Heavy metal concentrations did not exceeded national standards for soil pollution. Several NP samples and urban samples exerted cytotoxic and genotoxic effects in Allium root meristems. Our data on soil pH and heavy metal concentrations did not indicate potential ecological risk, but cytogenetic endpoints showed the presence of harmful compounds in studied areas. In conclusion, the ecological risk for the investigated suburban area may be assessed as moderate.

Keywords: suburban recreational area, soil pollution, Allium cepa-test, pH, heavy metals

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Notes: Koynova, T., V. Koleva, A. Dragoeva, N. Natchev. 2019. Peri-urban National Parks as Green Spaces for Recreation - A Case Study of Nature Park Shumen Plateau - International Journal of Social Ecology and Sustainable Development (IJSESD): 2019, 10(1), Article 4; Teodora Koynova – EOOS, PhD student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Analysis of the ecological status of the river ”Dalgachka“

Dimitar Dimitrov1, Nikolay Natchev1*

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract Protected area "Ovcharovo" is located about 10 km north to the base of Preslavska Planina and south-west from Targovishte town. The area is protected under the Poultry Directive and the Habitat Directive and falls into the European ecological network of Natura 2000 sites. The river “Dalgacka” or “Otekidere” is springing from Preslavska Planina and after around 3,7 km. passes trough the dam "Ovcharovo" which is build on the territory of the Protected Site. The investigation of the ecological status of the “Dalgachka” river is important, because it is a key element of the catchment area of the “Kamchia” river, but is not included in the National Ecological Monitoring Network (NEMN). We performed an investigation on the physico-chemical parameters of the water, in combination with the determination of the taxonomic diversity of the macro-zoobenthos comunity (MZB). This analysis allowed determination of the ecological status of the water body according to the Bulgarian and European environmental legislation.

Keywords: water basin, ecological investigation, pollutions, benthos, Natura 2000, Protected Site

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Dimitar Dimitrov – EOOS, PhD student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Contribution to the study of the amphibians and reptiles from different regions of Bulgaria

Ivo Dobrinov1, Teodora Teofilova2*, Nikolay Kodzhabashev1

1Forestry University, Faculty of Forestry, Department of Hunting and Game Management, 10 Kliment Ohridski Blvd., 1756 Sofia, Bulgaria

2Institute of Biodiversity and Ecosystem Research (IBER), Bulgarian Academy of Sciences, 1 Tsar Osvoboditel Blvd., 1000 Sofia, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The object of the present study were amphibians and reptiles recorded on adventitious in terrestrial pitfall traps, crushed on the roads specimens or visually noted during the investigation of the diversity of other animal groups. Our main goal was the establishment of the advisability and possibilities for collecting of additional biological information from non-traditional methods for these groups of animals, as well as its subsequent processing for the purposes of the environmental monitoring and creation of faunistic database. We collected the biological information in the period 2004 – 2014 from areas of high conservation significance: Eastern Rhodopes Mts., Cape Emine, reserves of the catchment area and along the river of Tundzha (“Leshnitsa”, “Dolna Topchiya”, “Balabana”) and Zlatiya Plateau. We found some new species, which have not been established in previous studies using traditional methods. A total of 454 specimens of 16 species were fixed in the pitfall traps, 15 species (with over 350 specimens) were ran over on the roads, 29 species have been identified visually or auditory on live individuals, and 17 species were found killed by humans. Fixed individuals were identified and measured (basic biometric were taken), age and gender were determined. For the rare and difficult to find species we collected information about their reproductive status and potential, their food and endoparasites. We concluded that the alternative methods for collecting of data about the amphibians and reptiles should be considered valuable and consistent. Keywords: Amphibia, Reptilia, alternative methods for studying, biological information, Bulgaria

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

New record of Glomeris balcanica Verhoeff, 1906 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) on the Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria

Marina Marinova1*, Darina Bachvarova1, Aleksandar Doichinov1, Liliya Pinteva1, Sevda Hamza1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents Abstract The present paper is the first reporting a new habitat of Glomeris balcanica Verhoeff, 1906 – the Lilyak Plateau. The plateau is situated in the southernmost part of the Eastern Danube plain in Northeastern Bulgaria. South of the plateau is the boundary between the Danube plain and the hilly area between the Danube plain and the Balkan mountain chain (Fore-Balkan). The Lilyak Plateau covers an area of about 150 km2. Its maximum height is 516.9 m at the peak Kyuchuk Ordu (Malko Gradishte), located in the southern part of the plateau, which is the highest point of the whole Danube plain. Glomeris balcanica is a Balkan species known in the Southeast Balkans – Bulgaria, Macedonia, mainland Greece and European Turkey (including some Aegean islands). It is a polytopic mesothermal species, with a preference for high temperatures and biotopes with higher humidity. In Europe, it is mainly reported in caves and forest habitats on limestone soils, but also in open mountain meadows up to 2600 m altitude. In Bulgaria, it is registered at an altitude of 150 to 2400 m in broad-leaved forests on clay-sandy soils. Up to now in Northeastern Bulgaria the species has been reported only in Madara Plateau. On the Lilyak Plateau, G. balcanica is found in a broad-leaved forest, dominated by common hornbeam (Carpinus betulus Linnaeus, 1753), in a coniferous forest dominated by black pine (Pinus nigra J.F.Arnold, 1785), in a mixed deciduous coniferous black pine forest (P. nigra) and white birch (Betula pendula Roth, 1788), and in an open lawn with wheatgrass and single rose hip shrubs (Rosa canina Linnaeus, 1753). In the period from May to October 2017, a total of 90 specimens (43♂, 47♀) were collected in the study area, with the largest number of specimens (41) registered in June. Keywords: Glomeris balcanica, Lilyak Plateau, Madara Plateau Acknowledgements: This paper is financially supported by the project RD-08- 167/09.02.2018, funded by Konstantin Preslavsky University of Shumen. Note: Marina Marinova, Liliya Pinteva, Sevda Hamza – EOOS, bachelor students.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

New record of Glomeris hexasticha Brandt, 1833 (Diplopoda: Glomerida: Glomeridae) on the Lilyak Plateau, Nort-Eastern Bulgaria

Sevda Hamza1*, Darina Bachvarova1, Aleksandar Doichinov1, Marina Marinova1, Liliya Pinteva1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents Abstract The present article reports the first record of Glomeris hexasticha Brandt, 1833 in the area of Lilyak Plateau in North-eastern Bulgaria. The plateau is located in a continental climate area in the Ludogorie-Dobrudzha region. The climate is characterized by a warm summer and cold winter; a great annual amplitude of air temperature; spring and summer maximum and winter minimum of rainfall, and an annual, relatively stable snow cover. The average air temperature in the warmest month (July) is 20-21ºС, and in the coldest month (January) is -1-2ºС. The terrain is typical of a plateau, with a flattened middle part, sloping north, and steep south and east slopes. Glomeris hexasticha is a Central European species found in Albania, Austria, Bosnia and Herzegovina, Bulgaria, Croatia, Czech Republic, Germany, Hungary, Continental Italy, Macedonia, Moldova, Poland, Romania, Central European Russia, Slovakia, Slovenia, Switzerland, Serbia, Kosovo, Vojvodina and Montenegro, Ukraine, European and Asian Turkey. In Bulgaria the species is widely distributed and is located at an altitude of 0 to 1630 m. It is reported in caves, open-land mountain habitats (meadows), deciduous and mixed forests, where it is found predominantly in the layer of decomposition and fragmentation of the foliage, in rotting wood and under stones in limestone terrains. Up until now in Northeastern Bulgaria the species has been registered in the vicinity of Varna, Golden Sands, Aladzha Monastery and Dolni Chiflik, Shumen Plateau and Madara Plateau. In the area of the Lilyak Plateau, G. hexasticha is found in a deciduous forest, dominated by Common Hornbeam (Carpinus betulus L.), in a coniferous forest dominated by black pine (Pinus nigra J.F.Arnold), and in an open lawn with wheat grass and in single shrubs of common rose hip (Rosa canina L.). During the survey period (May-October 2017), a total of 56 specimens (38 males, 18 females) were collected, with the largest number of specimens (24) registered in June. Keywords: Glomeris hexasticha, Lilyak Plateau, Madara Plateau, Shumen Plateau Acknowledgements: This paper is financially supported by the project RD-08- 167/09.02.2018, funded by Konstantin Preslavsky University of Shumen. Note: Marina Marinova, Liliya Pinteva, Sevda Hamza – EOOS, bachelor students.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 Oral presentations Section “Еcology and education”

Forest pedagogy – kids need more adventures – Tatyana Stoyanova, Mariya Kaschieva

Negative and extra positive attitude toward cold-bloodied amniotes among secondary and high school students – a case study – Antonia Paneva

Growing plants without soil – Desislava Krumova, Aylin Mitat

The wealth of the Black Sea – Rositsa Stancheva, Stanislava Stancheva

Let's plant a tree – Rositsa Stancheva, Stanislava Stancheva

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Forest pedagogy – kids need more adventures

Tatyana Stoyanova1, Mariya Kaschieva2*

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, Department of Biology, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria 2University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, Department of Plant protection, botany, zoology, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected]

to Contents

Abstract Forestry pedagody is an ecological education related with forests. The procceses is happening in forests and ist management (with benefits which people are bringing). Targets of the forestry pedagogy are school groups of different ages - from children from the garden to high school, for parents with children, adults and groups with special educational needs. The education is executed by specialists called forest pedagogues, which represent all the processes and activities to the public. Forest pedagogy “entered” Bulgaria more then 5 years ago. For the last year, many people serving in the forest and hunting services of the Norsteast State Enterprises passed this education. Many people out of the forest management system took part too - this made them members of forest pedagogues society. There is 13 forest pedagogues sites in Shumen area. This is the biggest group in Bulgaria, and had most hours spent in school and children garden in the region. The Aim of Shumen's forest pedagogues is to cover with their activitiesas many children as possible. The whole idea is to start with the youngest and continuesly each year to build on their knowledge of the forests and their inhabitants.

Keywords: Forest pedagogy, education, children, forest

Note: Tatyana Stoyanova – EOOS, master student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Negative and extra positive attitude toward cold-bloodied amniotes among secondary and high school students – a case study

Antonia Paneva1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria to Contents

Abstract The human attitude toward different groups of animals was an object of intense research in the recent years. Different scientific branches, such as eco-psychology, psychiatry, sociology ect. are dealing both with normal, as well as pathologic behavior during the interactions between humans and wild fauna. In the range of the planned project we will use a face to face questionnaires method. As target groups we had selected students from the secondary and high schools in Shumen. Deliberately, we chose two main groups of respondents – students from specialized classes in Natural Sciences and such specialized in Humanitarian Sciences. Our main goal is to obtain information concerning the level of knowledge of the despondences concerning the major biology of the selected cold-bloodied species. Additionally, we also plan to investigate how the attitude of the students toward these animals is connected to the level of knowledge before and after providing a special lecture on the ecology of the snakes and turtles.

Keywords: attitude toward wild life, snakes, turtles, ecology, psychology, education

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018

Note: Antonia Paneva – EOOS, master student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Growing plants without soil

Desislava Krumova1, Aylin Mitat*1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, Department of Plant protection, botany end zoology, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected]

to Contents

Abstract The hydroponic technology is the most common method of cultivating non-soil plants, including growing in a water medium or on an inorganic substrate. This system is a good solution when producing off-season crops in unfavorable climatic conditions, where there is no arable land or it is polluted, in the absence of sufficient water, in urban conditions or in intensive production. The cultivation of plants without soil allows studies on nutrition, diseases and reproduction of plants.

Keywords: hydroponic, plants, cultivation

Note: Desislava Krumova, Aylin Mitat – Plant protection, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Let's plant a tree

1 1 Rositsa Stancheva , Stanislava Stancheva *

1Sava Dobroplodni Secondary School, 34 Madara Blvd., Shumen, Bulgaria e-mail: [email protected] to Contents

Abstract Trees are multiannual plants with large stalk growth, which, like bushes and unlike grass plants, use wood as their structural tissue. Trees are spread on almost the entire land, except оn deserts, and are an important component of the natural landscape because they hamper soil erosion and create a protected ecosystem in and under and in its crown. Large groups of nearby trees form specific landscapes are called forests. Trees play a significant role in the formation of oxygen and the reduction of carbon dioxide in the atmosphere, as well as in reducing variations in the temperature of the area. Trees are used in landscape architecture, because of their aesthetic appeal, and in agriculture as fruit crops. The timber derived from them is a material which is widely used in construction and in the manufacture of various products such as furniture and paper, and in many parts of the world it serves as the main source of energy. Trees are also present in the culture and mythology of many people around the world. The purpose of this work is to familiarize people with the essence, structure and function of the trees and call them to plant at least one tree in their lives. The photographs and the information were gathered from different sources - handbooks, websites, articles and competent in this area people. During the study, we learned how trees' functions extend the life of our planet and what wood is used for. Many of the regions and the ecosystems of the Earth are defined as such, depending on the type and density of the trees that grow in them. Trees are able to produce a large amount of biomass that serves as food for a number of organisms and also provide shelter and nesting sites for many birds, mammals, reptiles and insects. The resulting relationships may be both positive and negative.

Keywords: tree, functions of the tree, tree's structure, plant a tree

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster session Section “Environmental education, human health”

Analysis of the regulatory framework for environmental education in secondary schools – Klaida Doychinova, Natasha Canova, Nadezhda Raycheva

Ecological competence as integrated characteristic of the personality of the old classroom – G.G. Nedyurmagomedov, D.G. Dzharullaev Chronotype: photoperiod at birth, gender and age – Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi, Ralitsa Andreeva, Ivanka Raikova, Masha Radoslavova, Karamfil Kalchev

Biological effects of melatonin in the human body – Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi, Ralitsa Andreeva, Ivanka Raikova, Masha Radoslavova, Karamfil Kalchev

Menopause and therapeutic approaches to controlling menopausal symptoms – Jordanka Mihaylova, Nely Ermenlieva, Krasimira Laleva

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

The wealth of the Black Sea

1 1 Rositsa Stancheva , Stanislava Stancheva *

1Sava Dobroplodni Secondary School,34 Madara Blvd., Shumen, Bulgaria e-mail: [email protected] to Contents

Abstract The Black Sea is an inland sea, situated between Southeast Europe and Asia Minor. It is one of the world's most isolated oceans. The area of the Black Sea is 436 402 km², with an average depth of 1253 m. Due to the abundant flow of river water, the Black Sea seawater is less salty than in the ocean. Pure waters in the open sea have blue to greenish-blue color, and off the coast - most often green. An interesting feature of the Black Sea is the presence of hydrogen sulphide at a depth of 120 - 150 m, which makes living there impossible, with the exception of some anaerobic bacteria below this level. At a depth of between 100 and 200 m, the waters of the Black Sea are virtually unmistakable. The difference in the salinity of water from the surface and from the lower layers is a permanent and main feature of the Black Sea. Due to the lack of mixing of the waters in 90% of the volume of the Black Sea (at 150 - 200 m depth) there is no oxygen, hence life. This special feature makes it a unique sea that exists today on Earth. The main composition of the Black Sea flora is formed by the acclimatization of Mediterranean migrants. There is a wide variety of brown and red algae. There are 1966 species in the Black Sea. These animals also include a number of Mediterranean species that are thought to be unable to fully adapt to the living conditions in the Black Sea. Due to the fact that temperatures in the Black Sea are comparatively lower than those in the Mediterranean, there are more cold-loving Mediterranean inhabitants, such as those of North-Atlantic origin. The purpose of this work is to introduce people to the features of the Black Sea, the animal and plant world and what we can find on the bottom of the Black Sea. The photographs and the information were gathered from different sources of information - handbooks, websites, articles and competent in this area people. The photographs and the information were gathered from different sources of information - handbooks, websites, articles and competent in this area people. Keywords: the Black Sea, plant world, animal world, bottom of the Black Sea

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Analysis of the regulatory framework for environmental education in secondary schools

Natasha Canova1, Nadezhda Raycheva1, Klaida Doychinova2,3

1 Sofia University, Faculty of Biology, Department of Ecology and Environmental Protection, 8, Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria 2 Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria

3 Support Centre for Personal Development – Educational Technical and Scientific Creativity Centre, Pleven

*Е-mail: [email protected]

to Contents

Abstract The report presents a functional analysis of documentation which is regulatory for the secondary school and, as the expected results, it reflects the conceptual problem of the environmental education of the trainees in a formal environment. The ascertainments, summaries and ideas for the implementation of the legal framework are derived from the relation: Pre-school and School Education Act – (PSEA) a system of state educational standards (SES) - relations and links between different standards - specific subject knowledge and groups of skills in the field of environmental education. A natural point in the analysis is the SES for Civil, Health, Environmental and Intercultural Education (CHEIE) as an integral normative construct, completely new to our educational system. There are also problems that may arise in the implementation of the regulatory framework in the pedagogical activity of the teacher and ideas for solving these problems.

Keywords: standard, knowledge, skills, integral construct

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Klaida Doychinova – PhD student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Ecological competence as integrated characteristic of the personality of the old classroom

G.G. Nedyurmagomedov1,2,3, D.G. Dzharullaev2

1FSBEI HE “Dagestan State Pedagogical University”; (Makhachkala, Dagestan, Russia) 2SBEE APE ” Dagestan Institute of Education Development”1 (Makhachkala, Dagestan, Russia) 3SCEI RD ”Novomaguruhskaya Secondary School of Charodinsk District”1 (Uytash, Dagestan, Russia) E-mail: [email protected] to Contents

Abstriact The article considers the importance of modern ecological education of schoolchildren, whose goal is ecological culture. One of the main components of the ecological culture of students in the upper grades is environmental competence; its features and essence are revealed, approaches of various scientists to its structure are considered; on the basis of the analysis of the work of specialists and their own practice in general schools, the authors cite the pedagogical conditions for the formation of the ecological competence of high school students in the process of educational activity.

Keywords: ecological education, competence approach, ecological competence

УДК 373.3.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПЕТЕНТНОСТЬ КАК ИНТЕГРАТИВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИЧНОСТИ СТАРШЕКЛАССНИКА

Г.Г.Недюрмагомедов1, Д.Г.Джаруллаев2

ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный педагогический университет»1; 2 (Махачкала, Дагестан, Россия); ГБУ ДПО «Дагестанский институт развития образования»1 (Махачкала, Дагестан, Россия); ГКОУ РД «Новомугурухская СОШ Чародинского района»1 (Уйташ, Дагестан). E-mail: [email protected]

Аннотация. В статье рассматривается значение современного экологического образования школьников, целью которого является – экологическая культура. Одним из основных компонентов экологической культуры учащихся старших классов является –

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

экологическая компетентность; раскрываются ее особенности и сущность, рассматриваются подходы различных ученых к ее структуре; на основе анализа работ специалистов и собственной практики в общеобразовательных школах, авторы приводят педагогические условия формирования экологической компетентности старшеклассников в процессе учебной деятельности. Ключевые слова: экологическое образование, компетентностный подход, экологическая компетентность.

В XXI веке продолжает интенсивно развиваться «глобальный экологический кризис», проявляясь в ухудшении качества жизни (усиливается загрязнение окружающей природной среды, нарушается устойчивость и снижается биоразнообразие биосферы, ухудшается здоровье и качество жизни человека). Ситуация глобального (планетарного) экологического кризиса требует осмысления новых подходов к выстраиванию взаимодействия природы и общества с учетом реализации глобальной концепции устойчивого и безопасного развития (Рио-де-Жанейро, 1992). Ф.Майор (Генеральный директор ЮНЕСКО) отмечал, что важнейшими факторами решения экологических проблем являются образование и воспитание, от направленности и эффективности которых сегодня во многом зависят перспективы развития человечества [5; 7]. Важнейшим компонентом школьного образования является – экологическое образование. Актуальность экологического образования отражена в ряде документов, в том числе в «Концепции общего среднего экологического образования», где подчеркивается, что экологическое образование официально признано сегодня как одно из приоритетных направлений совершенствования деятельности образовательных систем, а в «Концепции экологического образования для стран СНГ» констатируется, что экологическое образование предназначено «развить и закрепить более совершенные стереотипы поведения людей, направленные на: экономию природных ресурсов; предотвращение неоправданного загрязнения окружающей среды; повсеместное сохранение естественных экосистем; уважение к принимаемым международным сообществом нормам поведения и сосуществования; формирование сознательной готовности к активному личному участию в осуществляемых природоохранных мероприятиях; содействие проведению природоохранных действий». Специалисты считают, что в XXI веке, важной задачей экологического образования, в том числе и школьного, выступает формирование и расширенное воспроизводство экологической культуры (Алексеев С.В., Глазачев С.Н., Горлачев В.П., Захлебный А.Н., Зверев И.Д., Недюрмагомедов Г.Г., Несговорова Н.П., Семчук Н.М., Суравегина И.Т., 23

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Тюмасева З.И., Янакиева Е.К. и др.) [5; 7; 9-10], одним из компонентов которой является – экологическая компетентность. Реализация «компетентностного подхода» позволяет решать типичную школьную проблему, «когда ученики могут хорошо овладеть набором теоретических знаний, но испытывают значительные трудности в деятельности, требующей использования этих знаний для решения конкретных задач или проблемных ситуаций» (Хуторской А.В.). Сегодня в образовательном процессе школы наблюдается противоречие, между необходимостью соблюдения требований ФГОС, касающихся формирования основ экологической культуры (и ее компонента - экологической компетентности), и недостаточной результативностью существующей системы школьного образования, а это выдвигает проблему разработки научно- педагогических условий, по формированию экологической компетентности в учебной деятельности старшеклассников. Краевский В.В. рассматривая значение деятельностного компонента отмечал ценностные ориентиры компетентностного образования, предлагающего взамен запоминания и воспроизведения готовых знаний усилить практическую, деятельностную составляющую процесса обучения. Он считал, что содержание, отражающее социальный опыт, состоит из четырех структурных компонентов: опыта познавательной деятельности (фиксированной в форме ее результатов - знаний); опыта осуществления известных способов деятельности (в форме умений действовать по образцу); опыта творческой деятельности (в форме умений принимать нестандартные решения в проблемных ситуациях) и опыта осуществления эмоционально-ценностных отношений (в форме личностных ориентаций). В этой связи методологически ценной для реализации компетентностного подхода в школьном экологическом образовании является идея Дж. Равена, согласно которой экологическая компетентность, как компонент экологической культуры, будет развиваться в процессе деятельности, осуществляемой в конкретной личностно значимой ситуации. Экологическая культура – это динамическое единство экологических знаний, положительного отношения к ним и реальной деятельности личности в окружающей природе; сложная черта личности, включающая: понимание человеком ценностей правильного поведения в природной среде, осознание природы как национального общественного достояния и умения предвидеть последствия различных воздействий на нее, способность действовать в природе сообразно ее законам (Суравегина И.Т.) [6]. Наиболее полно определение экологической культуры рассматривается в Проекте федерального закона РФ «Об экологической культуре» (№ 90060840-3), где под экологической культурой понимается «неотъемлемая часть общечеловеческой культуры, включающая систему социальных отношений, моральных ценностей, норм и способов 24

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

взаимодействия общества с окружающей природной средой, преемственно формируемая в общественном сознании и поведении людей на протяжении жизни и деятельности поколений непрерывным экологическим образованием и просвещением, способствующая здоровому образу жизни, духовному росту общества, устойчивому социально-экономическому развитию, экологической безопасности страны и каждого человека». Однако, как показывает школьная практика, выпускники общеобразовательной школы не обладают приемлемым уровнем экологической культуры. Вызывает озабоченность несформированность ее отдельных важных компонентов, в частности - деятельностного. Анализ научных публикаций, личный опыт преподавания в общеобразовательной школе позволяет сделать вывод о необходимости реализации компетентностного подхода в образовательном процессе по формированию экологической культуры школьников. Модернизация образования в РФ отражена в «Концепции модернизации российского образования» и связана с реализацией компетентностного подхода, что обусловлено необходимостью повышения качества отечественного образования и сменой образовательной парадигмы, направленной на усиление практической составляющей результатов обучения. «Знаниевый» подход к обучению сегодня уже не способен удовлетворять запросы общества и личности в области получения качественного образования. Компетентностный подход предполагает деятельностный характер (школьного) образования; так же, деятельностный подход служит основой реализации компетентностного подхода. Смысл компетентностного подхода в экологическом образовании, в следующем: «учиться знать» - познавать природу (формирование экологических знаний и умений); «учиться делать» - создание собственных творческих продуктов, реализация учебных экологических проектов; «учиться жить» - сохранение среды обитания; «учиться быть» - выбор жизненного пути, самореализация в процессе экологической деятельности (Ермаков Д.С.). Понятие «competentia» происходит от латинского глагола «competere», что означает «совпадать, подобать». Под компетенцией понимается совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определенному кругу предметов, процессов и необходимых качественно и продуктивно действовать по отношению к ним; под компетентностью - владение, обладание личностью соответствующей компетенцией, включающей ее личностное отношение к предмету деятельности (способность личности к интеграции знаний, умений и навыков, способов их использования в изменяющейся непредсказуемой среде). Одним из постулатов «Концепции общего экологического образования для устойчивого развития» (2007) является формирование компетентности. Рассматривая работы 25

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

посвященные проблемам экологического образования школьников, можно отметить, что в них экологическая компетентность рассматривается, как интегративная характеристика личности, включающая владение экологическими знаниями, практическими умениями и навыками деятельности в рамках экологического императива, творческий опыт разрешения конфликтных экологических ситуаций, ценностное отношение к окружающему миру, ответственность за свои действия и поступки, а также личностные качества человека, обеспечивающие осознанное и экологически обоснованное регулирование природопользования (Игнатов С.Б. и др.) [4]. Быть экологически компетентным – это, «экологически целесообразно действовать в любой сфере жизнедеятельности (учебной, здоровьесберегающей и т.д.) на основе полученных ранее знаний и опыта. Экологическая компетентность включает экологические знания; представления о характере и нормах взаимодействия человека с окружающей средой; представления о природе как важнейшей ценности; готовность, умение решать экологические проблемы; опыт участия в практических делах по сохранению и улучшению состояния окружающей среды; экологически значимые личностные качества (гуманность, эмпатийность, бережливость, «экологическая» ответственность за результаты деятельности). Отличительной чертой экологической компетентности выступает ее реальное проявление в практической эколого-ориентированной деятельности, в конкретной экологической ситуации» (Гагарин А.В., Глазачева А.О., Глазачев С.Н.) [2]. Интерес к изучению сущности экологической компетентности усилился в связи с пониманием того, что решение разномасштабных экологических проблем, существующих в современном мире, невозможно без качественного изменения экологического образования, целью которого является - экологическая культура [7]. Ермаков Д.С. отмечает, что экологическая компетенция большинством исследователей не относится к числу ключевых (необходимых для каждого человека), однако с точки зрения социокультурной приоритетности тех или иных видов общественной деятельности, сохранение жизни и поддержание устойчивости биосферы как глобальной экосистемы, составляющее предмет экологической деятельности, безусловно, имеет высокую значимость [3]. Компетенции отражают возможности старшеклассника (выпускника школы), связанные с его готовностью выполнять определенные виды деятельности в той или иной сфере, и имеют значительный уклон в сторону этических норм социального взаимодействия. Они формируются у обучающегося в процессе образования и освоения им социального опыта человечества и включают его личностные качества, отношение к объекту деятельности и ее результатам. Компетенции выступают в качестве целей школьного 26

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

(экологического) образования, реализуемых в его результатах, и описывают, что должен будет знать и уметь выпускник школы по завершении образовательной программы или ее части. Понятие компетентность, объединяет в себе интеллектуальную и навыковую составляющую образования; в это понятие заложена идеология интерпретации содержания образования, формируемого «от результата» («стандарт на выходе»); компетентность обладает интегративной природой, включающей в себя ряд однородных умений и знаний, относящихся к различным сферам деятельности. Адаптируя предложенную Гершунским Б.С. «образовательную лестницу» личностного восхождения школьников от грамотности к культуре [1], к проблемам экологического образования старшеклассников, можно выделить следующие ее ступени: «экологическая грамотность» (необходимый минимум экологических знаний, практических умений и навыков для организации экологической деятельности) → «экологическая образованность» (экологическая грамотность доведенная до необходимого уровня знаний, умений и навыков, обеспечивающих экологическое мировоззрение определяющее поведение, деятельность) → «экологическая компетентность» (личностные качества и индивидуальные способности старшеклассника, его ответственность, опыт, знания, способы деятельности и умения их реализовывать в конкретной ситуации) → «экологическая культура» (это целостная система, включающая компоненты: когнитивный, эмоционально-эстетический, ценностно-смысловой и деятельностный [7]). В процессе «восхождения» происходит «перевод» имеющихся у личности (старшеклассника) знаний, умений и личного опыта, в - устойчивые взгляды, убеждения и идеалы, которые становятся руководителем его действий, и проявляются в ее практической экологической деятельности. Таким образом, формирование экологической компетентности является необходимым этапом становления экологической культуры выпускников школы и выступает целенаправленным процессом освоения теоретических знаний, практических умений, экологических ценностей, обретения экологических смыслов в ходе экологической деятельности и приобретения на этой основе опыта решения экологических проблем. По мнению Глазачева С.Н., система экологических компетенций личности, представлена следующим образом: - обладает способностью ответственно относиться к природной среде на основе признания её универсальной ценности; - понимает сущность природных пределов современного социально-экономического развития и причины экологического кризиса;

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

- способен оценивать результаты и последствия своей деятельности с точки зрения природосообразности (биосферосовместимости), не нанесения или минимизации вреда природе; - обладает навыками природосообразной деятельности и поведения; - способен эмоционально чувственно воспринимать угрозу разрушения природной среды, проявлять волю к её защите и охране; - обладает потребностью деятельности в сфере экологии и природопользования; - обладает чувством природы, способен воспринимать её величие и красоту; - обладает потребностью общения с природой; - обладает целостным мировоззрением и мироотношением. Ее показателями являются (С.Б. Игнатов, А.О. Глазачева): - осознанность своей социальной функции в новых цивилизационных условиях; - ценностное отношение к окружающему социоприродному миру; - экоцентрическое мировоззрение и экологическое мышление; - готовность следовать нормам экологического императива; - способность понимать информацию в области окружающей среды, правильно ее оценивать и мобилизовать в конкретной экологической ситуации; - владение эколого-правовыми знаниями; - умение моделировать и прогнозировать развитие экологических ситуаций; - умение принимать экологически обоснованные решения и их реализовывать; - умение оценивать их последствия и нести ответственность за свои действия; - обладание навыками разрешения конфликтных экологических ситуаций; - способность адекватно оценивать личное участие в устойчивом развитии общества; - потребность в актуализации личностного потенциала в экологической деятельности. На наш взгляд, основными носителями знаний в сфере рационального природопользования, являются школьники среднего и старшего звена, поскольку, в этот период учащиеся способны к глубокому осознанию важности решения экологических проблем и способны к активной деятельность по их разрешению. Одним из возможных путей решения проблем в сфере экологии является формирование экологической компетентности. Это обеспечит не только получение теоретических знаний и практических умений, но и позволит подготовить школьников к продуктивной экологической деятельности, направленной на улучшение состояния окружающей природной среды. Результативность процесса формирования экологической компетентности старшеклассников дагестанских школ обеспечивается следующим комплексом социально-педагогических условий: 28

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

- создание компетентностной модели применения в образовательном процессе общеобразовательного учреждения регионального курса «Экология Дагестана»; - отобрано содержание учебных разделов курса «Экология Дагестана», служащих основой для формирования экологических компетентностей (интеграция в курсе необходимых знаний других региональных дисциплин) [8]; - определение перечня компетентностей и компетенций, формируемых в процессе учебной деятельности старшеклассников, при изучении соответствующих разделов дисциплины; - создание предметной образовательной среды, стимулирующей постоянный творческий поиск и личностное развитие старшеклассников; - определены виды учебных заданий, формирующих экологические компетентности старшеклассников; - использование традиционных и компетентностно-ориентированных технологий обучения; - развитие положительной мотивационной сферы личности старшеклассника на основе экологических (общечеловеческих и других) ценностей; - обеспечение усвоения экологических знаний в единстве их предметной и операциональной сторон; - обеспечение регулярного контроля и оценки результатов обучения со стороны учителя-предметника. Заключение. Таким образом, экологическая компетентность старшеклассников - это интегративная характеристика личности, определяющая ее способность взаимодействовать в системе «человек - общество - природа», и включающая экологические знания; представления о характере и нормах взаимодействия человека с окружающей средой; представления о природе как важнейшей ценности; готовность, умение решать экологические проблемы; опыт участия в практической экологической деятельности; экологически значимые личностные качества (гуманность, эмпатийность, бережливость, «экологическая» ответственность за результаты деятельности). Литература: 1.Гершунский Б.С. Философия образования для XXI века (в поисках практико- ориентированных образовательных концепций). - М.: Совершенство, 1998. - 608 с. 2.Глазачева А.О., Гагарин А.В., Глазачев С.Н. Экологическая компетентность будущего специалиста в пространстве дизайн-образования. - М., 2011. - 180 с. 3.Ермаков Д.С., Суравегина И.Т. Экологическое образование: от изучения экологии - к решению экологических проблем. - Новомосковск: НФ УРАО, 2005. - 142 с. 29

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

4.Игнатов С.Б., Игнатова В.А. Эколого-правовая компетентность учащихся: пути и средства ее формирования. - Тюмень: Вектор Бук, 2006. - 144 с. 5.Недюрмагомедов Г.Г. Проблемы экологического образования старшеклассников в дагестанской общеобразовательной школе // Известия высших учебных заведений. Северо- Кавказский регион. – 2007. – № 3(139). – С.130-133. 6.Недюрмагомедов Г.Г. Формирование экологической культуры как цель экологического образования старшеклассников // Вестник Ставропольского государственного университета. – 2007. – № 51. – С.105-111. 7.Недюрмагомедов Г.Г. Экологическое образование школьников в учебной деятельности (на материале естественнонаучных дисциплин): автореферат дис. канд.пед.наук: 13.00.01. – Махачкала, 2008. – 22 с. 8.Недюрмагомедов Г.Г., Багирова И.А. Экология Дагестана (Западный Прикаспий): 9 класс: Учебное пособие для 9-х (10-х) классов общеобразовательных учреждений. – Махачкала: АЛЕФ (ИП Овчинников М.А.), 2014. – 266 с. 9.Несговорова Н.П., Ионина Н.Г., Охапкина Е.Н. Методика экологического образования школьников. - Курган, 2004. - 113 с. 10.Янакиева Е.К. Методологически основи на екологическото възпитание. // Педагогика. - 2002. - Кн.4. - С.18-28.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Chronotype: photoperiod at birth, gender and age

Yoanna Simeonova1, Simona Valkova1, Elis Vasfi1, Masha Radoslavova1*, Karamfil Kalchev1

1 Shumen University “Episkop Konstantin Preslavski", Faculty of Natural Sciences, Department of "Biology", 115,"Universitetska”str. 9700 Shumen, Bulgariа *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Introduction: Chronotype has an effect on preference for sleep and activity for a period of about twenty-four hours (24h.). Based on that there are: 3 fundamental chronotypes: morning, intermediate and evening. The chronotype is determined genetically, but it has influence on a set of factors: biological (age and gender), ecological (exposure to light), social (working time) and others. Object: Research about influence of photoperiod at birth, gender and age on chronotype. Material and methods: A survey was carried out at the end of 2017 and the beginning of 2018 with 132 participants (91 females and 41 males) aged between 18 and 85 years, classified in three age groups. A questionnaire of Horn-Ostberg, modified by Stepanova, was used for the purpose. The research is based on participants’ self-assessment about preferable sleeptime, their physical and brain activities, etc. Results: The following distribution of chronotypes was found: the intermediate chronotype has the highest percentage with 46.21%, followed by the morning chronotype with 42.42% and the evening chronotype with 11.36%.The percentage of the participants with morning chronotype increases with age (from 27.38% in young age, 57.58% in middle age to 93.33% in old age) and the percentage of the participants with morning chronotype decreases (from 17.86% at young age to 0% at maturity and old age). The results show that most females are morning chronotype with 43.96% and less are males with 39.02%. Also, most males are evening chronotype – 14.63% in comparison with females – 9.89%. Our results correspond to previous research with the exception of influence of photoperiod at birth. The higher percentage of evening chronotype is only during the months with long photoperiod – 46.67%, not at the time of growing photoperiod (unlike other research, in which increasing period is also) and morning chronotype only during months with short photoperiod – 21.43% (unlike other research, in which decreasing period is also given).

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Conclusion: Contemporary way of life often imposes a working schedule, which is in conflict with every person’s chronotype. The discrepancy between biological and social time is known as “social jetlag”, which has an effect on self-confidence, working capacity and a person’s health. Keywords: Chronotype, photoperiod, gender, age Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018. Note: Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi – EOOS, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Biological effects of melatonin in the human body

Yoanna Simeonova1, Simona Valkova1, Elis Vasfi1, Ralitsa Andreeva1, Ivanka Raikova1, Masha Radoslavova1*, Karamfil Kalchev1

1 Shumen University “Episkop Konstantin Preslavski", Faculty of Natural Sciences, Department of "Biology", 115,"Universitetska”str. 9700 Shumen, Bulgariа *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Melatonin is a hormone that ensures the adaptation of endogenous biorhythms to constantly changing environmental conditions. In the human body, melatonin is synthesized by the irreplaceable amino acid – tryptophan, passing through serotonin in the course of biochemical transformations. It participates in neuroimmunoendocrine regulation in the body, because it is synthesized not only in the epiphysis, but also in a number of other tissues and organs. Melatonin provides its biological effects by activating specific membrane, nuclear receptors, or by direct interaction with intracellular enzymes and proteins. The aim of this study is to present modern scientific ideas about the biological effects of melatonin. It is known that melatonin is involved in the regulation of circadian and seasonal rhythms, as well as reproductive functions. Today there are sufficient data for the antioxidant, anti- inflammatory, immune stimulatory, anti-stress and oncostatic action of melatonin. The review shows a broad spectrum of action of melatonin, which is very important for maintaining the homeostasis of the human body.

Keywords: Melatonin, melatonin secretion, melatonin receptors, biological rhythms

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Yoanna Simeonova, Simona Valkova, Elis Vasfi – EOOS, bachelor student; Ralitsa Andreeva – Biology and physics, bachelor student; Ivanka Raikova – Biology and chemistry, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Menopause and therapeutic approaches to controlling menopausal symptoms

Jordanka Mihaylova1, Nely Ermenlieva2*, Krasimira Laleva3

1Educational sector Medical Laboratory Assistant, Medical College – Varna 2Department of Preclinical and Clinical Sciences, Medical University – Varna 3Department of Social Medicine and Organisation of Health Care, Medical University – Varna *Email: [email protected] to Contents

Abstract Introduction. Menopause is associated with both permanent interruptions of menstruation and reproductive functions in a female organism as a result of the loss of ovarian follicular activity. In order to confirm its occurrence it is important to be observed a lack of menstruation (amenorrhea) for 12 consecutive months without the presence of any other obvious physiological or pathological reason. Aim. The aim of this scientific paper is to provide a brief overview of symptoms and therapeutic approaches associated with menopause. Material and methods. A documentary method is used to conduct a literature review of research papers and clinical trials. Symptoms. The transition to menopause plays a significant role in etiology of symptoms including hot flashes, night sweats, mood swings, sleep disorders and sexual dysfunction. The following symptoms are due to hormonal aberrations that occurred during the transition. Menopause is associated with a syndrome known as genital-urinary menopausal syndrome a complex of pathological chronic, progressive manifestations both vulvovaginal and sexual related to the lower part of the urinary tract. Therapeutic approaches. Hormone replacement therapy includes the use of female hormones (estrogen and progesterone) to control the symptoms of menopause and aging. There is a wide variety of preparations available in pharmacy network for estrogen therapy in different forms – pills, patches, tablets for vaginal administration, etc. Natural therapy. Natural therapy for menopausal symptoms includes herbal products, other plant products and non-supplements. Some patients receive only natural therapy, while others use it as a supplement to the main treatment. Conclusion. Menopause is a natural stage in the aging process of female organism. Nevertheless, the onset of hormonal changes leads to the development of symptoms that could significantly affect the quality of life among women in menopausal age. We consider that

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 successful recognising of the symptoms in transition to menopause and increased awareness of adult treatment approaches by the adult woman would significantly affect women`s health and social well-being.

Менопауза и терапевтични подходи за овладяване на менопаузална симптоматика Йорданка Михайлова1, Нели Ерменлиева2, Красимира Лалева3

1 – УС Медицински лаборант, Медицински колеж-Варна 2 – Катедра Предклинични и клинични науки, Медицински университет-Варна 3 - Катедра Социална медицина и организация на здравеопазването, Медицински университет- Варна

Резюме

Въведение. Mенопаузата се асоциира с окончателно прекъсване на менструацията и преустановяване на репродуктивните функции в женския организъм, в резултат на загубата на яйчникова фоликуларна дейност. За потвърждаване на нейното настъпване е необходимо да липсва менструация (аменорея) в продължение на 12 последователни месеца, без наличие на друга очевидна физиологична или патологична причина.

Цел. Целта на настоящата разработка е да представи кратък преглед на симптомите и терапевтичните подходи, свързани с периода на менопауза.

Материали и методи. Използван е документален метод за провеждането на литературна справка с обзорни научни статии и клинични проучвания.

Симптоми. Преходът към менопауза играе важна роля в етиологията на симптоми като горещи вълни, нощно изпотяване, промени в настроението, нарушения на съня и сексуална дисфункция. Те се дължат на хормоналните аберации, настъпили по време на прехода. Менопаузата се асоциира и с проява на т.нар. генито-уринарен менопаузален синдром, представляващ комплекс от патологични хронични, прогресивни прояви, както вулвовагинални и сексуални, така и свързани с долната част на уринарния тракт.

Терапевтични подходи. Хормон заместителната терапия включва прием на женски хормони (естроген и прогестерон) за лечение на симптомите на менопауза и стареене. Във фармацевтичната мрежа е достъпно голямо разнообразие от препарати за

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

естрогенна терапия в различни форми - хапчета, лепенки, таблетки за вагинално приложение и др. Природната терапия на симптомите на менопауза включва билкови продукти, други растителни продукти и нерастителни добавки. При част от пациентите е налице прием само на природна терапия, а други я използват като допълваща към основното лечение.

Заключение. Менопаузата е естествен етап от процеса на стареене на женския организъм. Въпреки това, настъпващите хормонални промени водят до развитие на симптоматика, която би могла значително да повлияе качеството на живот на жената в менопаузална възраст. Смятаме, че успешното разпознаване на симптомите в прехода към менопауза и повишената информираност относно прилаганите терапевтичните подходи от страна на жената в зряла възраст би повлияло значително нейното здраве и социално благополучие.

Въведение

Mенопаузата (климактериум, климакс) се асоциира с окончателно прекъсване на менструацията и преустановяването на репродуктивните функции в женския организъм, в резултат на загубата на яйчникова фоликуларна дейност. Менопаузата е част от процеса на стареене на жената. За потвърждаване на нейното настъпване е необходимо да липсва менструация (аменорея) в продължение на 12 последователни месеца, без наличие на друга очевидна физиологична или патологична причина. Адекватен независим биологичен маркер за доказване на настъпила менопауза в женския организъм не е открит към момента (Sherman, 2005; CDC, 2017).

Материали и методи. Използван е документален метод за провеждането на литературна справка с клинични проучвания и обзорни научни статии.

Eтапи. Най-често първите симптоми на менопауза се проявяват на възраст между 48 и 55 години (средната възраст 50-51 години). Менопаузата, настъпила преди 40-годишна възраст се определя като преждевременна. Периодът, при който нивата на естроген в кръвта постепенно, но необратимо намаляват се означава като перименопауза или пременопауза. Начало на същинската менопауза се приема при липса на менструация в продължение на една година. Постменопаузата е период, настъпващ когато флуктуациите в секрецията на естроген 36

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

отшумят и нивата на половия хормон в кръвта достигнат постоянни стойности, много по- ниски отколкото са били в репродуктивна възраст.

Симптоми. Промените и симптомите могат да започнат няколко години преди навлизане в менопауза. Преходът към менопауза играе важна роля в етиологията на симптоми като горещи вълни, нощно изпотяване, вагинално кървене и вулвовагинална атрофия (NIH, 2005). Промени в настроението (Schmidt, 2005), нарушения на съня (Freedman, 2005) и сексуална дисфункция (Dennerstein et al., 2005) също са често докладвани и може да се дължат на хормоналните аберации, настъпили по време на прехода. Най-често изявената симптоматика, асоциирана с периода на менопауза, е представена на Фигура 1.

Фигура 1. Симптоми, свързани с навлизане в менопауза Промяна в менструацията – по отношение на продължителността, обилност на кървене, интервал между две менструации Топли вълни и/или нощно изпотяване Проблеми със съня Вагинална сухота Промени в настроението Намалено окосмяване по скалпа Увеличено окосмяване по лицето Затруднения в когнитивните функции (концентрация)

Влагалището, вулвата, вестибюла, големите и малки срамни устни и участъци от пикочния мехур имат висока концентрация на естрогенни рецептори и следователно те са силно чувствителен биологичен индикатор на серумните нива на тези хормони при жените. Естрогенната загуба при жените в постменопауза предизвиква вулвовагинална дисфункция, генерирайки намаляване на вагиналните лактобацили и повишаване на стойностите на рН, което води до появата на пикочо-полови симптоми, като вагинална сухота, пруритус, диспареуния и други уринарни симптоми (Smith, 1993; Al-Baghdadi & Ewies, 2009; Archer, 2010; Palacios et al., 2015). Менопаузата се асоциира и с проява на т.нар. генито-уринарен менопаузален синдром, по-рано известен като вулвовагинална атрофия, атрофичен вагинит или урогенитална атрофия. Представлява комплекс от патологични хронични, прогресивни прояви, както вулвовагинални и сексуални, така и свързани с долната част на уринарния тракт. Началото им е следствие от клинично състояние на хипоестрогенност. Синдромът или 37

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

факторите му се проявяват при приблизително 15% от жените в пременопауза и 40-54 % от жени в постменопауза (Portman & Gass, 2014; Gandhi et al., 2016). На Фигура 2 са представени признаци и усложнения, свързани с генито-уринарния менопаузален синдром.

Фигура 2. Генитални, урологични и сексуални прояви на генито-уринарен менопаузален синдром Генитални Признаци и симптоми Усложнения вагинална/тазова болка и натиск лабиална атрофия сухота вулварна атрофия и поява на лезии възпаление/парене атрофия на бартолиновите жлези повишена чувствителност интравагинално отдръпване на уретрата сърбеж алкално рН намален тургор и еластичност намалени вагинални и цервикални секрети супрапубична болка пролапс на тазовите органи левкорея (вагинално течение) пролапс на вагиналния свод екхимоза (малки кръвоизливи) вагинална стеноза еритема вътрешна стеноза изтъняване/почерняване на интимното

окосмяване изтъняване/бледност на вагиналния епител бледа вагинална лигавица сливане на малките срамни устни леукоплакия на вагиналната лигавица наличие на петехии Урологични Признаци Усложнения промени в честотата на позивите съдова исхемия на тригона стрес/спешна инконтиненция меатална стеноза дизурия цистоцеле и ректоцеле ноктурия уретрален пролапс повтарящи се инфекции на пикочните уретрална атрофия пътища

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

хематурия уретрален полип или карункул маточен пролапс Сексуални Признаци и симптоми загуба на либидо загуба на възбуда вагинална сухота болка в таза кървене по време на полов акт диспареуния (болезнен полов контакт)

По данни на Freeman (2010) хормоналните промени в менопаузалния преход са свързани и с възникването на симптоми на депресия. Жените с история на депресия са приблизително пет пъти по-склонни да имат диагноза тежка депресия в менопаузалния преход, докато жените, които нямат история на депресия, са два до четири пъти по-склонни към депресивни епизоди (Freeman, 2010). По данни на Sánchez-Rodríguez et al. (2012) менопаузата е основният рисков фактор за оксидативния стрес в допълнение към известните симптоми. Хормонозаместителна терапия (ХЗТ) ХЗТ включва прием на женски хормони (естроген и прогестерон) за лечение на симптомите на менопауза и стареене. Във фармацефтичната мрежа е достъпно голямо разнообразие от препарати за естрогенна терапия в различни форми - хапчета, лепенки, таблетки за вагинално приложение и др. Най-добрият вид ХЗТ зависи от здравословното състояние, изявената симптоматика и личните предпочитания на пациента. По данни на “The North American Menopause Society“ асоциацията подкрепя инициирането на хормонална терапия в периода на менопауза за лечение на симптоми, свързани с менопаузата и за предотвратяване на остеопорозата при жени с висок риск от фрактури. Проведените от тях клинични проучвания отчитат по-благоприятно съотношение полза: риск при естрогенната терапия в сравнение с естроген-прогестероновата терапия. При последната се отчита по-ранна поява на повишен риск от рак на гърдата, поради което се препоръчва терапията да се прилага с максимална продължителност от 3 до 5 години. В този смисъл естрогенната терапия позволява по-голяма гъвкавост при удължаване на продължителността на употреба (North American Menopause Society, 2012). Ползи и рискове от хормонозаместителната терапия

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Необходимо е ХЗТ да се прилага само при специфични показания и лечението да се провежда с най-ниската ефективна доза. Препоръчва се нуждата от употреба на хормони да се преразглежда всяка година при пациента, като се имат предвид новите познания и настъпилите изменения в индивидуалните рискови фактори - ползите от лечението трябва да надвишават рисковете (Hickey et al., 2005). Показания за прилагане на ХЗТ: намаляване на умерени до тежки вазомоторни симптоми предпазване от ендометриална хиперплазия урогенитални симптоми (системен или вагинален естрогенен препарат) ниско либидо (ХЗТ в комбинация с андрогени) риск от фрактури (Felson et al., 1993) риск от развитие на колоректален карцином (Calle et al., 1995) за подобряване на вербалната памет, внимание, мисловните и речеви способности (LeBlanc et al., 2001) Здравни рискове при прилагане на ХЗТ: повишен риск от инсулт повишен сърдечносъдов риск повишен риск за възникване на венозни тромбемболии (Rossouw et al., 2002) повишен риск от рак на гърдата Алтернативна или допълваща природна терапия (ПТ) ПТ на симптомите на менопауза включва билкови продукти, други растителни продукти и нерастителни добавки. Част от пациентите използват само ПТ, а други използват ПТ като допълваща към основното лечение. ПТ е безопасна в повечето случаи, но трябва да се има предвид, че част от препаратите могат да повлияят действието на други лекарства. Заключение. Менопаузата е естествен етап от процеса на стареене на женския организъм. Въпреки това, настъпващите хормонални промени водят до развитие на симптоматика, която би могла значително да повлияе качеството на живот на жената в менопаузална възраст. Смятаме, че успешното разпознаване на симптомите в прехода към менопауза и повишената информираност относно прилаганите терапевтичните подходи от страна на жената в зряла възраст би повлияло значително нейното здраве и социално благополучие. Литература: 1. Al-Baghdadi O., A. Ewies. Topical estrogen therapy in the management of postmenopausal vaginal atrophy: an up-to-date overview. Climacteric. (2009) 12:91–105. 40

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

2. Archer D. Efficacy and tolerability of local estrogen therapy for urogenital atrophy. Menopause. (2010) 17:194–203. 3. Centers for Disease Control and Prevention. Women’s reproductive health. (2017) https://www.cdc.gov/reproductivehealth/womensrh 4. Dennerstein L., H. Burger, J. Guthrie. Sexuality. Am J Med. (2005) 118:59–63. 5. Freedman R. Hot flashes (behavioral treatments, mechanisms, and relation with sleep). Am J Med. (2005) 118:124–130. 6. Freeman W. Associations of depression with the transition to menopause. Menopause. (2010) 17(4):823-827. 7. Gandhi J., A. Chen, G. Dagur, Y. Suh, N. Smith, B. Cali, S. Ali Khan. Genitourinary syndrome of menopause: an overview of clinical manifestations, pathophysiology, etiology, evaluation, and management. American Journal of Obstetrics & Gynecology. (2016):704- 711. 8. Hickey М,. S. Davis, D. Sturdee. Treatment of menopausal symptoms: what shall we do now?. The Lancet. (2005) 366(9483):409-21. 9. LeBlanc К., K. Janowsky, B. Chan, K. Nelson. Hormone replacement therapy and cognition: systematic review and meta-analysis. JAMA. (2001) 285(11):1489-1499. 10. NIH State of the Science Panel. National Institutes of Health State-of-the-Science Conference statement (management of menopause-related symptoms). Ann Intern Med. (2005) 142:1003–1013. 11. Palacios S., A. Mejia, J. Neyro. Treatment of the genitourinary syndrome of menopause. Climacteric. (2015) 18(1):23–29. 12. Portman D., M. Gass. Vulvovaginal atrophy terminology consensus Conference Panel. Genitourinary syndrome of menopause: new terminology for vulvovaginal atrophy from the International Society for the Study of Women's Sexual Health and the North American Menopause Society. Menopause. (2014) 21:1063. 13. Rossouw К., G. Anderson, R. Prentice et al. Risks and benefits of estrogen plus progestin in healthy postmenopausal women: principal results from the Women’s Health Initiative randomized controlled trial. JAMA. (2002) 288:321-333. 14. Sánchez-Rodríguez M., M. Zacarías-Flores, A. Arronte-Rosales, E. Correa-Muñoz, V. Mendoza-Núñez. Menopause as risk factor for oxidative stress. Menopause. (2012) 19(3):361–367. 15. Schmidt P. Mood, depression, and reproductive hormones in the menopause transition. Am J Med. (2005) 118:54–58. 16. Sherman S. Defining the menopausal transition. Am J of Med. (2005) 118(12B):3S–7S. 41

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

17. Smith P. Estrogens and the urogenital tract studies on steroid hormone receptors and a clinical study on a new estradiol releasing vaginal ring. Acta Obstet Gynecol Scand Suppl. (1993) 157:1–26. 18. The North American Menopause Society. The 2012 Hormone Therapy Position Statement of The North American Menopause Society. Menopause. (2012) 19(3):257–271. 19. Calle К., K. Miracle-McMahill, K. Thun, K. Heath. Estrogen replacement therapy and risk of fatal colon cancer in a prospective cohort of postmenopausal women. J Natl Cancer Inst. (1995) 87:517-523. 20. Felson D., Y. Zhang, M. Hannan, D. Kiel, P. Wilson, J. Anderson. The effect of postmenopausal estrogen therapy on bone density in elderly women. N Engl J Med. (1993) 329:1141-1146.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster session Section “Agriculture ecology”

Challenges to the future of organic agriculture – Kremena Nikolova

Truffle-black diamond. Outlook for a successful business – Plamen Chamurliyski, Gergana Georgieva The magic fruit Goji Berry – Magdalena Koleva, Violeta Tzvetanova

Saffron (red gold) – an exquisite spice, coloring agent, a magical elixir with many healing qualities – Albena Ivanova, Dimitrichka Kircheva

Urban Argiculture - alternative way of producing fresh food – Mladen Subev, Mariya Kaschieva

Roof gardens - creating new living spaces – Elis Nedzhib, Mariya Kaschieva

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Challenges to the future of organic agriculture

Kremena Nikolova1

1Faculty of Natural Sciences, Konstantin PreslavskyUniversity of Shumen “, 115 Universitetska str., Bulgaria e-mail: [email protected]

to Contents

Abstract The farm agriculture has reached an unprecedented development on a global scale. Organic farming is considered as an opportunity to reduce the negative impact of agriculture on the environment. The purpose of this study is to look at the main topics that are important to the future of organic farming.In this review we will summarize and discuss the principles, productivity, impact on biodiversity and the importance of organic production for the human health.

Keywords: Organic agriculture, productivity, human health, biodiversity

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Kremena Nikolova – Plant protection, bachelor student.

Въведение Основна грижа за човешките общества е снабдяването с храни, текстил и други ресурси с растителен и животински произход (Norse & Tschirley, 2003; Kristiansen & Taji, 2006). Днес, сред основните предизвикателства пред обществото са производството на достатъчно храна за нарастващото население и опазване на природните ресурси (Migliorini & Wezel, 2017). Конвенционалното земеделие се фокусира върху постигането на максимални добиви от определена култура чрез увеличаване на хранителни вещества и чрез отстраняване на вредители, болести и плевели (IFOAM, 2017). С увеличаването на селскостопанската продукция, нараства и отрицателното въздействие върху околната среда. Неблагоприятно влияние оказват парниковите газове като въглероден диоксид, метан и азотен оксид, торове, пестициди, прекомерната употреба и засушаване на влажните зони, загубата на биологично и екологично разнообразие (Norse & Tschirley, 2003; Kristiansen & Taji, 2006). Очаква се при биологичното производство да се опазва биологично разнообразие като се прилагат екологични земеделски методи и използването на естествени процеси (Krol, 2017). В органичното земеделие, понякога наричано биологично или екологично земеделие, подходът 44

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

е холистичен: производство на стоки с високо качество чрез опазване на природните ресурси (Reganold & Wachter, 2016; IFOAM, 2017). В началото на 21 век, отношението към органичното земеделие е било скептично (Reganold & Wachter, 2016). Емблематични за това са думите на американския секретар по земеделието през 1971 г. Ърл Бут: "Преди да се върнем към биологичното земеделие в тази страна, някой трябва да реши кои 50 милиона американци ще оставим да гладуват" (Reganold & Wachter, 2016). През последните 15 години в много части на света нараства дела на органичното земеделие. Въпреки това, то обхваща само около 4% от общата земеделска земя в Европа (de Pontie и съавт., 2012). Целта на настоящото изследване е да се представят някои от темите, които са важни за бъдещето на биологичното земеделие. Биологичното земеделие е много повече от отказването от агрохимикали (IFOAM, 2017). То е цялостна система на селскостопанска продукция, която насърчава и подобрява здравето на организмите (от най-малките в почвата до хората) и здравето на агроекосистемите, включително биоразнообразието, биологичните цикли и биологичната активност на почвата (Kristiansen & Taji, 2006; Birkhofer и съавт., 2008; Reganold & Wachter, 2016). Това се постига, като се комбинират агрономични, традиционни земеделски методи с модерни земеделски технологии (Kristiansen & Taji, 2006; Reganold & Wachter, 2016). Принципите, на които се основава органичното земеделие условно се делят на общи и практически (Таблица 1), (IFOAM, 2017).

Таблица 1.Принципи на органичното земеделие (IFOAM, 2017) На общо ниво На практическо ниво 1. Подобряване и поддържане на 1. Поддържане и увеличаване на дългосрочното природата и агроекосистемата; плодородие на почвата; 2. Избягване прекомерната 2. Подобряване на биологичните цикли във експлоатация и замърсяването на фермата,и по-специално на хранителните; природните ресурси; 3. Осигуряване на азот чрез интензивно 3. Намаляване на консумацията на използване на азотни фиксиращи растения; невъзобновяеми енергийни 4. Разнообразие от сортове растения и животински източници и ресурси; видове, съобразени с местните условия; 4. Произвеждане на достатъчно 5. Животновъдството да е съобразено с нуждите количество здравословни и на животните; висококачествени храни; 6. Забраняване на синтетични химически торове, 5. Осигуряване на адекватна растителна защита, хормони и регулатори на възвръщаемост в безопасна и растежа;

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

здравословна работна среда; 7. Забраняване на генетичното инженерство и 6. Признаване на местното неговите продукти; познание и традиционната 8. Забраняване на синтетични или вредни методи, земеделска система. помощни средства за обработка и съставки в хранителната промишленост.

Прилагането на тези принципи гарантира по-ниско въздействието върху околната среда в сравнение с традиционното земеделие (Birkhofer и съавт., 2008). Очаква се, че широкообхватното преминаване към биологично земеделие може да доведе до увеличаване на видовете таксони с 30% (Bengtsson и съавт., 2005, Hole и съавт., 2005). Например, увеличаване на почвената микробна биoмаса с 10-26% (Fraser и съавт.,1988), нарастване на броя дъждовни червеи на квадратен метър (Reganold и съавт., 1993), два пъти по-висока плътност на пеперуди, които не са вредители (Feber и съавт., 1997) и др. Производството на висококачествена продукция допринася за превантивното здравеопазване и благополучие на населението. Биологичните храни, като продукт на биологичното земеделие, съдържат много повече витамини и минерали в сравнение с произведенитечрез конвенкционалните методи (Krol, 2016). Употребата им може да намали риска от алергични заболявания, наднормено тегло и затлъстяване. Много проучвания са показали, че потребиталите на биологични храни страдат по-рядко от хипертония, диабет и сърдечно-съдови заболявания. При майките, които са употребявали храни, произведени по конвенкционален начин по време на бременността се наблюдават повече заболявания при децата, в сравнение с тези които са използвали органични храни. И не на последно място при биологичното земеделие работниците не са изложени на опасни изпарения на пестициди и химикали (Mie и съавт., 2017). Според IFOAM (2017) друго важно предимство на биологичното земеделие в сравнение с конвенционалното селско стопанство са опазване на почвата и поддържане на почвеното плодородие. Интензификацията на обработваемите площи оказва негативно влияние върху биоразнообразието (Robinson & Sutherland, 2002; Tilman и съавт., 2002), чистотата на продукцията, околната среда и съответно влиянието й върху здравето на хората и животните. Поради това често се приема, че негова алтернатива е биологичното земеделие (Macfayden и съавт., 2009). Обаче, недостатък на органичното земеделие е ниската производителност (Borlaug & Dowswell, 1994).Системите за органично земеделие изискват повече земя, за да произвеждат същото количество храна (Kirchmann и съавт., 2016). Добивът зависи до голяма 46

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

степен от природните условия и плодовитостта на почвата. Това поставя проблема за изхранването населението само с биологична храна. За да е възможно това, производството трябва да се увеличи с 50% до 2050г. По-устойчивото производство на достатъчно храна и влакна за нарастващото население е едно от най-големите съвременни предизвикателства. Прогнозите за ръста на населението и осъзнаването, че обработваемата земя е ограничен ресурс в световен мащаб, показват, че интензификацията на селскостопанското производство върху съществуващата обработваема земя е начинът да се получи достатъчно храна. Осигуряването на необходимото количество храна е възможно чрез превръщането на ливади и пасища в земеделски земи (Kirchmann и съавт., 2016; Muller и съавт., 2017). Това ще ограничи животновъдството и предлагането на животински продукти, и ще се намали консумацията им от човека (Muller и съавт., 2017). Също така нуждата от допълнителна земя поставя под въпрос значението на биологичното земеделие за опазване на биологичното разнообразие (Green и съавт., 2005; Hole и съавт., 2005). Според Borlaug (2006) през периода от 1950 г. до 2000 г. чрез технологии, увеличаващи добивите са опазени 1.1 милиарда хектара гори и естествени екосистеми (Erisman и съавт., 2008). Поради това, остава открит въпроса дали превръщането на обработваемата земя в биологично управлявани полета и допълнителната трансформация на природната земя е по-полезно за качеството и количеството на местообитанията в сравнение с конвенционалното земеделие (Kirchmann и съавт., 2016). Друг подход е повишаване на почвеното плодородие и осигуряването на необходимото количество храна чрез ротация на културите. Доказано е, че бобовите култури обогатяват почвата и подпомагат естественото им плодородие. Комбинацията от тези два метода е възможност за изхранване на населението единствено с храни произведени по биологичен път. Положителното въздействие на редуването на културите зависи от редица фактори - почвено-климатични условия, вид и сорт и технологии на отглеждане. За да се постигне максимален агротехнически, стопански и икономически ефект от съществено значение е всяка култура, особено основната, да се отглежда след най-добрите за нея предшественици (Migliorini & Wezel, 2017). Разработването на устойчиви хранителни системи е дългосрочна цел на няколко междуправителствени организации (Mie и съавт., 2017). Политиките за подобряване на екологичната устойчивост на селското стопанство, включват финансови стимули за регенериране на загубите, ограничаване на броя на използваните пестициди, наказания за замърсяване на водите и финансиране за изследвания за подобряване ефективността на почвеното плодородие (Kristiansen & Taji, 2006). Три практики се определят като особено полезни за запазване на биологичното разнообразние (Hoke и съавт., 2016): 47

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

1. Забрана за употребата на химически пестициди и неорганични торове, с което ще се избегне отрицателното им въздействие както върху културните растения, така и върху безгръбначните и гръбначни животни в агроекосистемата. 2. Управление чрез подходящи методи на нестопанските местообитания и полета, което ще увеличи разнообразието и изобилието на растенията, насекомите, птиците и бозайниците. 3. Комбинираното земеделие вероятно ще повлияе положително върху биологичното разнообразие на земеделските земи чрез осигуряването на по-голяма хетерогенност на местообитанията в различни времеви и пространствени мащаби в ландшафта.

Литературa: Bengtsson, J., J. Ahnstrom,A. Weibull, The effects of organic agriculture on biodiversity and abundance: a meta-analysis, Journal of Applied Ecology, (2005) 42 (2): 261-269. Birkhofer, K., T. Bezemer, J. Bloem, M. Bonkowsk,S. Christensen, D. Dubois, F. Ekelund, A. Fließbach, L. Gunst, K. Hedlund, P. Mäder, J. Mikola, C. Robin, H. Setälä, F. Tatin-Froux, W. H. Van der Putten, S. Scheu Long-term organic farming fosters below and aboveground biota: Implications for soil quality, biological control and productivity. Soil Biology and Biochemistry, (2008) 40(9): 2297-230. Bolliger, J., H. Lischke, D.G. Green, Simulating the spatial and temporal dynamics of landscapes using generic and complex models, Ecological Complexity,(2005) 2(6):107-116. Bourlag, N.E., C.R. Dowswell, Feeding a human population that increasingly crowds a fragile planet, 15th World congress of Soil Science, July 10-16 (1994) Acapilco, Mexico Borlaug, N.E., In the Search of an African Green Revolution, 2006 de Ponti, T., B. Rijk, M.K. van Ittersum, The crop yield gap between organic and conventional agriculture,Agricultural Systems, (2012) 108:1-9. Erisman, J.W., A. Bleeker, A. Hensen, A. Vermeulen, Agricultural air quality in Eroupe and the Future perspectives,Atmospheric Environment, (2008) 42 (5):3209-3217. Feber,R., L.G. Firbank, P.J. Johnson, D.W. Macdonald, The effects of organic farming on pest and non-pest butterfly abundance, Agriculture, Ecosystems and Environmen, (1997) 64:133- 139. Fraser, H., M. E. Bruce, A. Chree, I. McConnell, G. A. H. Wells, Transmission of bovine spongiform encephalopathy and scrapie to mice, Journal of General Virolog, (1988) 73:1891-189. Green, R.E., S.J. Cornell, J.P.W Scharlemann, A. Balmford, Farmind and the Fate of Wild Nature, Science, (2005) 307(5709): pp. 550-555

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Holden,P.A., J.L.Gardea-Torresdey, F. Klaessig, R.F. Turco, M. Mortimer, K. Hund-Rinke, E.A. C. Hubal, D. Avery, D. Barceló, R. Behra, Y. Cohen, L. Deydier-Stephan, P. L. Ferguson, T.F. Fernandes, B.H. Harthorn, W. M. Henderson, R.A. Hoke, D. Hristozov, J. M. Johnston, A.B. Kane, L. Kapustka, A.A. Keller, H.S. Lenihan, W. Lovell, C.J. Murphy, R.M. Nisbet, E.J. Petersen, E.R. Salinas, M. Scheringer, M. Sharma, D.E. Speed, Y. Sultan, P. Westerhoff, J.C. White, M.R. Wiesner, E.M. Wong, B. Xing, M. S. Horan, H.A. Godwin, A.E. Nel, Considerations of Environmentally Relevant Test Conditions for Improved Evaluation of Ecological Hazards of Engineered Nanomaterials, Enviromental Science & Technology, (2016) 50(12): pp.6124-6145 Hole, D., I.H. Alexander, A.D. Evans, P.V. Grice, A.J. Perkins, J.D. Wilson, Does organic farming benefit biodiversity?, Biological Conservation, (2005) 122:113-130. IFOAM, Principles of organic agriculture, 2017, https://www.ifoam.bio/en Kirchmann, H., M.A. Bolinder, L. Bergström, G. Börjesson, T. Kätterer, Flaws and criteria for design and evaluation of comparative organic and conventional cropping systems,Field Crops Research, (2016) 186(11):99-106. Kristiansen, P.,Taji, Overview of organic agriculture. In: Organic Agriculture: A Global Prespective, Edited by Paul Kristiansen, Acram Taji and John ReganoldPublished by CSIRO PUBLISHING, 2006. Król, M., Organic farming in Poland, World Scientific News, (2016) 48:247-253. Macfayden, S., R. Gibson, A. Polaszek, R.J. Morris, P.G. Craze, R. Planque, W.O.C. Symondson, J. Memmott, Do differences in food web structure between organic and conventional farms affect the ecosystem service of pest control?, Ecology letters, (2009) 12 (3): 229-238 Mie, A., H. Andersen, S. Gunnarsson, Johannes Kahl, E. Kesse-Guyot, E. Rembiałkowska, G. Quaglio, P. Grandjean, Human health implications of organic food and organic agriculture: a comprehensive review, Environmental Health, (2017) 16:111. Migliorini, P., A. Wezel, Converging and diverging principles and practices of organicagriculture regulations and agroecology, Agronomy for Sustainable Development, (2017) 37:63. Muller A., C. Schader, N. El-HageScialabba, J. Brüggemann, A. Isensee, K. Erb, P. Smith, P. Klocke, F. Leiber, M. Stolze, U. Niggli, Strategies for feeding the world more sustainably with organic agriculture,Nature communication, (2017) 8:1290. Norse, D., J. Tschierley, Agriculture and the environment: changing pressures, solutions and trade-offs. In: Bruinsma, J. (ed.) World Agriculture: Towards 2015/2030. An FAO Perspective.Earthscan Publications and Food and Agriculture Organization of the United Nations, London.(2003) pp. 331-356.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Reganold, J.P., J.M. Wachter, Organic agriculture in the twenty-ﬁrst century, Nature plans, (2016) 15221. Reganold, J.P., A.S. Paimer, J.C. Lockhart, A.N. Macgregor, Soil quality and financial performance on biodynamic and conventional farms in New Zealand,Science,(1993) 260:344-349. Robinson, R., W.J. Sutherland, Post‐war changes in arable farming and biodiversity in Great Britain, Journal of Applied Ecology, (2002) 39 (6):157-176. Tilman, D., K.G.Cassman, P.A. Matson,R. Naylor, S. Polasky, Agricultural sustainability and intensive production practices,Nature, (2002) 418(8): 671-677.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Truffle-black diamond. Outlook for a successful business

Plamen Chamurliyski1*, Gergana Georgieva1

1University of Shumen, College Dobrich, Department “Crop Science and Plant Protection”, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Truffles have been known as gift from Earth from ancient times. There is evidence that they have been familiar to people for 3600 years at least and were used as ingredients in the diet of the Sumerian peoples. When Mediterranean civilization set the aesthetics on a pedestal even in their cuisine during their progress, truffles began gaining their deserved gastronomical fame. Truffles are tuberous subterranean fungi, which grow in symbiosis around the roots of the so-called ectomycorrhizal trees like oak, beech, willow, lime-tree, pine, hazel bush and many others. They belong to Class Ascomycetes, Genus Tuber and their number includes over 30 species. They are divided into 2 groups – white truffles and black ones according to external characteristics. The most valuable is the white truffles (Tuber magnatum Pico), followed by the black winter truffles (Tuber melanosporum) and (Tuber brumale). In Bulgaria, cultivation of truffles is getting more and more popular. Mycorrhization of sapling is realized in two ways: from a seed or from an offshoot. The authors confirm that the second approach is more efficient (90% more successful interception), short period maturity of the plantation (2-3 years) but it’s 30% more expensive.

Keywords: truffles, outlook, cultivation

Note: Plamen Chamurliyski – PhD student; Gergana Georgieva – Plant protection, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Трюфелът-черният диамант. Перспектива за успешен бизнес

Пламен Чамурлийски¹*, Гергана Георгиева1

¹ ШУ – Колеж Добрич; Катедра „Растениевъдство и растителна защита“ * - E-mail: [email protected]

Резюме Трюфелите, като плодове на земята, са известни от древни времена. Съществуват свидетелства, че те са познати поне от 3600 г. и са присъствали в диетите на шумерските народи. Когато при своя възход средиземноморските цивилизации издигнали на сцената естетичното, включително и в кулинарията, трюфелите са започнали да добиват заслужената си гастрономическа слава. Трюфелите са грудковидна подземна гъба, която расте в симбиоза около корените на т.н. микоризни дървета, като дъб, бук, върба, липа, бор, леска и други дървесни видове. Те се отнасят към клас Торбести гъби (Ascomycetes), род Трюфели (Tuber) и обхващат над 30 вида. Разделят се на две групи - бели и черни, според външния вид. Най- ценен е белия трюфел (Tuber magnatum Pico), следван от черните зимни трюфели (Tuber melanosporum) и (Tuber brumale). В България все повече започва да става популярно тяхното култивиране. Микоризирането на фиданки се осъществява по два начина: от семе или от издънка на дървото. Авторите потвърждават, че втория начин е по-ефективен (90% успешно прихващане), по-кратък период на зрялост на плантацията (2-3 години), но и с 30% по-скъп. Ключови думи: трюфели, перспективи, култивиране

Увод Трюфелите, като плодове на земята, са известни от древни времена. Съществуват свидетелства, че те са познати поне от 3600 г. и са присъствали в диетите на шумерските народи. Когато при своя възход средиземноморските цивилизации издигнали на сцената естетичното, включително и в кулинарията, трюфелите са започнали да добиват заслужената си гастрономическа слава. Трюфелите се върнали на мода отново във френския кралски двор. Екзотичната им природа ги превърнала в луксозен продукт и знак за богатство. Трудностите по определянето произхода на тази гъба я обгръщат с такава мистика, че не са знаели как да я дефинират – като растение или животно. От една страна са я смятали за афродизиак, а от друга – като израстък от земята, храна за дяволи и магьосници. От почти 2000 г. Централна и Западна Европа е търговско средище на трюфелите, но те отдавна са използвани и в много други страни. Според древните римляни най-добрите 52

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

трюфели са идвали от Гърция и Либия, а според Бартоломео Платина, доктор живял в Кремона през XV-ти век – от Африка и Сирия. На изток тези гъби са били известни в Китай и Япония, а има предположения, че местните жители на Америка също са ги познавали добре. Днес трюфели се събират в Америка, Африка, Китай и Япония. В Европа най- прочутите ареали на разпространение се намират във Франция – Прованс, Перигорд и Италия - Пиемонт, Алба (Hall at al., 2007). През последните години Италиански специалисти са открили трюфели и в Словения и Хърватска. В България са на лице всички необходими условия – почвени и климатични за съществуването на трюфели. Те могат да бъдат доходоносна алтернатива, като продукт на целенасоченото им култивиране, с оглед на нарастващото търсене и развиващи се пазари. Целта на изследването е да представи основна информация относно култивирането на трюфелите, като перспектива за успешен бизнес.

Материали и методи Трюфелите са грудковидна подземна гъба, която расте в естествени условия в симбиоза около корените на т.н. микоризни дървета, като дъб, бук, върба, липа, бор, леска, топола, габър и др. Те се отнасят към клас торбести гъби (Ascomycetes), род трюфели (Тuber) и обхващат над 30 вида. Разделят се на две групи: бели и черни, според външния вид. Най- ценен от тях е белия трюфел (Tuber magnatum Pico.), следван от черните зимни трюфели (Tuber melanosporum Vittad.) и (Tuber brumale Vittad.), като след тях се нареждат есенния трюфел (Tuber uncinatum Chatin.), зимния бял трюфел (Tuber borchii Vittad.) и летния черен трюфел (Tuber aestivum Pers.). Обективни са фактите за тяхното химично съдържание и доказаните им свойства. Според (Hussian and Al-Ruqaie, 1999) основно значение имат

витамините В2, В6 и В12. Съдържанието на протеин варира между 19 и 27%, фосфор (506-756 mg/100g), калий (734-1730 mg/100g), магнезий (73-104 mg/100g), манган (0.21-0.49 mg/100g) и др. Трюфелите най-вече съдържат стероиди, подобни на човешките хормони. В организма

на човека производството на меланин се инициира от отделянето на анандамид (C22H37NO2). Учените определят анандамида като „молекулата на блаженството“ поради ролята, която играе в механизмите на настроението, апетита, паметта, болката, депресията и репродуктивната функция (Paccioni at al., 2015). Трюфелите притежават и характерни специфични аромати, които от една страна спомагат за тяхното откриване, а от друга са основен фактор за приложението им в кулинарната индустрия. Според някои автори (Cullere at al., 2010) видовете Tuber melanosporum Vittad. и Tuber aestivum Pers. съдържат над 17 различни ароматни молекули,

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

като с най-голямо значение са диметил сулфид (C2H6S - DMS) и диметил ди-сулфид (C2H6S2 - DMDS). Методи за откриване и събиране на трюфели. Основните животни при търсене на трюфели са кучета, прасета и един вид мухи от род Suillia (S. pallida Fallen.). Мухите се ориентират по миризмата на трюфелите и в близост до тях снасят яйца в почвата. От яйцата излизат ларви, които отиват до най-близкия плод, влизат в него и го ядат, докато не станат какавида. Скоро от какавидата едновременно излитат стотици мухи. Тяхното роене на слънчева светлина улеснява намирането на трюфели: роякът образува във въздуха стълб, насочен директно към гнездото. Обикновено от гнездото е засегнат само един трюфел, а останалите са цели. Предимството на този начин за търсене на трюфели са минималните разходи, а недостатъкът – твърде много конкуренти с много по-ефективни сътрудници - свине и кучета. Поради това, този начин на „лов с мухи” се използва широко само в Близкия Изток (Spilivallo at al., 2010). Трюфели и прасета. Прасетата имат уникалната способност да надушват трюфелите, които се намират дълбоко под земята. Обяснението на някои автори (Talou at al., 1990) е, че трюфелите изпускат феромони, които са характерни за прасетата през размножителният им период. Използвайки своя инстинкт, прасетата с лекота намират скъпите гъби. Съществува риск лакомите животни да погълнат трюфела, преди ловците на уникалната гъба да се доберат до тях. Ето защо през последните години прасетата са подменени със специално обучени кучета. Кучета на лов за трюфели. За разлика от прасетата, които не се нуждаят от обучение, за да намират трюфели, кучетата имат нужда от дресировка. Необходими са около 5-6 месеца за обучението им. Най-често за ловци на трюфели се използват породите Логато романьоло, Кокер шпаньол, Бретон шпаньол и Лабрадор. Те започват да се обучават още от 2 месечна възраст. За да развият рефлекс към трюфелите, домашните любимци трябва да се хранят с пастет от скъпите гъби.

Резултати и обсъждане Микоризата при трюфелите е широко представен в природата пример на плодотворна симбиоза между гъбните хифи и корените на микоризните растения. Микоризата бива два основни типа: ектотрофна (външна, ектомикориза) и ендотрофна (вътрешна, ендомикориза). При ектотрофната микориза хифите на гъбата образуват външен калъф върху корените на растенията, проникват в кората на корена, където минават по междуклетъчните пространства, пускайки понякога в клетките на тъканите на корена само отделни израстъци. При така образуваната микориза кореновото връхче расте едновременно с гъбните хифи, а 54

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

кореновата система се разклонява обилно. При ендотрофната микориза хифите почти изцяло се намират в клетките на корена. Плътната обвивка на екто-микоризата, която обгражда корените има защитен ефект върху растенията, предпазвайки ги от заболявания. Изяснено е, че някои дървесни видове се развиват лошо ако по корените им липсват микоризи, а след заразяването на корените с мицел на съответната гъба растежът на фиданките се подобрява. Микоризните растения показват по-голяма устойчивост при засушаване и по-бързо възстановяване след стресови периоди, дължаща се на различното водно съотношение между корените и филизите (младите клонки), свързано с наличието на гъбна микориза. Същността на микоризата е в това, че с мицела си трюфела снабдява дървото-гостоприемник с вода и минерални вещества, които извлича от почвата при разлагането на растителни отпадъци. От своя страна растението-гостоприемник синтезира органични вещества – захари, органични киселини, без азотни съединения (фосфор и др.) и ги доставя на трюфела, който не е в състояние да ги синтезира (Azcon-Aguillar at al., 2009). Трюфелите в естествени условия се добиват от различни дървесни видове, като с най- голямо значение са дъб (космат, летен, цер и др.), леска, липа, габър, топола, бреза, кедър и др. Дъбът е доказано най-добрия и подходящ гостоприемник за всички видове трюфели. Специално в Италия най-успешен е Quercus pubescens Willd. – космат дъб. Според различни източници добива при този вид варира между 50 и 110 kg/ha (Bonet at al., 2009). У нас той също вирее без проблеми на карстовите почви и намираните под него трюфели винаги са качествени. През последните години в света все повече се разработват насаждения от дървесни видове с изкуствено култивирани трюфели. Модерното производство на Tuber spp. се основава на адекватно заразени растения, отглеждани в контролирани условия, като оранжерии например и засаждането им впоследствие на подходящи места. Най- разпространените методи са създадени от френски и италиански учени през 60-те години, които използват спори, култури или части от инфектиран корен, чрез in-vitro микоризиране (Zambonelli and Iotti, 2006). В България фермите за трюфели все още не са разпространени. Основните лимитиращи фактори са цената, ниското търсене и липсата на традиции при тяхната употреба. Ако този бизнес се развива в нашата страна, продукцията трябва да се изнася. Отглеждането на тези гъби обаче може да бъде много доходоносно. Цените на Европейския пазар достигат до 1000 € за килограм. Друго важно условие е качеството на продукцията: големината и целостта на трюфела. Според различни източници от трюфелови плантации се печелят годишно от декар до 20 000 лв. Това е отлична форма на алтернативно високодоходно земеделие, а се оказва, че българските почвени и климатични условия са едни от най-подходящите в света. Идеалният климат за трюфелите е: зима с минимални нощни 55

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

температури до -5 C° и дневни между 10 и 14 C°, пролет с редуващи се периоди на горещини и висока влажност, горещо лято с чести гръмотевични бури и не много дъждовна есен. Те виреят най-добре върху терени с карстови, льосови и чакълесто-песъчливи почви с киселинност от 7 до 8,5, а дълбочината на залагане варира от 5 до 30-40 см. На големина достигат от орех до голяма ябълка, понякога и повече. Инвестицията за създаване на плантация не е малка, но при сериозно отношение към бизнеса, възвръщаемостта й е сравнително успешна. За засаждането на един декар са необходими 40 – 60 дръвчета. Тези стопанства могат да бъдат от един до сто и повече декари. Размерът на вложените средства зависи и от начина на поливане – естествен източник или поливна система. За да се разчита на ефективна плантация инвестицията в микоризирани дървета е между 25 000 и 30 000 лв. Микоризирането на фиданки се осъществява по два начина: от семе или от издънка на дървото. Специалисти потвърждават, че втория начин е по ефективен (90% успешно прихващане), по кратък период на зрялост на плантацията (2-3 години), но и с 30% по-скъпа (Morte at al., 2009). Първите реколти от трюфели зависят от комплексни грижи, влага, температура и видовете на растенията. Вида дървета не е от голямо значение. Все повече се налага култивирането на този вид гъби върху лешникови фиданки. Първите плодове от лешници и трюфели се появяват след 3-тата година от засаждането. Комбинирането с лешници не е единственото. Успешна симбиоза може да се получи и с плодни дървета, като череши и кайсии. От 2011 г. масово в България се микоризират фиданки от космат дъб (Quercus pubescens Willd.), леска (Quercus ilex L.), габър (Ostrya carpinofoli Scop.), отчасти и липа (Tilia cordata Mill.). Новост от 2013 г. е използването на орех Pecan (Carya olivaeformis Michx.). Това е особено подходящ растителен вид и ще бъде насърчавано създаването на такива орехови плантации от всички видове трюфели. Схемите на залесяване са различни според големината на терена: за площ от 1-2 dka – минимум 3/3 m (до 105 бр. средно в dka), 4/4 m за терен от 3 до 5 dka (до 60 бр. в dka). За площи над 5 dka може да се прилагат смесени варианти – от 4/5 m (50 бр. в dka) до 5/6 m (40 бр. в dka). Изводи Условията за добиване на трюфели в България са напълно подходящи и гарантират високо качество на продукцията. Най-подходящи дървесни видове за развитие на трюфелите в нашата страна са космат дъб, леска и габър, но за тяхното изкуствено култивиране се препоръчва лешник или орех Pecan (при съответните схеми на засаждане), което осигурява по-висока икономическа ефективност. 56

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Препоръчително е използването на обучени породисти кучета за добиване на ценната гъба. Създаването на трюфелерии е една добра алтернатива за успешен бизнес, въпреки сравнително високите първоначални инвестиции.

Литература Azcon-Aguillar, C., J.M., Barea, S., Gianinazzi, V. Gianinazzi, Mycorrhizas Functional Processes and Ecological Impact. Springer, (2009):239, ISBN: 978-3-540-87977-0 Bonet, J.A., D., Oliach, C., Fischer, A., Olivera, J., Martínez de Aragónand, C., Colinas, Cultivation Methods of the Black Truffle, the Most Profitable Mediterranean Non-Wood Forest Product; A State of the Art Review. EIF proceedings: Modelling, Valuing and Managing Mediterranean Forest Ecosystems for Non-Timber Goods and Services (2009), 57: 57-72, ISBN: 978-952-5453-27-0 Culleré, L., V., Ferreira, B., Chevret, M., Venturini, A., Sánchez-Gimeno, D., Blanco, Characterisation of aroma active compounds in black truffles (Tuber melanosporum) and summer truffles (Tuber aestivum) by gas chromatography–olfactometry. Food Chemistry, (2010), 122(1): 300-306 Hall, I., G. Brown, A. Zambonelli, Taming the truffle: the history, lore, and science of the ultimate mushroom. Oregon, US: Timber Press, (2007):304, ISBN: 978-0-88192-860-0 Hussian, G., IM. Al-Ruqaie, Occurrence, chemical composition, and nutritional value of truffles: an overview. Pakistan Journal of Biological Science, (1999), 2(2):510-514 Morte, А., M., Zamora, A., Gutiérrez, M., Honrubia, Desert Truffle Cultivation in Semiarid Mediterranean Areas. Mycorrhizas Functional Processes and Ecological Impact. Chapter 15. Springer, (2009):221-233, ISBN: 978-3-540-87977-0 Pacioni, G., C., Rapino, O., Zarivi, A., Falconi, M., Leonardi, N., Battista, S., Colafarin, M., Sergi, A., Bonfigli, M., Miranda, D., Barsacchi, M., Maccarrone, Truffles contain endocannabinoid metabolic enzymes and anandamide. Phytochemistry, (2015), 110:104-110 Splivallo, R., S., Ottonello, A., Mello P., Karlovsky, Truffle volatiles: from chemical ecology to aroma biosynthesis. New Phytologist Trust, (2010), 189(3): 688-699 Talou, T., A., Gaset, M., Delmas, M., Kulifaj, C., Montant, Dimethyl sulphide: the secret for black truffle hunting by animals?. Mycological Research, (1990), 94(2):277-278 Zambonelli, A., M., Iotti, The pure culture of Tuber mycelia and their use in the cultivation of the truffles. In Khabar, L. (Ed.) Le premier symposium sur les champignons hypogés du basin Méditerranéen. Rabat, Morocco, 5–8 April 2004, (2006):244–255 www.kipro-bg.com 57

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 www.cultivation-truffles.blogspot.bg www.trufflemania-bg.info www.trufflebg.com

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

The magic fruit Goji Berry

Magdalena Koleva1, Violeta Tzvetanova1

1University of Shumen, College Dobrich, Department “Crop Science and Plant Protection”, Bulgaria to Contents

Abstract Goji berry (Lycium barbarum), also called wolfs blueberries or "the fruit of longevity", is one of the most popular superfoods. It comes from Asia and nowadays it is grown massively in Asia and Southeast Europe. Goji berry is a perennial bush from the family Solanaceaе with a height of up to 3 m. Plants can be grown in different ways: a free-growing bush, a three-row wire support structure, or a tree-shaped crown. Depending on the selected form, the bushes are planted 2-2.5 (2.8) m between the rows and 1-1.5 m inside the row (2600 to 5000 plants/ha) in autumn or early spring. Full production occurs after the 4th / 5th year of planting. The fruits are gentle, bright red colored and perishable. They are dried in special chambers or in the sun. Goji berry contains B vitamins, vitamin A, antioxidants, all 21 amino acids, micro and macro elements, no cholesterol, 18% fiber and only 82 calories in 100 g of fruit. Its valuable composition also determines its wide application. Goji Berry helps preserve young skin, prevents cardiovascular, liver and kidney problems, supports the immune system, improves metabolism and vision, acts detoxifying and is a good food for asthma, diabetes, ulcer, high blood pressure, a number of allergies and etc.

Keywords: Goji Berry, Lycium barbarum

Note: Violeta Tzvetanova – Plant protection, bachelor student.

Увод Годжи Бери (Lycium barbarum L.), наричани още лициум, лиций, императорски плод, мерджан, вълчи боровинки или „плода на дълголетието”, e еднa от най-популярните суперхрани. Поради повишеното търсене все повече производители в България започват да го отглеждат. Първите сведения за годжи бери датират от земите на Тибетските Хималаи и Северен Китай, където е бил отглеждан още 5000 г. пр. Хр. Днес, годжи бери се отглежда в много държави, поради неговата нарастваща популярност. Най-големи площи заема в Югоизточна Европа и Азия. В миналото годжи бери са били използвани като добавка към супи, десерти или приготвяни като тинктура. Типичен за китайската традиционна медицина е чаят, който се приготвя от листата на растението и от кората на корените му. Съществуват дори някои 59

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

традиционни вина, направени от годжи бери. В наши дни, с цел запазване на всички полезни съставки, плодовете се консумират предимно пресни, но поради деликатността и малкия срок на годност в свежо състояние, годжи бери се сушат (по-често на слънце) или се подлагат на механична дехидратация с помощта на топлинни потоци. Те са популярно допълнение към смутита и здравословни десерти. В състава на годжи бери влизат доста витамини от група В, витамин А, антиоксиданти, полизахариди, магнезий, мед, фосфор, йод, калий, калций, цинк, селен всички 21 аминокиселини и никакъв холестерол. Плодовете съдържат 15% протеини, 18% фибри и имат хранителна стойност 82 калории / 100 г плод. Това древно растение помага за запазване на младия вид на кожата, действа превантивно срещу сърдечносъдови, чернодробни и бъбречни проблеми, укрепва имунната система, подобрява метаболизма и зрението, намалява целулита, пречиства организма от токсини и е подходяща храна при астма, диабет, язва, високо кръвно налягане, редица алергии, умора, безсъние, отпадналост, шум в ушите и др. Смята се, че годжи бери е отлично средство за профилактика на рак, тъй като съдържа германий. Антиоксидантите в плодовете предпазват клетките, най-вече на бъбреците и черния дроб, от разрушителното действие на свободните радикали, които причиняват тумори. Целта на настоящата публикация е проучване произход, разпространение, състав и хранителни свойства, биологични изисквания и технология на отглеждане на годжи бери.

Материал и метод Растението годжи бери представлява многогодишен храст от семейство Картофови (Solanacea). На височина достига 2-2,5 до 3 м. Има добре развита коренова система, многобройни тънки, изправени леторасти и тясно елиптични, сивозелени и голи листа. Цветовете се появяват в пазвите на листата. Плодовете се характеризират с ярко червен цвят и сладникав вкус. Има много висока студоустойчивост и се развива добре на различни типове почви. Може да се отглежда и на бедни почви, с ниско съдържание на органично вещество. Понася засушавания и горещини. Чувствително е към преовлажняване. Нивото на подпочвените води не бива да е по-високо от 80-90 см. Добре се развива на слънчево, защитено от силни ветрове място, но с добра въздушна циркулация. В България към момента се отглеждат три сорта годжи бери: GB1, GB2, GB3. Te са подходящи за индустриално отглеждане и продуктивен потенциал на 3-тата година от засaждането 200-250 кг/дка сухо тегло, а на 5-тата година от 400 до 450 кг/дка. Сорт GB1 се характеризира с едри плодове. Подходящ е за всякакви почви с отлични показатели за устойчивост към абиотичен стрес. Сорт GB2 има средни до дребни плодчета. 60

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Препоръчително е отглеждането му на площи с надморска височина до 1500м. Сорт GB3 има едри плодове и специфични изисквания по време на засаждане и през първите месеци на отглеждането му. Има и два новорегистрирани сорта (JB1 и JB4), които вероятно скоро ще навлязат в производството.

Резултати и обсъждане Годжи бери може да се размножава по няколко начина: със зелени резници, зрели резници, вкореняване на отводи, коренови издънки и семена. Размножаването със зелени резници се извършва средата на юни. Подбраните леторасти се нарязват на дължина 18-25 см и се съхраняват във вода едно денонощие, след което се засаждат в саксии или лехи в добре обработена почва. Не бива да се допуска засушаване или преовлажняване на почвата. При размножаването със зрели резници, те се събират след окапването на листата от ноември до март. От здрави растения се избират добре развити вдървесени леторасти с минимум дебелина 0,3 cm. Те се нарязват на 18-20 см дълги резници. Във връхната си част резника се реже под наклон от 45 градуса, а в основата перпендикулярно. Вързани на малки снопчета от по 10 или 25 броя се потапят от 2-3 часа до 24 часа във вода. В по-южни райони, където зимата е по-мека засаждането може да стане преди падането на големите студове – от началото до края на ноември. В райони с по-студена зима засаждането става рано на пролет – март-април. До тогава резниците могат да се съхраняват в речен пясък в студени помещения или в хладилници. Вкореняването на отводи се извършва обикновено през юни. Използват се млади леторасти, които се превиват и полягат в предварително изкопана плитка бразда с дълбочина 5-10 см. Летораста се затрупва в браздата с рохкава пръст, така че върха да расте изправен. Полива се редовно. След окапването на листа отвода се отделя (изрязва) от майчиното растение и засажда на постоянно място. Годжи Бери може да се размножава и чрез разделяне на храста и коренови издънки. След окапването на листата, когато растението е в покой храста се изважда от почвата. Кореновите издънки се изрязват внимателно с лозарска ножица с възможно повече корени по тях. Навързват се на снопчета по 10 или 25 и се затрапват в бразди докато се засадят на постоянно място. Разделянето на храста се извършва с много добре наточени режещи инструменти с цел минимално нараняване. Прерязва се целият храст като един храст може да раздели на 4-5 части. Засажда се веднага след разделянето му и се полива обилно. Засяването на семена става през пролетта, до края на март, в торф или почва в малки табли за разсад, саксии или директно отвън в лехи. Дълбочината на сеитба е от 1 до 3 см. 61

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Кълняемостта на семената е най-добра при температура от 18-20°C. Засушаването на субстрата по време на покълването, както и преполиване води до загниване на семената. Когато растенията достигнат височина 6-10 см височина растенията могат да се разсадят в по голям контейнер (саксия). Годжи бери трябва да се засажда след предшественик, който оставя площта чиста от плевели. Основната обработка се състои в оран с продълбочаване до 40 см или само оран на 30-35 см. С основната обработка се заорават предвидените въз основа на почвените анализи торове. Обикновено се тори запасяващо с 2-3 т/дка (4 на по-бедни почви) добре угнил оборски тор, 15- 20 кг/дка активен фосфор и 10 кг/дка активен калий. До засаждането на площта се извършват 2-3 повърхностни обработки за довеждането й до градинско състояние. В зависимост от наклона на терена, техниката която ще се използва и избраната формировка на храстите, растенията се засаждат на разстояния 2-2,5 (2,8) м между редовете и 1-1,5 м вътре в реда (260 до 500 бр. растения/дка). Извършва се в бразди или ямки с размери, позволяващи свободното разположение на кореновата система. Растенията се изваждат внимателно от контейнера, без да се нарушава целостта им, и се поставят в браздата (ямката), след което се загребват с рохкава почва, така че кореновата шийка да остане на нивото на почвата или 1-2 см по-дълбоко. Почвата около тях се притъпква и се полива задължително с 4-5 литра вода за по-добро прихващане. За предотвратяване на изпарение и образуване на почвена кора влажния участък около растението се мулчира с подходящ материал или рохкава почва. При невъзможност за извършване на основна обработка и торене, растенията може да се засаждат в дупки с размери 30х30х30см. При изкопаването им почвата от горния, по-плодороден почвен слой се отделя. На дъното на ямката се изсипват предвидените торове, обикновено 100 гр. суперфосфат, 30-50 гр. калиев сулфат и 2-3 кг добре угнил оборски тор. С част от отделената плодородна почва торовете се размесват. Върху тази торо-почвена смес се посипва слой почва от горния слой, върху която да легнат корените на разсада (за да се избегне прекия им контакт с торовете). След засаждане на растенията, почвата се притъпква от периферията на дупката към центъра, за да се уплътни около корените. Полива се задължително с 10-20 литра вода. След поемането на водата повърхността се мулчира. Първата година след засaждането площта се подържа чиста от плевели, като се извършват 2-3 плитки култивирания, като близо до растението се обработва на ръка. През първата вегетация, докато растенията са все още малки и кореновата им система обхваща по- малък обем почва, е необходимо да се следи почвената влага и климатичните условия. Могат да се извършат 2-3 поливки. Необходимо е към поливния режим да се подхожда внимателно и да не се допуска преполиване, тъй като годжи бери не понася преовлажняване. Грижите 62

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

през вегетацията през следващите години в насажденията включват: поддържане площта чиста от плевели, напояване, торене с 8-10 кг на декар азот през пролетта (май-юни) и лятото (юли-август), последвано от по-плитка обработка на почвата на 8-10 см. Растенията могат да се отглеждат формирани по различни начини: свободно растящ храст, на предварително изградена триредова телена опорна конструкция и формирани като дърво с етажна корона. Свободно растящият храст се създава и поддържа лесно. При този начин на отглеждане короната се формира от ежегодно развиващите се леторасти от основата на стъблото. Обикновено те са много на брой и чрез резитбата част от тях се премахват за просветляване и по-добро огряване. По този начин се подобрява и въздушната циркулация в короната. Недостатък на този начин на формиране е, че стелещите се леторасти възпрепятстват механизираните процеси в насаждението. Ниско разположения хабитус създава условия за по-дълго задържане на роса и това води до по-висока атмосферна влажност в приземния слой. Това са предпоставки за развитие на гъбни заболявания. Отглеждането на годжи бери на предварително изградена триредова телена опорна конструкция създава по-благоприятен микроклимат в насаждението и дава и възможност за механизиране на работните процеси. Формира се късо стъбло малко по-ниско от най-долния ред тел. Ежегодно развилите се леторасти, от върха на стъблото се разпределят и прикрепват чрез привързване към телената конструкция. Чрез резитбите се премахват всички леторасти разположени ниско върху стъблото. Редовно се отстраняват и кореновите издънки. Формирането на годжи бери като дърво с етажна корона е сходно с подобрената етажна корона, формировка използвана в овощарството. Прави се най-често триетажна корона, като след последния етаж растежа на височина се спира, без да се оставя водач. Растенията формирани по този начин могат да се отглеждат без опорна конструкция. Но докато се изгражда короната (първите 3-4 години) е наложително да се постави опорен кол за повеждане на водача и придържане на растението в изправено положение. Болестите и неприятелите при тази култура в България все още не са добре проучени. За първи път Stoykov (2012) съобщава за поява на брашнеста мана по годжи бери у нас, а Dzhugalov et al. (2015) съобщават за разпространение на болестта в южна България. Симптомите на заболяването се изразяват в наличие на бял, брашнест налеп по всички вегетативни части на растенията. Причинява от Arthrocladiella mougeotii (Lév.) Vassilkov (Phylum: Ascomycota; Family: Erysiphaceae). Клейстотециите на гъбата имат многократно дихотно разклонени придатъци, съдържат няколко асци с по 2-4 аскоспори. Конидиите са хиалинни, цилиндрични, подредени във верижка. В различни райони на света са съобщени и други болести като фитофторно гниене (Phytophthora drechsleri; P.nicotianae), антракноза 63

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

(Colletotrichum sp.) и кафяви листни петна (Alternaria solani), фомоза (Phoma sp.) (May et al., 2016), но появата им в нашата страна за сега не е съобщена. Икономически важните неприятели за годжи бери в много райони на света са листни въшки, голи охлюви (Arion sp.; Agriolimax sp.), галообразуващ акар (Aceria kuko), зимна нощенка (Agrotis segetum), мъхнат бръмбар (Epicometis hirta) и др., но значимостта им за нашата страна все още не е установена. Годжи бери започва да цъфти и плододава на втората година от засаждането. В пълно плододаване встъпва след 4-та/5-та година. Зрее през лятото, от юли до падането на първите слани наесен. От образуването на младите завръзи до узряването на плодовете, в зависимост от агро-климатичните условия, изминават между 28 до 30 дни. Берат се само напълно узрелите плодове, които имат ярко червено оцветяване. По време на беритбите, които са многократни, плодовете трябва да са сухи (не бива да има роса или дъжд). Плодчетата са нежни и лесно се повреждат, поради което се берат ръчно в плитък амбалаж. Обраната продукция е нетрайна и е желателно в най-кратък срок да се пристъпи към следващата обработка, която е най-често сушене, замразяване, консервиране и др. сушенето на плодовете е най-добре да се извърши в специални камери при температура 30-35°C. Годжи бери може да се суши и на слънце (2-3 седмици), като в точи случай времето за сушене е по-дълго. След пълното изсушаване, плодовете се прочистват от примеси – листа, дръжчици и др. Малки количества могат да бъдат сушени и в домашни условия в готварска фурна на 70-90ºС за 5-12 часа. Сушените плодове годжи бери трябва да се съхраняват далеч от влага, за предпочитане на хладно и тъмно място.

Литература Dzhugalov, H., V. Lichev, A. Yordanov, P. Kaymakanov, V. Dimitrova, G. Kuturanov, First results of testing goji berry (Lycium barbarum L.) in Plovdiv region, Bulgaria, Scientific Papers. Series B, Horticulture, 2015, Vol. LIX, pages: 47-50 May Moe Oo, Solomon Tweneboah, Sang-Keun Oh, First Report of Anthracnose Caused by Colletotrichum fioriniae on Chinese Matrimony Vine in Korea, Mycobiology, 2016, 44(4):325 Stoykov D., Ecological interactions between invasive alien vascular plants, and essential saprophytic and parasitic fungi in Bulgaria, Phytologia balcanica, 2012, 18 (2), 113–116. http://www.zdravei.org/polzi-ot-godji-beri/ https://www.edna.bg/zdravoslovno/tibetskoto-chudo-godzhi-beri-4629298 http://www.razsadnik-elit.com http://biotree.bg http://www.omafra.gov.on.ca/CropOp/en/spec_fruit/berries/goji.html 64

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

http://ebsc-anima.com/index.php?option=com_content&view=article&id=44:2014-06-10- 10-55-52&catid=6:biz-ideas http://bioref.lastdragon.org/Erysiphales/Arthrocladiella_mougeotii.html

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Saffron (red gold) – an exquisite spice, coloring agent, a magical elixir with many healing qualities

Albena Ivanova1*, Dimitrichka Kircheva1

1University of Shumen, College Dobrich, Department “Crop Science and Plant Protection”, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Saffron crocus (Crocus sativus) is a purple flower with a wonderful scent which blooms from late September to early December. It grows in quite a large area - from Portugal to Kashmir in India. The main saffron producer in the world with over 90% is Iran. Saffron crocus is not very exacting for growing conditions. The soil should be well drained to keep the bulb. Low temperatures do not damage the saffron and the thin leaves of the flower continue to grow in the winter and they dry out until spring. Harvesting is labour-intensive and is done by hand, and mechanization is almost impossible. The separation of valuable red stigmas follows. Saffron is used in culinary and is the most expensive spice in the world (1 kg is more expensive than 1 kg of gold). It has a special, excellent taste and makes the dishes a unique one. Since ancient times has been used as a colouring agent because it has the incredible ability to colour 100 000 times its volume. Saffron is also used as a cosmetic and as a medicine against many diseases. About 300 tonnes of saffron are produced annually in the world. The average purchase price per kilogram of saffron (spice) in Europe is between 1500-3200 euros according to the variety and quality. At retail, one gram of dry saffron costs between 6 and 24 euros. Keywords: saffron-spice-medicine-coloring agent

Note: Dimitrichka Kircheva – Plant protection, bachelor student.

Увод Шафранът е една от най-старите подправки, познати на човечеството и същевременно най-скъпото и изискано нещо, което може да се използва за подправяне на ястията. Шафранът, познат под името лилав минзухар (шафранова роза) се извлича от близалцата на шафрановия минзухар (Crocus sativus Linnaeus), който е култивиран вид минзухар от сем. Перуникови (Iridaceae). Той е многогодишно тревисто растение с тънки зелени листа, благоуханни лавандулови цветове и лилави жилки, жълти тичинки и три ярко червени и дълги близалца, които израстват над цвета. Трите близалца, които се намират в цвета на шафрановия минзухар са самият шафран. Той се използва в медицината, кулинарията и като 66

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

натурален оцветител. Има горчиво сладък вкус и мирис на сено и мед. Шафранът е най- скъпата подправка в света. Изцяло ръчният труд, който се изисква в отглеждането на шафрановия минзухар и добива на шафран допълнително повишава цената на подправката. Шафранът расте при естествени условия в Югозападна Азия. Отглежда се предимно в Индия, Иран, Турция, култивиран е и в Гърция, Испания, Франция, Италия, а вече и в България. Думата шафран произлиза от старофренски термин от 12 в. и означава жълт.

Целта на настоящата публикация е да представи обзорна информация за морфологичните особености, условията на отглеждане и многостранното приложение на шафрана. История на шафрана Бои от шафранов минзухар са открити в 50 000-годишните изображения на праисторически животни в древен Ирак. По-късно шумерите използват шафран за лекарства и магически еликсири. Шафранът е бил предмет на търговия още преди разцвета на Минойската култура през второто хилядолетие пр. н. е. Древните персийци отглеждали шафран, като използвали шафранови нишки за втъкаване в тъкани за жертвоприношения. Използвали го и за багрила, парфюми, лекарства и средства за измиване. По време на походите си Александър Велики използвал персийски шафран в чая, ориза и баните си като лек за бойни рани. В Азия шафранът се появява около 500 г. пр. н. е. след персийското нашествие и колонизацията на Кашмир. Използвайки кашмирски шафран за багрила и лекарства, финикийците го разнасят из цяла Южна Азия. В Европа отглеждането на шафран спада бързо след падането на Римската империя. С навлизането на маврите шафранът се връща в Испания, Франция и Италия. По времето на чумата от 14 век търсенето на лек от шафран се е увеличило неимоверно и са го карали с кораби от южни и средиземноморски страни като Родос. Кражбата на една такава доставка е причина за продължилата 14 седмици Шафранова война. Като последица от нея и поради страх от набиращото популярност шафраново пиратство започва отглеждането на билката в Базел и Нюрнберг. За определен период от време се разпространява и в Англия, но като традиционни страни за отглеждане остават Франция, Испания и Италия. Състав на шафрана Съставът на шафрана е уникален. В неговите близалца са открити над 150 летливи и пигментни вещества, но тези, които в най-голяма степен определят цвета, вкуса и аромата са три. Кроцинът е червено багрилно вещество, което във воден разтвор дава жълтооранжево оцветяване. То е изключително интензивно и затова 0,2 г шафран са достатъчни да обагрят 1 л течност. Шафранът е слабо до силно горчив, ако се пробва самостоятелно и това негово 67

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

свойство се дължи на пикрокроцина – гликозид, получен при катаболизма на зеаксантина. Уникалният аромат на шафрана се дължи на сафранала, който се получава от пикрокроцина

при процеса на сушене. Шафранът съдържа още витамините А, С, В1 и В2, натрий, магнезий, калий, калциеви соли, восък и много етерични активни съставки. Ботаническа характеристика на шафрана Шафрановият минзухар е цъфтящо през есента, многогодишно растение, непознато в див вид. Това е стерилна триплоидна форма, съдържаща общо 24 хромозоми. Расте на височина 20-30 см. Листата са 5-11 брой, наричат се катафили и са тесни, почти отвесни, зелени на цвят. Цветовете са от светло виолетови до по-тъмно бледо-морави на ивици. Във всеки цвят се разполага тройно разклонен плодник, който завършва с три тъмночервени близалца. На дължина те могат да достигнат между 25 и 30 мм. Цветовете на шафрана са стерилни и не произвеждат жизнеспособни семена. Поради това неговото възпроизводство изцяло зависи от човешката намеса. Размножава се само по вегетативен начин чрез луковици, които са кафяви на цвят, до 4,5 см в диаметър и са покрити с рогозка от успоредни влакна. Видове шафран В Индия се отглежда шафран от Кашмир (Mongra или Lacha). Той е скъп и рядко се намира извън Индия. Кашмирският шафран е един от най-тъмните в света, което предполага силният му вкус, аромат и оцветителни способности. Отличава се с извънредно дълги и тънки нишки. В Иран Sargol – това е чист, най-висококачествен, ирански шафран, съдържащ само отрязани червени близалца без нишки. Испания е основен износител на шафран, произвежда меки разновидности, с не толкова ярък цвят, вкус и аромат. Най-качественият испански шафран, съдържащ само червени нишки (близалца) е Coupe. Други видове са: Mancha – първо качество шафран, количеството на шафранови нишки е по-голямо от това на стъбълцата; Rio – второ качество шафран, количеството на шафрановите нишки и тези на стъбълцата са равни; Siera – трето качество шафран с по-голямо количество на жълт цвят от стъбълцата, отколкото от близалцата. В Италия сортовете шафран са с по-силни характеристики от испанския. Използват се изключително в сладкарската и ликьорна индустрии като Шартрьоз, Изара и Стрега. Тези видове алкохолни напитки разчитат силно на шафрана за осигуряване на дълбок цвят и вкус. Zafferano del L'Aquila е акуилския шафран, който се отличава с високо съдържание на шафранал и кроцин, което обяснява необичайно острия му аромат и оцветяващата му способност. Zafferano di Sardegna е по-широко разпространен сорт, отглеждан в Италия за 68

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

качество и количество. Той има също много високо съдържание на кроцин, пикрокроцин и шафранал. Негова особеност е навлажняването на близалцата преди изсушаването им с първокласно необработено маслиново масло Гърция е най-старият производител на шафран на Балканите. В Съединените щати се произвежда в относително малки количества пенсилванско- немският шафран, който е известен със земните оттенъци в аромата и вкуса си. Отглеждане на шафран Шафрановият минзухар се отглежда основно на полето на открито и трябва да се връща след себе си в сеитбообращението след 5 години, а най-добре след 10 години. За отглеждане на шафран се избират площи, където през последните 3 години не са били отглеждани картофи, моркови, лук, чесън, цветя, люцерна, фасул, детелина и др. Индивидуалното развитие на шафрана преминава през две фази: фаза на активно развитие и фаза на покой. Активният растеж продължава от август до октомври или от март до май, а покоят от ноември до февруари включително. В периода на активен растеж растението активира метаболизма си, корените се развиват, луковицата расте, образуват се и се развиват цветовете и зелените листа. В периода на покой луковицата не променя размера си, тъй като тя е вече напълно формирана, а листата му изсъхват. Шафранът предпочита добре дренирани почви, които изсъхват напълно когато луковицата премине в период на покой (от пролетта до есента). Сухата почва в периода на покой на минзухара не позволява на луковиците да изгният и благоприятства формирането на едри цветове през следващата есен. При необходимост шафрана се полива само в периода на активен растеж. Шафрановият минзухар е издръжливо растение и цъфти през есента (септември-ноември). Може да се засажда от юни до септември. Луковиците се засаждат на 10-15 см разстояние и дълбочина от 15-20 см на слънчево и защитено от ветрове място. Дълбокото засаждане ще намали образуването на нови луковици, но ще повиши качеството на цвета. Те поникват за около 10 дни. Големите луковици цъфтят още първата година. Всяка луковица се развива само един сезон, а през следващия се образуват от 1 до 10 нови луковици. Новите луковици се разполагат над старите и във времето се приближават до повърхността на почвата. По тази причина, на няколко години веднъж луковиците се вадят и пресаждат на ново, по-дълбоко място през м. август. Цъфтежът настъпва около 40 дни след като е засаден шафрана, но част от луковиците може да цъфнат през следващата есен. Всяка луковица може да даде до 6 цвята за около 15 дни. Шафрана се бере на ръка. Беритбата се извършва, когато цветовете са най-свежи, за да не се влоши добива и качеството. Цветовете се берат сутрин след вдигане на росата. Има два метода за бране: бране на целите цветове и отделяне на маса по-късно на плодниците или бране само на плодниците. Около 150 цвята са нужни за получаване на 1 грам сух шафран. 69

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Средният добив от шафран в света е 100-700 г/дка, а максималният добив при високо технологично производство е 1-3 кг/дка. За производството на шафран са нужни 20 души/ден/дка. Приложение на шафрана Шафранът е култура с много широко обхватно приложение. Съдържа богат резерв от метаболити. Няма друго растение с толкова широк спектър на действие. Шафранът има приложения като: подправка към храната; добавка към готови храни и напитки; билка за лечение при различни болести; в хомеопатията; съставка в козметиката; багрило. Притежава многобройни лечебни свойства, прилага се при много заболявания. Намира широко приложение в кулинарията – шафранът е любимец на азиатската, арабската и индийската кухня. По-малко употребяван е в европейската, най-често в средиземноморската. Използва се като подправка и оцветител. Добавя се още в сладкарски изделия и дори в спиртни напитки. Място намира и в съдържанието на някои парфюми, лекарства и миещи средства. Етеричното масло от шафран има много полезни ефекти и се използва в ароматерапията. Шафрана в България Интересът към тази нова за страната ни култура става все по-голям, главно като алтернатива за производителите на тютюн. Тенденцията шафрана да измести производството на тютюн в България нараства. България е добро място за отглеждане на екзотичната подправка. Качеството на продукцията може да бъде по-добро и от това на най-големия производител на шафран в света – Иран. По-дълги близалца, по-ефективен добив от декар и идеални условия с не прекалено голяма инвестиция в началото. Площите засети с шафранов минзухар в страната са хиляди. Създадена е и Българска Национална Асоциация на Производителите на Шафран в България. Най-големият производител и член на асоциацията е засял 80 дка в Кърджали и Силистра. В Плевенския регион, Русе, Вълчи дол и Дулово също има членове на асоциацията със значителни площи. Промишлено у нас шафран се отглежда в Родопите и Добруджа.

Литература http://agro-journal.com http://agrozona.bg/ http://botanika.bg/article/ http://btvnovinite.bg/article/ http://e-zdravey.com/bg/ 70

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 http://shafranbg.com/ http://www.bulgariansaffron.com/ http://www.kvsagro.com/ http://www.menumag.bg/ https://agrolife.bg/ https://cqlo.info/saffron/ https://doo.bg/shafran/ https://fermer.bg/novini/ https://greendesign-sv.com https://www.24chasa.bg/novini/article/ https://www.agroinfocenter.com https://www.shaffran.eu

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Urban Argiculture - alternative way of producing fresh food

Mladen Subev*1, Mariya Kaschieva1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, Department of Plant protection, botany end zoology, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected]

to Contents

Abstract Urban Agriculture includes: growing plants and breeding animals in and around cities, it gives alternative decissions for fresh goods production. Urban Agriculture has got many sides: rooftop garden or balcon garden, usefull green spaces between living flats, private piece of land or abundent building, they could take it as a hobby or proffesionally. It has got success with becomming part from iconomical and ecological system, building bridges between local production and social foods organisation, it is taking care of enviroment, creates parks, it gives opportunities for integration of educational institutions. Urban Agricultures has got as a aim making cities parks and free places usefull, reduces ecological pollution, it shows to children the living cicle of food, increase of fresh goods is help of livity and sustanbility of cities. By Urban Agriculture it can be used typical resources as compost or organic leftovers and rainwater from drainage water systems.

Keywords: Urban agriculture, garden, fresh food

Note: Mladen Subev – Plant protection, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Roof gardens - creating new living spaces

Elis Nedzhib1*, Mariya Kaschieva1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, Department of Plant protection, botany end zoology, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract A green roof is a living space filled with plants, planted on soil and well build draining and isolating systems. Roof gardens are no longer a inaccessible luxury, but an ecological and cultural necessity. With a garden on the roof buildings look more interesting, lively and beautiful. They create extra living space on the building that can be used as a place to take a rest, have fun, study or simply as a source for fresh food supply.

Keywords: roof, garden, plant, place

Note: Elis Nedzhib – Plant protection, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster session Section “Zoology”

A Study of the Taxonomic Composition of the Myriapode fauna (Diplopoda, Chilopoda) on the Lilyak Plateau, Northeastern Bulgaria – Liliya Pinteva, Darina Bachvarova, Aleksandar Doichinov, Sevda Hamza, Mariana Marinova

Study on the ground beetles (Coleoptera: Carabidae) from the Zlatiya Plateau (Western Danube Plain, Bulgaria) – Sofiya Mecheva, Teodora Teofilova, Nikolay Kodzhabashev

Ecology of Communities of Testate Amoebae (Amoebozoa, Rhizaria) in the „Marsh Malak Preslavets“ Protected Area, North-eastern Bulgaria – Rositsa Davidova, Senay Sevginov, Maria Boycheva

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

A Study of the Taxonomic Composition of the Myriapode fauna (Diplopoda, Chilopoda) on the Lilyak Plateau, Northeastern Bulgaria

Liliya Pinteva1*, Darina Bachvarova1, Aleksandar Doichinov1, Sevda Hamza1, Marina Marinova1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract The article presents the first results of a study of the myriapode fauna (Diplopoda, Chilopoda) on the Lilyak Plateau, which has not yet been researched. The Lilyak Plateau is part of the remnant plateaus of the Mizia Plain, stretching between the Yantra River and the Black Sea coast. Its altitude is higher and its relief is very distinct and much more varied, compared to the Western and Middle Danube Plains. Geomorphologically, it refers to the area of the Mizia Plain, a sub-area of the Ludogorie-Dobrudzha Ridge, in the Shumen-Provadia region. The study was conducted from May to October 2017 in 5 sample collection stations: a broadleaf forest dominated by Common Hornbeam (Carpinus betulus L.); a coniferous forest dominated by black pine (Pinus nigra J.F.Arnold); a mixed broad-leaved coniferous black pine (P. nigra) and white birch (Betula pendula Roth), and two open meadows covered with wheat grass and single rose hip shrubs (Rosa canina L.). The material was collected through pitfall traps, 10 in each sample collection station, which were reported monthly. A total of 1048 myriapods were collected during the study: 729 specimens of the class Diplopoda and 319 specimens of the class Chilopoda. A total of 22 myriapode species have been identified in the study area so far. Class Diplopoda is represented by 12 species belonging to 3 orders. Two species of the order Glomerida, family Glomeridae (Glomeris balcanica and Glomeris hexasticha) were identified. The second order Polydesmida includes a total of 4 species: 3 species of the family Polydesmidae (Polydesmus complanatus, Polydesmus denticulatus and Polydesmus renschi) and 1 species (Strongylosoma stigmatosum) of the family Paradoxosomatidae. The order of Julidae is the most widely present, with 6 species of the family Julidae: Leptoiulus trilineatus, Cylindroiulus boleti, Megaphyllum bosniense, Megaphyllum lictor, Megaphyllum transsylvanicum and Pachyiulus hungaricus. Class Chilopoda is represented by 10 species also belonging to 3 oreders. The largest (5) is the number of species of the order Lithobiomorpha, family Lithobiidae: Lithobius (Lithobius) mutabilus, Lithobius (Lithobius) muticus, Lithobius (Lithobius) nigripalpis, Lithobius (Monotarsobius) crassipes and Pleurolithobius patriarchalis. The order Scolopendromorpha is represented by two families and a total of 3 species: Scolopendra cingulata (family Scolopendridae) and Cryptops anomalans and Cryptops parisi

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

(family Cryptopidae). The third order, Geophilomorpha, includes 2 species: Clinopodes flavidus (family Geophilidae) and Henia illyrica (family Dignathodontidae).

Keywords: Lilyak Plateau, Myriapoda, Diplopoda, Chilopoda Acknowledgements: This paper is financially supported by the project RD-08-167/09.02.2018, funded by Konstantin Preslavsky University of Shumen. Note: Liliya Pinteva, Sevda Hamza, Marina Marinova – EOOS, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Study on the ground beetles (Coleoptera: Carabidae) from the Zlatiya Plateau (Western Danube Plain, Bulgaria)

Sofiya Mecheva1, Teodora Teofilova2*, Nikolay Kodzhabashev3

1 Sofia University, Faculty of Biology, Department of Ecology and Environmental Protection, 8, Dragan Tsankov Blvd., 1164 Sofia, Bulgaria 2Institute of Biodiversity and Ecosystem Research (IBER), Bulgarian Academy of Sciences, 1 Tsar Osvoboditel Blvd., 1000 Sofia, Bulgaria 3Forestry University, Faculty of Forestry, Department of Hunting and Game Management, 10 Kliment Ohridski Blvd., 1756 Sofia, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract This is the first assessment of the carabid fauna of the Zlatiya Plateau. It aimed at clarifying of the species composition and abundance and analyzing the ecological and zoogeographical structure of the carabids and subsequent assessment of the environmental trends and anthropogenic impact. Field work was carried out in 2008. Pitfall traps were set in 8 sampling sites in different habitats. A total of 6598 adult specimens were captured, belonging to 138 species, 49 genera and 20 tribes, and representing almost 19% of the species and 39% of the genera in Bulgaria. Forests seem to maintain a greater abundance and diversity of carabids than the open habitats. The most species rich was the genus Harpalus (25 species), followed by the genera Amara (14 species), Ophonus (13 species) and Pterostichus (11 species). The most abundant in specimens was genus Harpalus (2461 ex.). The most abundant species were: Harpalus tardus (908 ex.), Harpalus rufipes (829 ex.) and Calathus fuscipes (567 ex.). Ophonus convexicollis was confirmed for the Bulgarian fauna. Seven species were new for the whole Danube Plain: Leistus ferrugineus, Amara sabulosa, Harpalus melancholicus, Ophonus schaubergerianus, Pangus scaritides, Microlestes fulvibasis, Microlestes minutulus, and 120 species were new for the Western Danube Plain. The dominant structure showed the presence of 2 eudominants numbering 26% of all specimens (Harpalus rufipes and Harpalus tardus), 4 dominants (25.5%), 4 subdominants (10%), 14 recedents (21.5%) and 114 subrecedents (17%). Constant species occurring in all sampling sites were Harpalus caspius, Harpalus rufipes and Harpalus rubripes. The analysis of the life forms showed only a slight predominance of the zoophages (51.5%) over the mixophytophages (48.5%). Similar ratio is mostly approaching to the typical for the steppe zones and for the orchards from the forest-steppe zones. Most of the species were European-Neareastern (19%), European-Central Asian (16%) and Palearctic (12%).

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Keywords: Carabidae, Western Danube Plain, Zlatiya, new records, ecology, zoogeography

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Ecology of Communities of Testate Amoebae (Amoebozoa, Rhizaria) in the „Marsh Malak Preslavets“ Protected Area, North-eastern Bulgaria

Rositsa Davidova1*, Senay Sevginov1, Maria Boycheva1

1University of Shumen, Faculty of Natural Sciences, 115 "Universitetska" str., 9712 Shumen, Bulgaria E-mail: [email protected]

to Contents

Abstract The taxonomic diversity and ecology of the testate amoebae in the marsh Malak Preslavets were investigated. Forty-four taxa belonging to 14 genera of testate amoebae were recorded in the benthal and phytal of the marsh. It was found that the spread of the typical aquatic representatives of the genera Difflugia, Centropyxis and Arcella is the widest and include 56.8% of the species. Considering the number of specimens, however, the highest relative аbundance had the genera Trinema (64.2%), Euglypha (7.07%), Psammonobiotus (6.70%) and Difflugiella (5.85%), which comprised 83.82% of the specimens. Species like Trinema enchelys and Tr. lineare were dominant species characterised by high population density in all biotopes. Eleven testate amoebae (or 25%) were found in all studied biotopes: Centropyxis aculeata, C. ecornis, C. delicatula, Difflugia pristis, Difflugiella oviformis, Euglypha rotunda, Microchlamys patella, Psammonobiotus linearis, Tracheleuglypha acolla, Trinema enchelys and Tr. lineare. About 47.7% of species were established only in one biotope.

Keywords: testacean communities, benthal, phytal, relative abundance, frequency

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018 and grant no. RD-08-120/06.02.2018.

Note: Senay Sevginov – Biology and physics, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster session Section “Environmental ecology, cell biology”

Comparative analysis of Nature Park Shumen Plateau and Shumen City Park as green spaces – Teodora Koynova Cytogenetic analysis of groundwater of Nature Park Shumen Plateau using Allium cepa test – Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Teodora Koynova, Selime Ali, Valentin Velev Antifungal Activity of Lactic Acid Bacteria, Isolated from (Mytilus galloprovincialis Lam.) in The Bulgarian Black Sea aquatory – Elitsa Stanachkova, Sevginar Ibrjamova, Radoslav Ivanov, Tsveteslava Ignatova-Ivanova Study on anaerobic treatment of sludge from waste water treatment plant in the metan tanks in mezofile mode – Stoyan Stoyanov, Radoslav Ivanov Impact of packaging materials on the environment. Designing traditional and innovative solutions – Yana Aneva Electricity by plants - myth or reality – Dimcho Zahariev, Zerin Behchet, Iliana Koleva, Seven Sali Growth inhibition of human hepatoma cell line by phosphorylated -hydroxyallenes – Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Ismail Ismailov, Ivaylo Ivanov, Valerij Christov, Lora Georgieva Synthesis and cytostatic activity of 4-bromo-5-ethyl-2-(ethylamino)-5-methyl-5H-1,2- oxaphosphole 2-oxide – Dobromir Enchev, Vanya Koleva, Asya Dragoeva, Leman Behchet- Ibryam, Mihail Mihaylov, Nikolay Uzunov, Laura Melendez-Alafort, Antonio Rosato, Valery Brel Computer and computational modeling in the interdisciplinary researches of the chromatin packaging and the chromosome features – Yordanka Kuzmanova, Nikola Kalchev, Lora Georgieva, Mihail Mihailov Application of C++ in cell division researches – Simona Valkova, Nikola Kalchev Computer and computational models in the researches of formation and functioning of the mitotic spindle – Yordanka Kuzmanova, Nikola Kalchev, Daniel Denev Comparative analysis of the financial indicators of electric and conventional cars – Denis Hamdiev

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Comparative analysis of Nature Park Shumen Plateau and Shumen City Park as green spaces

Teodora Koynova*1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract The green areas play a significant role in keeping the urban population healthy. Consequently, there has been a growing interest in the urban and peri-urban parks lately. The Nature Park Shumen plateau and Shumen City Park are an important green area for residents of Shumen city. The aim of this study was to make comparative analysis of the qualities of the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park as green spaces. For quality assessment 10 criteria were used. The criteria were grouped in four categories - Green space placement, Green space use, Environment and Biodiversity. Five-point Likert scale was used to determine satisfaction with each of the 10 criteria. Nine experts did the evaluation of the criteria. In category “Green space placement”, the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park had very similar evaluations however there were big differences in the individual criteria. According to the category “Green space use“, both parks showed rather similar results. Concerning the category „Environment”, the Nature Park Shumen Plateau received slightly higher assessment and the category “Biodiversity” was ranked as twice higher. The results show that the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park possess good quality as a green area, as the Nature Park Shumen Plateau was higher assessed compared to the Shumen City Park. Keywords: Nature Park Shumen Plateau, Shumen City Park, quality of green spaces, assessment of green area Note: Teodora Koynova – EOOS, PhD student.

Introduction The world is becoming an increasingly urban place. Since 2008, more than half of the world’s population has been living in cities (Colesca & Alpopi, 2011; Sijtsma et al., 2012; Stewart et al., 2016). As a result, people spend less time in nature. Therefore, it is important to have enough 81

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 quality green spaces within urban and peri-urban areas (Li et al., 2005; Szulczewska et al., 2014). According to Centers for Disease Control and Prevention, green spaces are “open, undeveloped land with natural vegetation” and include parks, forests, playing fields, and river corridors, for example. Forests close to urban areas provide people with opportunities for recreation (Eriksson & Nordlund, 2013; Koynova et al., 2019). In recent decades, considerable evidence has accumulated suggesting that the availability of green areas is important for human health and improve people’s quality of life (Gidlow et al., 2012; Pietilä et al., 2015; Shuib et al., 2015; Zhang et al., 2017). For this reason, more and more attention has been paid to the urban and peri-urban parks, especially because of their numerous environmental and social services, such as noise abatement, stress reduction, aesthetic value (Ghimire et al., 2017), air filtering, microclimate regulation, rainwater drainage, recreation and social interaction (Szulczewska et al., 2014). Spending time in such spaces reduces stress and has a relaxing effect (Kabisch & Haase, 2013). Urban and peri-urban parks provide opportunities for more active lifestyle (Colesca & Alpopi, 2011; Ghimire et al., 2017; Shuib et al., 2015). They also offer huge benefits to children’s physical, mental and social development (Colesca & Alpopi, 2011; McCracken et al., 2016; Shuib et al., 2015). There are no accepted standards for measuring the quality of green space. Various attributes, such as general condition and maintenance, specific features and fitness for purpose can be applied (Gidlow et al., 2012). Some authors are based on the opinion of visitors to the parks and natural areas (Svendsen et al., 2015; van Dillen et. al., 2012; Zhang et al., 2017). It can be used single questions for general perceived quality of green space or more complex questions to assess the quality of green space as an impact on the health and well-being. Other use expert assessments like checklists, in situ observations, and Geographical Information System (GIS) analysis (Zhang et al., 2017). The aim of this study was to make comparative analysis of the qualities of the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park as green spaces.

Materials and Methods Study areas We have analyzed two parks – the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park. Nature Park Shumen Plateau is located in the Shumen Plateau, next to Shumen city, northwest. Since 1980 it has been declared as a protected area. It has a surface of 3930,7 hectares and the average altitude is 427 m a.s.l. Shumen City Park is situated in the center of the city. It has a surface of 7 hectares and the average altitude is 220 m a.s.l. The population of the city is 80 855 people (National Statistical Institute, 2011). 82

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Methodology The comparative assessment of the quality of green spaces was based on the criteria proposed by Colesca & Alpopi, 2011. There are 10 criteria grouped into four categories (Figure 1). To determine satisfaction with each of the 10 criteria was used a five-point Likert scale. Nine experts did the evaluation of the criteria. Each criterion of both parks was calculated using the mean of the values.

Pollution – 0.083 Green space Distance from home – 0.086 placement – Territorry expansion – 0.024 0.193

Green space use Existence of recreation facilities – 0.281 – 0.394 Existence of working places – 0.113 Quality of green spaces Environment – Existence of water sources – 0.102 0.242 Existence of areas covered with trees – 0.106 Existence of a special space for pets – Biodiversity – 0.034 0.171 Diversity of the natural vegetation – 0.093 Diversity of the bird species – 0.078

Figure 1. The weight of each evaluation criterion (Colesca & Alpopi, 2011)

Results and Discussion We have made comparative analysis of the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park as green spaces. The results are shown in Table 1. In category “Green space placement”, the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park have very similar evaluations. However, as can be seen there are big differences between them as regards their individual criteria in this category. Nature Park Shumen Plateau is peri-urban park and according to experts, is located in unpolluted area. As part of the Shumen Plateau, there is an opportunity to expand the territory. Shumen City Park is its opposite - located in the center of the city, surrounded by large boulevards. Therefore, successive territory expansion is not possible. The distance from home plays a major role in the frequency of visits to the parks. Although the Nature Park Shumen Plateau is very close to the city, Shumen City Park has a higher rating. People who live closer to the park tend to visit more often. Their visits are, however, shorter than those who live 83

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 further away. People who spend more time traveling to the park usually stay longer and engage more often in active recreation and socialising (Mowen et al., 2007; Rossi et al., 2015). However, when parks are well-equipped and have attractive features, distance is no longer so important (Cohen et al., 2015; McCormack et al., 2006).

Table 1. Expert evaluation of Nature Park Shumen Plateau and Shumen City Park as green spaces. Еvaluation NP CP Category NP CP Criterion NP CP Pollution 0.060 0.016 Green space 0.082 0.093 Distance from home 0.005 0.074 placement Territory expansion 0.017 0.003 Existence of recreation Green space 0.234 0.234 0.325 0.331 facilities use Existence of working places 0.091 0.097 Quality of Existence of water sources 0.065 0.045 0.735 0.638 green spaces Existence of areas covered 0.097 0.088 Environment 0.171 0.139 with trees Existence of a special space 0.009 0.006 for pets Diversity of the natural 0.085 0.016 Biodiversity 0.157 0.074 vegetation Diversity of the bird species 0.072 0.059 NP – Nature Park Shumen Plateau; CP – Shumen City Park

According to the criterion of “Existence of recreation facilities“, both parks show the same result, which is close to the maximum. There are enough places for walking and recreation, for jogging and cycling. These activities play a significant role in the health and well-being of people (Hurts, 2009; Rosenberger et al., 2009). The fact that green spaces provide them for free and are easily accessible makes the parks even more valuable (Kaczynski et al., 2014; Van Hecke et al., 2017). Tourism and recreation activities are popular in protected areas (Barros et al., 2015). In Nature Park Shumen Plateau is located one of the emblematic monuments of the city of Shumen – „Monument to 1300 Years of Bulgaria“. Other very attractive place to visit there is Shumen fortress and astronomical observatory. Both parks have plenty of playgrounds for children and relaxation spots. For this reason and because of the proximity of the Shumen City Park to the city center, this makes it a favorite place for mothers and their children and for retirees. It is important the urban environment to have enough green areas that are distributed equitably within the city and to be easily accessible to provide a

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 healthy environment for all members of the community (WHO, 2017). Both parks offer good number of work places like restaurants and cafes. As regards the criterion „Environment”, the Nature Park Shumen Plateau receives higher assessment. This is due to the existence of more water sources and more areas covered with trees. About 90% of the territory of Nature Park is forests (Zahariev & Miteva, 2017). Forests play a significant role in the provision of ecosystem services. They create a healthy living environment and restore ecosystems (Ghimire et al., 2017; Karjalainen et al., 2010). Both parks do not have special space for pets. With the ecosystem services it provides, biological diversity has important contributions to society (De, 2017; McDonald et al., 2013). Green areas with great biodiversity are preferred for recreation (Rupprecht et al., 2015; Traore & Salles, 2014). Many studies testify to the richness of flora and fauna of the Nature Park Shumen Plateau (Bachvarova et al., 2015; Dimitrova et al., 2015; Kaschieva et al., 2014; Zahariev & Miteva, 2017; Zahariev & Radoslavova, 2010). This is also confirmed by the experts in our study, which give almost the maximum assessment – 0.085 out of 0.093 possible. The diversity of plant species in the area is determined by the unique combination of conditions in terms (topography, water resources, climate and soil) (Zahariev & Radoslavova, 2010). There are described 786 species of plants (Dimitrova et al., 2015; Zahariev & Radoslavova, 2010) of which 19 species of orchids (Dimitrova et al., 2015) and 378 species of medicinal plants (Kaschieva et al., 2014). Shumen City Park does not have such a natural vegetation variety. Consequently, his assessment is only 0.016. The number of bird species is used to measure the diversity of the fauna. According to this criterion, the Nature Park Shumen Plateau is again with almost maximum evulation. As opposed to the diversity of the natural vegetation, on this criterion the Shumen City Park is highly rated. Management plan of the Nature Park Shumen Plateau (2008) reported that it is inhabited by 345 invertebrate species and over 240 vertebrate species. Birds are the most widely represented group in the park with 150 species. The results show that the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park possess good quality as green spaces. The overall assessment of the Nature Park Shumen Plateau is 0.735 and of the Shumen City Park is 0.638. Green spaces are long-term investments. The perception of green space is a sign of how people assess their environment (Shuib et al., 2015). Their assessment is valuable and should be taken into account in terms of monitoring the quality of environments and supporting environmental decisions. Therefore, in addition to the expert assessment of green space quality, it is important to make an assessment of the perception of people (Zhang et al., 2017). Their maintenance of good quality is significant and should be integrated within local development

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 strategies and frameworks. Investment in green space has great value and local government can make such on behalf of citizens and their welfare (WHO, 2017a).

Conclusions Quality green areas provide positive health, social and environmental benefits for all population groups. The Nature Park Shumen Plateau has a considerably higher evaluation on the criteria „Pollution“, „Territory expansion“, „Existence of water sources“ and „Diversity of the natural vegetation”. The Shumen City Park is assessed higher on the criterion “Distance from home”. The results show that the Nature Park Shumen Plateau and the Shumen City Park have high evaluation as a green area. However, the Nature Park Shumen Plateau has better qualities as a green space. Therefore, local government should stimulate the population to spend more time in Nature Park Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

References 1. Bachvarova, D., A. Doychinov, Ch. Deltchev, P. Stoev, Habitat distribution of myriapods (Chilopoda, Diplopoda) in the town of Shumen and the Shumen Plateau (NE Bulgaria), Arthropoda Selecta, (2015), 24(2):169-184. ISSN 2053-4116. 2. Barros, A., C. Pickering, O. Gudes, Desktop analysis of potential impacts of visitor use: A case study for the highest park in the Southern Hemisphere, Journal of Environmental Management, (2015), 150:179-195. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.11.004 3. Cohen, D.A., B. Han, J. Isacoff, B. Shulaker, S. Williamson, T. Marsh, T.L. McKenzie, M. Weir, R. Bhatia, Impact of Park Renovations on Park Use and Park-based Physical Activity, J Phys Act Health, (2015), 12(2):289-295. doi:10.1123/jpah.2013-0165. 4. Colesca, S.E., C. Alpopi, The Quality Of Bucharest’s Green Spaces, Theoretical and Empirical Researches in Urban Management, (2011), 6(4):45-59. https://www.jstor.org/stable/pdf/24873301.pdf 5. De, M., Ecosystem Services From Sacred Groves: An Overview, Harvest (online); Bi- Annual, Spl. Environment Issue, (2017), 1:14-20. www.harvestjournal.net/wp- content/uploads/2017/07/Mitu-D.pdf 6. Dimitrova, Zh., M. Kaschieva, N. Kirilova, M. Marinova, Establishment of current state and conservation of orchids along marked tourist routes in Shumen Plateau Nature Park.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Proceedings of the Third student scientific conference „Ecology and Environment“, (2015), 2:51-58. 7. Eriksson L., A. Nordlund, How is setting preference related to intention to engage in forest recreation activities?, Urban Forestry & Urban Greening, (2013), 12(4):481-489. http://dx.doi.org/10.1016/j.ufug.2013.07.004 8. Gidlow C.J., N.J. Ellis, S. Bostock, Development of the Neighbourhood Green Space Tool (NGST), Landscape and Urban Planning, (2012), 106(4):347-358. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2012.04.007 9. Ghimire R., S. Ferreira, G.T. Green, N.C. Poudyal, H.K. Cordell, J.R. Thapa, Green Space and Adult Obesity in the United States, Ecological Economics, (2017), 136:201-212. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.02.002 10. Hurts, M., Who participates in active leisure?, Statistics Canada — Catalogue no. 11-008, (2009). https://www.statcan.gc.ca/pub/11-008-x/2009001/article/10690-eng.htm 11. Kabisch, N., D. Haase, Green spaces of European cities revisited for 1990–2006, Landscape and Urban Planning, (2013), 110:113-122. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2012.10.017 12. Kaczynski, A.T., S.A.W. Stanis, J.A. Hipp, Point-of-decision prompts for increasing park- based physical activity: a crowdsource analysis, Prev Med, (2014), 69:87-89. doi:10.1016/j.ypmed.2014.08.029. 13. Karjalainen E., T. Sarjala, H. Raitio, Promoting human health through forests: overview and major challenges, Environ Health Prev Med, (2010), 15:1-8. doi 10.1007/s12199-008-0069- 2 14. Kaschieva, M., Z. Nanova, A. Dragoeva, V. Koleva, B. Boneva, Y. Gancheva, Y. Penkov, H. Marinov, Establishment of current state of medicinal plants propagation along marked tourist routes in Shumen Plateau Nature Park, Proceedings of the Second Student Scientific Conference “Ecology and Environment”, (2014) 1:141-153. ISSN 2367-5209 15. Koynova, T., V. Koleva. A.P. Dragoeva, N. Natchev, Peri-urban National Parks as Green Spaces for Recreation - A Case Study of Nature Park Shumen Plateau, International Journal of Social Ecology and Sustainable Development, (2019), 10(1), Article 4 – in press 16. Li, F., R. Wang, J. Paulussen, X. Liu, Comprehensive concept planning of urban greening based onecological principles: a case study in Beijing, China, Landscape and Urban Planning, (2005), 72(4):325-336. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2004.04.002 17. Management plan of the Nature Park Shumen Plateau (2008), http://www.shumenskoplato.net/managementplan.php

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

18. McCormack, G.R., Billie Giles-Corti, Max Bulsara and Terri J Pikora, Correlates of distances traveled to use recreational facilities for physical activity behaviors, International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity, (2006), 3:18 doi:10.1186/1479-5868- 3-18 19. McCracken, D.S., D.A. Allen, A.J. Gow, Associations between urban greenspace and health-related quality of life in children, Preventive Medicine Reports, (2016), 3:211-221. http://dx.doi.org/10.1016/j.pmedr.2016.01.013 20. McDonald R.I.; Marcotullio, P.J.; Güneralp, B., Urbanization and Global Trends in Biodiversity and Ecosystem Services. Eds., T. Elmqvist in Urbanization, Biodiversity and Ecosystem Services: Challenges and Opportunities, 2013 21. Mowen, A., E. Orsega-Smith, L. Payne, B. Ainsworth, G. Godbey, The Role of Park Proximity and Social Support in Shaping Park Visitation, Physical Activity, and Perceived Health Among Older Adults, Journal of Physical Activity and Health, (2007), 4(2):167-179. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17570886 22. National Statistical Institute, 2011 23. Pietilä, M., M. Neuvonen, K. Borodulin, K. Korpela, T. Sievänen, L. Tyrväinen, Relationships between exposure to urban green spaces, physical activity and self-rated health, Journal of Outdoor Recreation and Tourism, (2015), 10:44-54. https://doi.org/10.1016/j.jort.2015.06.006 24. Rosenberger, R.S., T.R. Bergerson, J.D. Kline, Macro-Linkages between Health and Outdoor Recreation: The Role of Parks and Recreation Providers, Journal of Park and Recreation Administration, (2009), 27(3):8-20. https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/35415 25. Rossi, S.D., J.A. Byrne, C.M. Pickering, The role of distance in peri-urban national park use: Who visits them and how far do they travel?, Applied Geography, (2015), 63:77-88. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2015.06.008 26. Rupprecht, C.D.D., J.A. Byrne, H. Ueda, A.Y. Lo, ‘It’s real, not fake like a park’: Residents’ perception and use of informal urban green-space in Brisbane, Australia and Sapporo, Japan, Landscape and Urban Planning, (2015), 143:205-218. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2015.07.003 27. Shuib, K.B., H. Hashim, N.A.M. Nasir, Community Participation Strategies in Planning for Urban Parks, Procedia - Social and Behavioral Sciences, (2015), 168:311-320. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.10.236

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

28. Sijtsma, F.J., S. de Vries, A. van Hinsberg, J. Diederiks, Does ‘grey’ urban living lead to more ‘green’ holiday nights? A Netherlands Case Study, Landscape and Urban Planning, (2012), 105(3):250-257. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2011.12.021 29. Stewart, O.T., A.V. Moudon, M.D. Fesinmeyer, C. Zhou, B.E. Saelens, The association between park visitation and physical activity measured with accelerometer, GPS, and travel diary, Health & Place, (2016), 38:82-88. https://doi.org/10.1016/j.healthplace.2016.01.004 30. Svendsen, E.S., L.K. Campbell, N.F. Sonti, M.L. Johnson, Reading the Landscape: A Social Assessment of Parks and their Natural Areas in Jamaica Bay Communities, Social Assessment White Paper No. 1, (2015), https://www.fs.fed.us/nrs/nyc/local- resources/docs/wp1_JamaicaBaySSA2013.pdf 31. Szulczewska B., R. Giedych, J. Borowski, M. Kuchcik, P. Sikorski, A. Mazurkiewicz, T. Stanczyk, How much green is needed for a vital neighbourhood? In search for empirical evidence, Land Use Policy, (2014), 38:330-345. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2013.11.006 32. Traore, S.A.A., J. Salles, Urban park’s ecological and recreational aspects in developing country: evaluating the Bãngr-Weoogo Park in Ouagadougou, Conférence annuelle de la FAERE, (2014), 18. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01123387 33. van Dillen, S. M. E., S. de Vries, P.P. Groenewegen, P. Spreeuwenberg, Greenspace in urban neighbourhoods and residents’ health: Adding quality to quantity. Journal of Epidemiology and Community Health, (2012), 66(6) http://dx.doi.org/10.1136/jech.2009.104695 34. Van Hecke, L., J. Van Cauwenberg, P. Clarys, D. Van Dyck, J. Veitch, B. Deforche, Active Use of Parks in Flanders (Belgium): An Exploratory Observational Study, Int. J. Environ. Res. Public Health, (2017), 14(1):35. doi:10.3390/ijerph14010035 35. WHO, Urban green spaces: a brief for action, (2017). http://www.euro.who.int/en/health- topics/environment-and-health/urban-health/publications/2017/urban-green-spaces-a-brief- for-action-2017 36. WHO, Urban Green Space Interventions and Health, (2017a), http://www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/urban- health/publications/2017/urban-green-space-interventions-and-health-a-review-of-impacts- and-effectiveness.-full-report-2017 37. Zahariev, D., D. Miteva, Invasive Plant Species in Shumensko Plato Natural Park (Northeastern Bulgaria), International Journal of Advanced Research, (2017), 5(8):952-961, doi: 10.21474/IJAR01/5141.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

38. Zahariev, D., E. Radoslavova, The plants with protection statute, endemites and relicts of the Shumensko Plateau, Ovidius University Annals – Biology-Ecology Series, (2010), 14:25- 31. 39. Zhang, Y., A.E. Van den Berg, T. Van Dijk, G. Weitkamp, Quality over Quantity: Contribution of Urban Green Space to Neighborhood Satisfaction, Int. J. Environ. Res. Public Health, (2017), 14(5):535. doi:10.3390/ijerph14050535

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Cytogenetic analysis of groundwater of Nature Park Shumen Plateau using Allium cepa test

Asya Dragoeva1, Vanya Koleva*1, Teodora Koynova1, Selime Ali1, Valentin Velev1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract Most of Earth's liquid freshwater is stored in the terrestrial subsurface. The quality assessment of the groundwater is vital. There are numerous approaches of water quality evaluation. The aim of the present study was to assess the cytotoxic and genotoxic potential of groundwater of Nature Park Shumen Plateau. Water samples were collected from three sites – the entrances of Biserna cave and Rusalka cave and from Pod Manastira region. Allium cepa root meristems were treated with water samples for 24 h. Endpoints analysed included mitotic index (MI), phase indexes (PhI), frequency of abnormal mitotic cells, binucleated interphase cells and interphase cells with micronuclei. Treatment with sample Bisserna completely inhibited cell division in root meristems. The mitotic index after treatment with sample Rusalka was below 1%. It is not recommended to count chromosome aberrations if the mitotic index is very low. The sample Pod Manastira had a weak cytostatic effect, but changed the mitotic phase distribution. The same sample also induced different aberrations in root-tip cells, presumably due to mitotic spindle abnormalities. In conclusion, data on cytogenetic endpoints showed cytotoxicity and genotoxicity of three water samples studied.

Keywords: Nature Park Shumen Plateau; Groundwater; cytogenetic analysis; Allium cepa- test

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Teodora Koynova – EOOS, PhD student; Selime Ali – EOOS, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Antifungal Activity of Lactic Acid Bacteria, Isolated from (Mytilus galloprovincialis Lam.) in The Bulgarian Black Sea aquatory

Elitsa Stanachkova1, Sevginar Ibrjamova1, Radoslav Ivanov1, Tsveteslava Ignatova-Ivanova1*

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska Str., 9712 Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract In the present study we present the results from antifungal activity of Lactic Acid Bacteria, isolated from M. galloprovincialis Lam. from the Bulgarian Black Sea aquatory. The Black Sea mussel (M. galloprovincialis Lam.) is in fact the only marine species grown as aquaculture in the Bulgarian Black Sea aquatory. Mussels have an exceptional nutritional value, making them suitable for the human diet. The cultivation of sea products, in particular the Black Sea clam, is becoming an important part of the Western Black Sea industry. With increasing tourist pressure and construction activities on the Black Sea coast, maritime pollution increased in the last decades. These pollutants also include various pathogenic microorganisms - Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella thyphimurium, Hymeniacidon perlevis, incl. the cholera cause (Vibrioo cholera). Such pathogenic microorganisms are often present in the mussels and can cause the spread of various diseases. In this study 2 isolates Lactic acid bacteria, from M. galloprovincialis Lam have been identified as Lactobacillus sp. and characterized as cultures with promising antifungal activity. The antifungal activity of our new isolates, identified as Lactobacillus sp., seems to be a promising advantage of these 2 strains, suggesting their potential applications in different food technologies. However, more experiments have to be conducted to clarify the nature and the mechanisms of the reported antifungal activity and they are still in progress. The combination of dairy origin and strong inhibitory activity of the lactobacillus strains is a prerequisite for their possible application as starters and/or bioprotective antifungal adjuncts. Keywords: Mytilus galloprovincialis Lam; antifungal activity; probiotic bacteria; Black Sea Acknowledgments: The contributors express their gratitude for the funding by the project by Shumen University project RD-08-167/09.02.2018 г. Note: Sevginar Ibrjamova – EOOS, PhD student; Elitsa Stanachkova Medical chemistry, bachelor student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Study on anaerobic treatment of sludge from waste water treatment plant in the metantanks in mezofile mode

Stoyan Stoyanov1, Radoslav Ivanov1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska Str., 9712 Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Sludge from urban waste water treatment plants (WWTP) require additional stabilization and disposal because it can cause serious environmental and health problems. Sludge stabilisation is achieved through a variety of physical, chemical, physico-chemical and biochemical processes. Sludge generated in the process of purification of waste water are of two types-primary and excess activated sludge. They mingle and submitted to the metantank even a day, at regular intervals or continuously and under the influence of the metanobacteria anaerobic decay takes place in the absence of oxygen. The final products of this process are: methane, carbon dioxide, water, hydrogen sulphide and minor amounts of nitrogen, oxygen and hydrogen. The biogas is collected and is used as a fuel to heat water and produce steam for heating the sludge. It is known that anaerobic processes are very sensitive to a number of factors that characterize the conditions of their operation – hydraulic retention time, temperature, pH, shuffle, dose of humidity-load of sediments and their chemical bonds. It's made of the sediments as they inspect calculated and obtained from laboratory analyses of sediment parameters in the metantank. Based on what has been found that all thre metantanks work in low load mode (0.5 – 1.5 kg/m3.d), are in the middle range, and can be loaded up to 1,5 kg/m3.d. Also on the basis of the calculated values for the monitored period, the retention time of the sludge in the metantank cut in half, the 24-hour load of metantanks can raise double, while maintaining the concentration of dry matter by 4.4% up to 4.8%. Found that in the observed period the yield of biogas varies in the range 1000-2000 m3/d, as an average for the period was 1437 m3/d. Keywords: Metantank, Mezofile mode, Anaerobic treatment, Waste Water, Solids, Biogas Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018. Note: Stoyan Stoyanov – EOOS, master student.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

ОБСЛЕДВАНЕ НА АНАЕРОБНО ТРЕТИРАНЕ НА УТАЙКИТЕ ОТ ПСОВ В МЕТАНТАНКОВЕ ПРИ МЕЗОФИЛЕН РЕЖИМ

Стоян Стоянов1*, Радослав Иванов1

Факултет по природни науки, Шуменски университет „Епископ Константин Преславски” E-mail: [email protected]

ВЪВЕДЕНИЕ Утайките от градските пречиствателни станции за отпадни води изискват допълнително стабилизиране и обезвреждане. Стабилизацията на утайките се постига чрез разнообразни физични, химични, физико-химични и биохимични процеси (Tsachev, 2010) Образуваните утайки в процес на пречистване на отпадни водите са два вида – първична от първичните утаители и излишна активна утайка от био-стъпалото. Те се смесват и се подават към метантанка равномерно в денонощието, на равни интервали от време или непрекъснато. Под въздействието на метановите бактерии се извършва анаеробното изгниване при липсата на кислород. Крайни продукти от този процес са: метан, въглероден диоксид, вода, сероводород и незначителни количества азот, кислород и водород. Обезводнените утайки се съхраняват на площадки за временно съхранение и след престоя им минимум 12 месеца, се използват за рекултивация на замърсени терени. За целта има методи, съгласувани с Европейския съюз за агроекологична оценка на утайките. Въз основа на тази оценка се изготвят екологосъобразни технологични варианти за използуване на утайките в почвата без опасност от замърсяване на околната среда (Marinova et al., 2014). Целта на настоящата дипломна работа е обследване на анаеробно третиране на утайките от ПСОВ в метантанковете при мезофилен режим. Поставената цел може да се постигне с изпълнението на следните задачи: 1. Обследване на техническия режим за неговата оптимизация. 2. Оценка на възможностите за оптимизация на базата на получените резултати. 3. Препоръки за повишаване на ефективността на процеса. При пречистването на отпадъчните води се отделят голямо количество утайки както в първичните, така и във вторичните утаители. Те имат неприятна миризма, трудно отдават водата си, лесно загниват и са опасни в санитарно - хигиенно отношение, тъй като съдържат голямо количество болестотворни бактерии.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ За да се отстранят вредните и неприятни свойства на органичните утайки, се използват най-често процесите на анаеробното гниене. В специални съоръжения при протичането на сложни химико-биологични процеси органичните вещества се минерализират. Разпадането на органичните вещества протича в три основни фази:  Хидролиза и Ацидогенеза;  Ацетогенеза;  Метаногенеза. Въпреки че процесът на анаеробно разграждане включва три отделни фази, всички биохимични реакции възникват едновременно и са взаимнозависими. Хидролизата е биохимична реакция, при която сложните органични вещества се разграждат до прости органични вещества. Те от своя страна по време на ацидогенезата се разграждат до летливи мастни киселини и се отделя водород и въглероден диоксид. Ацетогенезата разгражда летливите мастни киселини до получават ацетатни

съединения, СО2 и Н2, които могат да бъдат използвани от бактериите, образуващи метан. Процесът на образуване на метан е реакция, при която разтворимите вещества се превръщат в метан с помощта на микроорганизми. Две трети от общото количество метан се получава чрез трансформиране на оцетна киселина или чрез ферментация на алкохоли във втората фаза на процеса. Другата една трета от произведения метан се получава в резултат от намаляването на въглеродния диоксид в сместа посредством водород. В последната фаза настъпва разрушаване на образувалите се от предната фаза

киселини, при което се отделят големи количества СН4, СО2 и амоняк (NH3). Утайките нямат лоша миризма, лесно се изсушават, безвредни са в санитарно отношение и са ценен органичен тор. Метанът, който се отделя е висококалоричен газ и може да се използва като гориво в когенераторите за производство на електро- и топлинна енергия, използвана за

подгряване на метантанка. Метанът и въглеродният диоксид излитат като газове, а NH3

остава в утайката като амониев хидроксид (NH4OH). За да протича нормално процесът на гниенето, трябва да се спазват следните условия:  да се поддържа оптимална температура в съоръженията;  да се смесват постъпващите пресни утайки в определено съотношение с узрелите;

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

да се осигурява добро размесване на пресните с узрелите утайки (Marinova et al., 2014 & Pelovski et al. 2007.). Известно е, че анаеробните процеси са твърде чувствителни към редица фактори които характеризират условията на тяхното протичане:  хидравличното време на задържане – това е средното време на задържане на течността в процеса на стабилизация (дни);  температура – оказва влияние върху метаболитната активност на микробната популация, поддържането на стабилна работна температура е важно, особено за бактериите формиращи метан;  pH – стойността и се определя от взаимното и многопосочно влияние на физичните, химичните и биохимични превръщания;  разбъркване – то е необходимо за оптималното разграждане на органичния субстрат, като се подобрява контактът между субстрата и бактериалните клетки. Разбъркването се практикува и за разрушаване на повърхностните слоеве от кора и пяна;  доза на натоварване – това е скоростта на захранване с органични вещества (кг. ОСВ на м3);  влажност на утайките – трябва да бъдат в интервала от 95% до 88%;  химичния им състав – наличие на инхибитори – токсични вещества, ПАВ, йони на тежки метали, катализатори – биогенни елементи, микроелементи, биостимулатори и т.н. (Arsov, 1999) . Утайките от първичните и вторичните утаители се отправят за обработка в специални съоръжения, наречени метантанкове. Те са по-съвършени съоръжения за изгниване на утайките поради това, че септичната част е отделена от утаителя. Съвременните метантанкове са стоманобетонни цилиндрични резервоари с конично дъно и херметично покритие, снабдено с купол за събиране и отвеждане на газа метан, който се отделя при гниенето на утайките. В метантанковете гниенето на утайката може да бъде регулирано. В тях се създават благоприятни условия за метанно гниене. Това се постига чрез изкуствено загряване и разбъркване на утайките. Загряването им се осъществява:  чрез серпентини с циркулираща в тях гореща вода;  чрез вкарване на гореща вода или пара в метантанка - метода трябва да се избягва;

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

 чрез предварително затопляне на утайките преди пускането им в метантанка. Пресните утайки се подават в метантанка равномерно в денонощието, на равни интервали от време или непрекъснато. Основни фактори, които определят скоростта на гниенето на утайките в метантанковете са температурата на утайките, размесването на утайките и съотношението между количеството на пресните утайки, постъпващи през денонощието в метантанка и количеството на изгнилите утайки, които остават в него. Колкото по-малко е денонощното натоварване, толкова по-добре протичат процесите на гниенето. Изгнилите утайки в метантанковете не намаляват обема си. Причината за това е, че те се разводняват, т. е. влажността на постъпващите утайки е по-малка (95 %) от влажността на изгнилите (около 97 %). При гниенето на утайките в метантанковете се отделя повече въглероден диоксид, отколкото в двуетажните утаители. Това се дължи на по-високата температура, при която въглеродният диоксид се разтваря по-малко в отделилата се вода и заедно с метана излиза навън. Количеството на отделилите се газове е правопропорционално на температурата на утайките. Газовете се събират в метален похлупак, който се разполага в най-горната част на покритието на метантанка. Метанът се използва като гориво за парни котли за загряване на водата и производство на пара за затопляне на утайките. В големите пречиствателни станции получения биогаз се използва като гориво в съоръжения за комбинирано производство на електроенергия и топлина – когенератори (Simeonov & Kirov, 2011).

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИИ На схемата по-долу е показано приблизителното процентнo съдържание на сухото вещество в утайката, по пътя и до метантанка.

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 2. Принципна блок схема на пътя на утайката

СВ – сухо вещество ПРУ – първичен радиален утаител ИАУ – излишна активна утайка ГУУИАУ – гравитачен утайко уплътнител за излишна активна утайка МСРС „Хубер” – машинно сгъстяване с ротационен сгъстител „Хубер” КСУ – камера за смесени утайки МТ - метантанк Описание на параметрите и формулите, използвани в таблиците Плътността на утайката е много близка до плътността на водата и затова се приема, че имат еднакви стойности ρ = 1000 kg/m3 и всички изчисления са базирани на това.

Vсму – обем на смесените утайки, стойността му се взема от разходомер;

CСВ – концентрация на сухо вещество в %, показанията му се вземат след като се извърши лабораторен анализ, и после подлежи на превръщане в kg/m3; Показание C = ∗ 1000 ; ,kg/m3 (1) СВ 100

mСВ – масата на сухото вещество;

mСВ = VСМУ ∗ CСВ ; ,kg/d (2)

CОСВ – концентрация на органично сухо вещество в %, показанията му се вземат след лабораторен анализ;

mОСВ – масата на органиката или масата на органичното сухо вещество; C m = m ∗ ОСВ ; ,kg/d (3) ОСВ CB 100

mСВ/VMT – натоварване на метантанка със сухо вещество;

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

m CB ; ,kg/m3 .d (4) VMT 3 VMT – капацитет на метантанка 4500 m ;

mОСВ/VMT – натоварването на метантанка с органично сухо вещество; m OCB ; ,kg/m3.d (5) VMT

VБИОГАЗ – обем на биогаза, данните се отчитат от измервателно устройство разходомер на фирма „Дрегер”;

CCH4 – метан, за който стойностите се отчитат от газ-анализатор на фирма „Дрегер”;

VБИОГАЗ/mСВ – добив на биогаз от 1 kg. сухо вещество подаден в метантанка; V БИОГАЗ ; ,m3/kg (6) mCB Получения добив на биогаз е в m3, но след като го умножим по хиляда получаваме стойност в литри произведен биогаз от 1 kg. сухо вещество. V БИОГАЗ ∗ 1000; ,l/kg (7) mCB

VБИОГАЗ/mОСВ – добив на биогаз от 1 kg. органично сухо вещество подаден в метантанка; V БИОГАЗ ; ,m3/kg (8) mOCB Получения добив на биогаз е в m3, но след като го умножим по хиляда получаваме стойност в литри произведен биогаз от 1 kg. органично сухо вещество. V БИОГАЗ ∗ 1000; ,l/kg (9) mCB

Ef – степен на разпад на органиката в метантанка;

푚1.( 100−푚2) 퐸푓 = [1 − ] ∗ 100; , % (10) 푚2.(100−푚1)

m1 – минeрална част в утайката подавана към метантанка;

m1 = 100 − COCB; , % (11)

COCB – органично сухо вещество на смесената утайка, която се подава към метантанка;

m2 – минерална част на утайката в метантанка;

m2 = 100 − COCBMT; ,% (12)

СОСВМТ – концентрацията на органично сухо вещество на утайката в метантанка в %, показанията му се вземат след като се извърши лабораторен анализ;

tMT – средно-аритметична стойност на температурата в метантанка (всеки метантанк има 6 измервателни сензора следящи температурата);

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

t +t +t +t +t +t t = 1 2 3 4 5 6 ; ,оС (12) MT 6 Пресмятане на времето на задържане (θ) 1. Метантанк №1 – за месеците Юни, Юли и Август при концентрация на сухото вещество 4,74 % V 4500 θ = мт мах. = = 60 푑 ; (13) Vсму 75 2. Метантанк №2 – за месеците Юни, Юли и Август при концентрация на сухото вещество 4,56 % V 4500 θ = мт мах. = = 69,2 푑 ; (14) Vсму 65 3. Метантанк №3 – за месеците Юни, Юли и Август при концентрация на сухото вещество 4,41 % V 4500 θ = мт мах. = = 56,3 푑 ; (15) Vсму 80 След представяне и извършване на лабораторни анализи за месец Юни, за Метантанк № 1 се получават следните графики:

4500 4000 3500 3000 kg 2500 m3 2000 mСВ kg/d 1500 VБИОГАЗ m3/d 1000 500 0 0 10 20 30 дни, d

Фиг. 3. Количество на получения биогаз спрямо масата на сухо вещество в метантанк №1 за месец Юни

3500 3000 2500 kg 2000 mОСВ kg/d m3 1500 1000 VБИОГАЗ m3/d 500 усреднена mOCB 0 0 10 20 30 дни, d

100

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 4. Количество на получения биогаз спрямо масата на органичното сухо вещество в метантанк № 1 за месец Юни

4500 4000 3500 3000 kg 2500 m3 2000 mСВ kg/d 1500 VБИОГАЗ m3/d 1000 500 0 0 10 20 30 дни, d

Фиг. 5. Количество на получения биогаз спрямо масата на сухо вещество в метантанк № 2 за месец Юли

3000

2500

2000 kg 1500 mОСВ kg/d m3 1000 VБИОГАЗ m3/d усреднена mOCB 500

0 0 10 20 30 дни, d

101

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 6. Количество на получения биогаз спрямо масата на органичното сухо вещество в метантанк № 2 за месец Юли

4500 4000 3500 3000 kg 2500 m3 2000 mСВ kg/d 1500 VБИОГАЗ m3/d 1000 500 0 0 10 20 30 дни, d

Фиг. 7. Количество на получения биогаз спрямо масата на сухо вещество в метантанк № 3 за месец Август

3500 3000 2500 kg 2000 mОСВ kg/d m3 1500 VБИОГАЗ m3/d 1000 усреднена mOCB 500 0 0 10 20 30 дни, d

Фиг. 8. Количество на получения биогаз спрямо масата на органичното

102

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

сухо вещество в метантанк № 3 за месец Август

От графиките се вижда, че независимо от внезапните повишавания и понижавания на масата на сухото вещество и респективно на масата на органичното сухо вещество, производството на биогаз не се променя със същите темпове, а се изменя плавно. Добивът на биогаз от метантанк № 3 за месец Август варира в диапазона между 1000 – 2000 m3/d, като средно за месеца е 1474 m3/d. На база на натоварването на метантанковете с общо сухо вещество и съгласно възприетите технологични параметри на мезофилния режим на изгниване на метантанковете в метантанковете имаме ниско натоварване (Mavrov & Dobrev, 1988). Литература Arsov, R., Izsledvaniya varhu ratsionalni tehnologichni shemi i orazmeritelni metodiki za biologichno stabilizirane na utayki ot otpadachni vodi na naseleni mesta, Sofiya, UASG, 1999. Mavrov, V., I. Dobrev, Osnovi na tehnologichnoto proektirane na vodopodgotvitelni instalatsii i prechistvatelni stantsii za otpadni vodi, Sofiya, Tehnika, 1988. Marinova, Sv., R. Arsov, B. Blagoev, R. Popov, Tretirane na utaykite ot prechistvatelni stantsii za otpadachni vodi ot naseleni mesta, Sofiya, TSPO kum BAV, 2014. Pelovski, Y., I. Dombalov, E. Todorova, V. Kyoseva, E. Sokolovski, P. Petrov, G. Kazaldzhiev, Metodi za tretirane i opolzotvoryavane na tvardite bitovi otpadatsi, Sofiya, BNOTSEOOS, 2007. Simeonova, A., A. Kirov, Prechistvane na prirodni i otpadachni vodi, chast 2, Varna, VSU „Chernorizets Hrabur”, 2011. Tsachev, Ts., Prechistvane na otpadachni vodi, Sofiya, Tehnika, 2010.

103

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Impact of packaging materials on the environment. Designing traditional and innovative solutions

Yana Aneva1

1National Academy of Arts, Sofia E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Packaging pollution is a main environmental problem all over the globe. Annually an estimated 170 kg packaging materials per capita are consumed in Western Europe. This poses a significant threat to our ecosystem. Packaging designers and packaging developers have put in a lot of effort into developing and marketing biodegradable and sustainable packaging. The growing demand for organic products creates a market for such packaging. Producers of organic products often want to make their product stand out and reaffirm their brand promise by having a distinct look, that is also sustainable and effective. Other challenges faced by contemporary packaging designers are those of waste planning. Littering was one of the first things in the 70s to give a bad image to packaging. Designers are now expected to predict the potential impact of the packaging they design after it has been discarded. Suck is the case with six pack rings, that have recently had to be overhauled completely because of their damaging effect on wildlife. Both structural and visual packaging design have a large impact on packaging trends and solutions as brands tend to pick materials that are both cheap, effective and attractive to the consumer. It is largely up to packaging designers to inspire manufacturers to make better choices. As long as a change in materials is marketed expertly, customers are likely to embrace a change benefiting the planets flora and fauna. All in all, my paper will be examining newly emerged challenges to packaging designers as they strive to make renewable, sustainable and environmentally friendly packaging popular and desirable among manufacturers and consumers. I will be exploring both the upside and downsides of innovative packaging materials and also be taking a look back to traditional packaging methods using renewable materials, that could be successfully implemented today.

Note: Yana Aneva – PhD student.

104

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Packaging pollution is a main environmental problem all over the globe. Annually an estimated 170 kg packaging materials per capita are consumed in Western Europe.1 This poses a significant threat to our ecosystem. Currently packaging waste is associated mostly with supermarkets and their use of redundant packaging. Those would be: multipacks, value packs and single portion packaging. At this point those are the most wasteful trends. While pointing a finger at supermarkets is extremely convenient, there are many people responsible for the design, manufacture and marketing of a product. The design phase of a package is often overlooked when considering environmental impact. Design, however, is crucial to the success or demise of a product. Packaging designers and packaging developers have put in a lot of effort into developing and marketing biodegradable and sustainable packaging. The growing demand for organic products creates a market for such packaging. Producers of organic products often want to make their product stand out and reaffirm their brand promise by having a distinct look and also use sustainable and effective materials. No matter how practical or cost effective those materials are, if they are not used to their full potential to create an appealing visual impact, they will remain on the shelves. Designers face several key challenges when designing packages, that are both appealing and effective but also environmentally friendly. Among those are: reducing the gross amount of packaging material, designing single material packages, limiting the use of extra transport packaging, implementing reusable packaging, implementing innovative and eco-friendly materials. Reducing the gross amount of packaging is crucial because regardless of whether one is using bio-degradable materials or not there is the problem of cost. Degradable plastics are very high in price thus making them more difficult to market to clients. Sometimes the use of a material that is relatively difficult to recycle can have a huge positive impact on waste reduction. A good example of minimizing packaging waste are Cadbury chocolate bars. Traditionally wrapped in both aluminum foil and paper, they now come in a single foil package. Even though the initial materials were both recyclable they would, more often than not, get disposed of together which means they ended up in landfills. The agency responsible for the overhaul is London based Pearlfisher. They managed to convince one of the worlds’ leading snack manufacturers – Mondelez to completely rethink their packaging strategy and switch to light weight multi-layer packages, which combine various characteristics into 1 thin packaging film, giving often a performance no other single material would give. The move to an efficient, cost-effective solution for packaging means that Mondelez were essentially able save an estimated 100,000 tons of annual CO2 emissions from 2010 to 2014. By the end of 2016, they were able to eliminate 46,300 tons of packaging.2 This success was largely attributed to measures taken within the company but the new packaging design Pearlfisher created was a crucial part of this shift as it reaffirmed the brands standing on the market 105

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 and took full advantage of the visual qualities of the newly adopted materials. Initially the company launched the new foil packages with the old graphics and faced customer complaints and a drop in sales. As soon as they launched the new designs the Cadbury brand was able to regain its standing. Without the success of the redesign, Mondelez would have most likely reverted to its former packaging to retain customers. Through the use of a visual pun on most packages Pearlfisher have created the feel of a fun, yet competent manufacturer. The modern twist added to the previously very traditional design made the product relevant to today’s market and desirable to young and older customers alike. The modern design approach is responsible for the shift in focus from tradition to innovation and reducing the environmental impact from both packaging and transportation. Designing single material packages makes a difference by making the recycling process much easier. A great step in reducing waste would be adopting the 360o water bottle as an alternative to the PET water bottle popular today. Globally, 80 billion plastic bottles are produced annually and 80 percent of those end up in the oceans and landfills that then take 800 years to biodegrade. The 360o water bottle was fully designed by Jim Warner for Brandimage from start to end: concept development, branding, prototyping, engineering, and product design. As the name suggests, the bottle is made from recyclable paper - or sustainable sheet stock such as bamboo or palm leaves, pressed together with a thin PLA (polylactic acid) which makes it waterproof. Brandimage were pioneers in creating a completely renewable product. The design of the bottle allows for self-bundling, which eliminates the need for separate six pack packaging or extra shipping containers and therefore reduces the cost on the environment. The paper water bottle is 100% sustainable3 because it minimizes environmental impact not only after its discarded, but also during production, seeing as its branding is embossed in production, which means no ink is used. As the bottles can be produced on a single line and bundled for shipping, extra packaging can be eliminated, making this bottle a truly viable environmental solution to reducing the number of plastic bottles. The main goal of paper water manufacturers right now is to make the product fully biodegradable & compostable which would effectively eliminate the need for recycling as the bottles would just disintegrate fully on their own. Currently the product is marketed under the brand Paper water bottle and is offering custom branding solutions. Transport packaging if often overlooked when discussing environmental impact. Too often people shortsightedly look at what they can see in their own trash can as the pollution culprit. However, transport packaging is a large, often unseen part of the problem. An iconic piece of packaging known to severely impact aquatic life is the six pack ring – a piece of plastic made to hold together six cans of a beverage. It is known to cause harm and even death to animals, when not disposed of correctly. An interesting solution to this problem is the invention of The Eco Six-Pack 106

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Ring - originally brought to life by E6PR for Saltwater Brewery, a design group looking to provide a sustainable way of handling cans. When disposed of correctly, the Eco Six Pack Ring will degrade in a matter of days. However, if for some reason the product is thrown out incorrectly and placed on open land or in water, the product will degrade in a few weeks. Nevertheless, the lifespan of the Eco Six Pack Ring is far better than any other plastic ring on the market. Currently, the biodegradable product is made up of a combination of wheat and barley.4 That composition makes Eco Six Pack Rings edible and means that sea-creatures could consume them safely. Another solution for this problem is introducing 100 percent photo-degradable plastic into the manufacturing process, which the US government adopted in 1989, so the plastic will begin to disintegrate in just a few weeks, allowing animals to easily free themselves from the brittle and crumbling rings.5 Sadly in Europe Low-density polyethylene (LDPE) multipack solutions are still very popular. Although often ignored in the initial design process, transport packaging is a very important part of a product’s environmental footprint. Far too often brands focus only on consumer packaging, completely disregarding transportation in bulk. Overall shape needs to be considered when designing a single SKU (stock keeping unit). A good example of such forethought is Toblerone. The attractive distinctive shape is also very efficient as far as bulk packaging is considered. Toblerone’s packaging design is a triumph both visually and in terms of practicality. The product has also achieved remarkable sustainability, due to carton packaging. The highest environmental standards are complied with, from the raw material, through production to packaging. For example, over the last 11 years, energy consumption has been reduced by 52 % and water consumption by 76 %.6 Multipacks are a midway link between transport packaging and consumer packaging. The interest in them has grown exponentially in recent years. Limiting the use of extra transport packaging has become a priority from both an environmental and economic standpoint. A near zero-packaging solution is the Nature MultiPack. Compared to conventional multipacks, Nature MultiPack uses up to 85% less packaging material in addition to 67% less energy during production. It is a true example of how traditional materials can be used in a way that makes a difference. While not biodegradable or innovative material-wise the Nature MultiPack reduces packaging material by offering controlled orientation of bottles or cans to maximize brand visibility. Consumers can easily remove individual bottles or cans from the pack and have full visibility while retaining the convenience of a conventional multipack. Implementing reusable packaging is perhaps one of the most efficient ways to reduce packaging waste and also one almost fully dependent on the design. When successful, reusable packaging eliminates the need for waste handling and disposal by prolonging the life of the pack and bridging the gap between usability and longevity. A successful reusable package needs to be a 107

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 desirable object, otherwise it will end up being discarded anyway. A prime example of a successful reusable package is the Bzzz Honey packaging by Backbone Studio. The object is fully constructed out of recyclable materials. It consists of 6 thick wooden rings bound by natural twisted rope encasing a large glass jar. This limited edition of honey jars served mainly as a business gift and were very well received. The package elevated the contents of the jar to a something quite unique and desirable. This design gained the appreciation of many packaging design experts. It boasts a multitude of awards including but not limited to: a gold Pentaward in 2013, 1st place in The Dieline Package Design Awards also in 2013 and the gold award in packaging design at the Kiev International Advertising Festival in 2012. A different approach to reusable packaging by designer Emanuele Pizzolorusso is the Roma Fountains drinking bottle or flask. The concept stems from the desire to prolong the life span of a city map for tourists. Those tend to be discarded as soon as the holiday is over. This map, showing the destinations of Rome’s many water fountains would be distributed empty, so people could fill up on water for free instead of buying plastic bottles. That way they would also avoid contributing to the grave environmental impact those have. This quirky souvenir is informative and educational and most importantly – reusable. Implementing innovative eco-friendly materials is a step forward in any manufacturing process. An exciting newly developed technology by Ecovative is grown from mycelium, the root structure of mushrooms. Mushroom Packaging is a direct replacement for expanded polystyrene or polyethylene foams, but it also has the potential to replace other kinds of packaging. Dell has been leading the electronics industry in sustainability and is now recognized in the marketplace for environmentally responsible packaging. Ecovative designed Mushroom Packaging components to replace fabricated EPE - polyethylene foam parts that provide cushioning and bracing in large packages for Dell servers. These packages weigh over 200 lbs., and carry sensitive servers that require the utmost protection. Ecovative's packaging design team worked with Dell's engineers to create geometries that would protect the hard drives from experiencing damaging G loads in the event of a drop.7 Innovation, however, isn’t the only approach to implementing eco-friendly materials. Sometimes a look back to tradition is incredibly beneficial. The EcoWay take-away food package is an excellent example of that. Inspired by the West Indian tradition of eating on banana leaves the package was presented at the Dining 2015 competition, organized by Designboom in 2008. It requires no glue; it is completely food safe and is perfect for holding even hot or greasy food. Banana leaves maintain their color and structure long after being cut from the tree and cutting is all that is required to assemble the package. You can secure it shut with a small wooden clasp if necessary. This package has the potential to significantly reduce waste from single serving 108

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018 packaging, however it is limited to regions able to sustain banana palms in order to obtain the leaves without the burden of transportation. Some other approaches inspired by tradition are perhaps the oldest multipack solutions. They are completely sustainable as they utilize natural materials. Traditionally eggs require protective packaging and are sold in batches of 5 or more. The Japanese have a custom of wrapping eggs in rice straw, fashioned into a carrier, thus protecting them and making them easier to carry. In the Balkan region onion or garlic is often braided for easier transportation and storage. Such solutions are practical and can be reintroduced today in an effort to reduce packaging waste without sacrificing practicality. Both structural and visual packaging design have a large impact on packaging trends and solutions as brands tend to pick materials that are both cheap, effective and attractive to the consumer. It is largely up to packaging designers to inspire manufacturers to make better choices. As long as a change in materials is marketed expertly, customers are likely to embrace a change benefiting the planets flora and fauna. All in all, renewable, sustainable and environmentally friendly packaging can become popular and desirable among manufacturers and consumers with the help of good conceptual, structural and graphic design. Both innovation and tradition have a place in solving the planets waste crisis. Experimental and traditional materials are both parts of the answer as long as they are used thoughtfully and responsibly. Environmental impact needs to be part of the conversation at the start of developing new products or marketing existing ones. Packaging designers need to be better informed and make educated decisions that benefit both their client and the environment. References: 1. Pongrácz, Eva. The Environmental Effects of Packaging, oulu.fi 1998; 2. Mondelez Environmental footprint report; https://www.mondelezinternational.com/impact/sustainable-resources-and- agriculture/environmental-footprint 3. Barbero, Silvia, Cozzo, Brunella. Ecodesign, 2009 4. Barnett, Taylor Donovan; These Biodegradable Six-Pack Rings Could Help Decrease Plastic Pollution; http://interestingengineering.com/these-biodegradable-six-pack-rings- could-help-decrease-plastic-pollution; January, 26th 2018 5. http://www.hicone.com/index.php?id=39; 2016 6. http://www.procarton.com/worlds-successful-triangle/; 2015 7. https://shop.ecovativedesign.com/collections/packaging; 2018

109

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Electricity by plants - myth or reality

Dimcho Zahariev1, Zerin Behchet1, Iliana Koleva1*, Seven Sali1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska Str., 9712 Shumen, Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract The plant movements are known a long time ago but still they are rising interest. Many explorers strive to find out the mechanism in which these movements are happening. The possibility to explain them with the generation of electric impulses is rejected a long time as a non-scientific myth. Several researchers give significant proves that electricity is not only used by the plants but even it is an integral part of their life. Even more, the electric characteristics are surprisingly similar to those in the animals' nervous systems, but they are just simpler and slower. This gives reason to be found a new science titled "plant neurophysiology". The application of the new data in the bionics give us opportunities for which we even have not assumed. The perspectives in front of the researchers are more than promising. Examining the role of the electricity in the interaction between the plants and the surrounding environment continue to open more and more questions, much more than the answers which we have already reached.

Note: Zerin Behchet, Iliana Koleva, Seven Sali Biology and chemistry, bachelor student.

Електричеството при растенията – мит или реалност Димчо Захариев, Зерин Бехчет, Илияна Колева*, Севен Сали ШУ „Епископ Константин Преславски”,Факултет по природни науки, Е-mail: [email protected]

Резюме: Движенията при растенията са известни много отдавна и продължават да предизвикват интерес. Много изследователи се стремят да открият механизма, по който се осъществяват тези движения. Възможността те да бъдат обяснени с генерирането на електрически импулси дълго време е отхвърляна като ненаучен мит. Редица изследвания дават убедителни доказателства, че електричеството не само се използва от растенията, но дори е неразделна част от живота им. При това електрическите характеристики са изненадващо подобни на тези на животинските нервни системи, макар и да са по-прости и по-бавни. Това дава основание да се постави началото на нова наука, наречена растителна неврофизиология. Прилагането на новите данни

110

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

в биониката дава възможности, за които дори не сме подозирали. Перспективите пред изследователите са повече от обещаващи – изучаването на ролята на електричеството при взаимодействието между растенията и околната среда ще продължи да поражда повече въпроси, отколкото са отговорите, до които сме достигнали в момента. Ключови думи: електричество, потенциали, растения, движения, хищни растения

Увод Всички сме чували, че пчелите посещават цветовете на растенията, привлечени от техните ярки цветове, разнообразието от шарки по венчелистчетата, разбира се и от нектара и цветния прашец, които използват за храна. Но опрашването крие още нещо, което не може да се види, помирише или вкуси. Колкото и да е невероятно, тук става въпрос за електричество. Известно е, че електричеството е присъщо за животните и човека, но колкото и да е невероятно, то има роля и в тялото на растенията. Всъщност данните за това, макар и малко известни на широката общественост, не са толкова нови. История на изследванията за електричеството при растенията През 1791 г. Луиджи Галвани предоставя първото доказателство за електрическия сигнал, който стои зад „тайнствената течност“, за която се предполага, че е посредник в мускулната контракция. Стимулиран от това откритие, Александър фон Хумболт извършва 4000 експеримента както с животни, така и с растения. Той стига до извода, че биоелектричният характер на животните и растенията се основава на едни и същи принципи. По-късно Бойс-Раймонд използва галванометър за измерване на електрическия потенциал между непокътнатата повърхност и изрязания край на нервни влакна. Тези експерименти представляват първия инструментален запис на това, което той нарича „потенциал за действие“. В периода 1850-1880 г. потенциалите на действие са измерени и при две растения: Dionaea muscipula и Mimosa pudica. Тези открития показват, че възбудимостта на растителните клетки може да бъде средство за междуклетъчна комуникация в растенията [1]. Концепцията за растителна нервно-аналогова система изгубва популярност в научната общност в полза на химически дифузионен механизъм на сигнализация, което съвпада с откриването на растителните хормони. Още повече, ранните анатомични изследвания разкриват особеностите на растителните клетки, които се считат за несъвместими с електрическите сигнали. Този обрат на събитията е толкова пълен, че самите електрически сигнали са смятани за причинени от химически съединения. Повечето биолози започват да гледат на растенията като на пасивни организми без нужда от бързи електрически сигнали [1]. 111

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Публикуваната през 1973 г. от Томкинс и Бърд книга „Тайният живот на растенията“ [2] с твърденията, че растенията имат емоционални състояния, подобни на човешките предизвиква сериозно отхвърляне сред научната общност. Стига се дори до обратното явление – да се отхвърлят всякакви прилики между сигнализацията при растенията и животните. Забраната срещу антропоморфизирането на растителните функции възпрепятства изследванията на ролята на електрическите сигнали при растенията [1]. Не е изненадващо, че откритието на Гунарс и Синякхин [3], че потенциалите на действие съществуват не само в някои специализирани растения като венерина мухоловка и срамежлива мимоза, но също и познатите ни културни растения, е изключено от традиционните схващания за растенията. През 1984 г. Schroeder et al. откриват, че йонните канали, които са известни за животинските клетки, се намират и в растителните клетки [4]. Проведените по-късно експерименти и анализи показват, че те са различни от тези на животинските клетки [5]. Съвременните изследвания недвусмислено показват, че електричеството има своето място в живота на растенията и то не само при растенията с бързи реакции, но и при останалите „бавни“ растения [6, 7, 8, 9]. Електричеството в околната среда Растенията се намират в среда, която съдържа електрически заряди. Земната повърхност е заредена отрицателно, а атмосферата – положително. С увеличаване на височината се увеличава и напрежението. Установено е, че в открит район при ясно време напрежението нараства с увеличаване на надморската височина приблизително със 100 V/m. Това продължава до максимум около 300 kV при надморска височина от 30 km (Фиг. 1). Над тази стойност с нарастване на височината потенциалът започва да намалява. Повърхността на Земята може да се разглежда като плоча на кондензатор, противоположната плоча е високоволтовият слой в горните части на атмосферата, а диелектрикът е въздухът. Всеки обект, който е проводимо свързан със земята, натрупва отрицателен заряд на своята повърхност. Колкото по-нагоре в полето се намира обекта, толкова по-голяма е потенциалната разлика между горната му повърхност и околния въздух. Този ефект води до големи концентрации на заряд, които от своя страна произвеждат свои собствени електрически сили, генерирайки локални изкривявания в иначе еднаквото атмосферно електрическо поле [10].

112

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 1. Модел на градиента на атмосферния потенциал и взаимодействието му с растенията [10]

Силно извитите и островърхи клони произвеждат по-големи полета, отколкото слабо извитите или плоски повърхности. Това е така, защото плътността на заряда на повърхността на проводника е обратно пропорционална на радиуса на кривината на тази повърхност. Колкото по-висока е плътността на заряда в една точка, толкова по-голямо е електричното поле около тази точка. Локалните изкривявания на атмосферния потенциален градиент, причинени от заземени обекти, се влияят не само от височината на обекта и силата на атмосферния потенциален градиент, но и от геометрията на обекта. Тези ефекти са в сила и при по-малки мащаби. Например при цветовете на растенията локалните изкривявания във фоновия район около тях може да бъде наречен „цветно електрическо поле“ [10]. На базата на натрупаните изследвания ситуацията отново се променя в полза на схващането, че електричеството има своята роля в живота на растенията. Създаден е нов дял в науката, наречен „растителна невробиология“ [1]. Видове и характеристики на електрическите сигнали в растенията Голямо предизвикателство пред растителните невробиолози е как информацията, която обяснява процесите на клетъчно ниво, да бъде свързана с електромагнитната сигнализация на големи разстояния и системните реакции в растенията. Засега е известно, че растенията могат да използват два основни типа електрически сигнали. Капаните на Dionaea muscipula и Aldrovanda vesiculosa, както и на някои по-нисши растения, притежават потенциали на действие (Action Potentials, АР), подобни на сърдечните миоцити [11]. При висшите растения

113

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

потенциалите на действие по-често се разпространяват по проводящите снопчета по дължината на растението [1]. Вторият тип електрически сигнали за дълги разстояния се предават чрез бавновълнови потенциали (Slow Wave Potentials, SWPs), известни още с името вариационен потенциали (Variation Potentials, VPs). Бавновълновите потенциали са уникални за растенията. Те следват промените в хидравличното налягане, като използват ксилема за разпространение на дълги разстояния по дължината на растението [12]. Проучванията сочат, че и двата вида потенциали (AP и SWPs) могат да бъдат предизвикани от естествени фактори, като светлина и сянка [11, 13]. АР са свързани също с влиянието на цитоплазмените нива на калций, дишането и фотосинтезата [11, 14], както и с някои процеси като фототропизъм, предизвикан от синя светлина [13, 15] цветна индукция [16] и разпознаване на атака от растителноядни животни [1]. Според други автори [17] електрическите сигнали в растенията могат да бъдат разделени на три вида: локален електрически потенциал (LEP), потенциал на действие (AP) и вариационен потенциал (VP). Локалният електрически потенциал (LEP) е подпрагова реакция, предизвикана от промяна на факторите на околната среда (например, почвата, водата, плодородието, светлината, температурата на въздуха и влажността). Въпреки че LEP се генерира само на местно равнище и не се прехвърля в други части на растението, той оказва огромно влияние върху физиологичния статус на растението. За разлика от него, както AP, така и VP могат да се предават от стимулираното място до други части на растението (Фиг. 2). Потенциалът на действие (AP) се индуцира от неповреждащи стимули (например студ, механични и електрически стимули) и е широко разпространено сигнализиращо явление, което може бързо да предава информация на дълги разстояния. AP има три основни характеристики, които го различават от другите електрически сигнали [11]: (1) AP се предава с постоянна скорост и поддържа постоянна амплитуда; (2) AP следва закона „всичко или нищо“, тъй като стимулите, които са по-слаби от определен праг, не могат да задействат AP, а увеличаването на горната граница на стимулиране не променя амплитудата и формата на AP; (3) след генерирането на АР, клетъчната мембрана влиза последователно в абсолютни и относително рефракторни периоди. Когато стимулирането на околната среда достигне прага, АР се предава във всички посоки в растението чрез плазмодезмите и реализира предаването на електрически сигнали на дълги разстояния чрез флоема. АР може постепенно да се предава от мястото на стимулация до почти всички живи органи и тъкани [17].

114

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 2. Електрическа комуникация на дълги разстояния: VE – ксилем, SE – флоем, PA – паренхимна клетка, CC – придружаваща клетка, AP – потенциал на действие, VP – вариационен потенциал [18]

Вариационният потенциал (VP) се индуцира от увреждащи стимули (например изгаряне и отрязване). За разлика от AP, VP се характеризира с намаляване на стойностите, тъй като се разпространява далеч от стимулирания участък. Освен това VP не спазва закона „всичко или нищо“, тъй като стойностите и формата на VP варират според интензивността на стимула. VP се предава основно през ксилема и може да преминава през мъртвите тъкани или органи в растенията [17]. Роля на електрическите сигнали в живота на растенията Електрическият сигнал е най-важният физически сигнал в организмите [11] и е в състояние да предава сигнали по-бързо и на по-дълги разстояния в сравнение с химическите сигнали, например хормони. Със сигурност е установено, че електрическите сигнали са много важни за много физиологични дейности в растенията [11, 18, 19]. Вътреклетъчните електрически сигнали са един от основните начини на предаване на информация в растителните клетки [18]. Електрическите сигнали са включени в много процеси в живота на растенията, включително фотосинтеза [14, 19], дишане [20, 21], поемане на вода [22], опрашване [23], движение на листата [24] и реакциите на биотичен стрес [25]. В настоящата статия са разгледани накратко само част от тези процеси. Роля на електрическите сигнали при опрашването на растенията от насекомите Пчелите не са електрически свързани със земята, като цветовете на растенията, но те също получават заряд, докато летят във въздуха. За разлика от растенията, които подобно на 115

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

земната повърхност са заредени отрицателно, при пчелите зарядите са положителни. Придобиването и поддържането на електрически заряд е важен фактор за способността на пчелите да откриват електрически полета. Тук ключова роля имат власинките и антените. При непосредственото приближаване на пчелата към цвета, електростатичните сили между тези два обекта нарастват много бързо (Фиг. 3). Това има важни последици за пренасянето на цветния прашец, което се извършва в две посоки: от прашниковите торбички към тялото на пчелата в рамките на първия цвят и от тялото на пчелата до близалцето на плодника в друг цвят [10]. Практически начин за визуализиране на наличието на електрическо поле около цветовете може да се постигне чрез запрашаване с електростатично зареден оцветен прах. Структурата на електрическото поле на повърхността на цветовете се разкрива чрез селективното отлагане на оцветения прах (Фиг. 4). Цветовете вляво са показани преди, а вдясно – след посипване с положително зареден оцветен прах (син в случаите от а до d и жълт при цвета, отбелязан с е). Различната степен на отлагане се дължи на разликите в зарядите. По-високата интензивност на отлагане съответства на зоните с по-голяма плътност на отрицателни заряди. Основната причина, която определя формата и силата на цветното електрическо поле е геометрията на цвета [10].

Фиг. 3. Модел на електрическите взаимодействия между пчела и петуния (Petunia sp.) на фона на градиента на атмосферния потенциал [10]

116

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фиг. 4. Визуализация на цветното електрическо поле чрез електростатично запрашаване: a – Лилиум; b – Гербер; c – Нарцис; d – Бергеня; e – Петуния [10]

117

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Роля на електрическите сигнали при задействане на капаните на хищните растения Много хищни растения използват бързи движения с капанни, за да уловят своята животинска плячка, а при някои видове е доказано, че движенията се осъществяват чрез електрическа активност [26]. Класически пример за това са листата на венерината мухоловка (Dionaea muscipula). Листната повърхност е покрита с редки чувствителни власинки. Когато върху него кацне насекомо и започне да се движи по повърхността му, ако при някоя от власинките се получи достатъчно отклонение в интервал от 1 до 25 секунди, листът бързо се затваря. По периферията му има дълги израстъци, които влизат един между друг, подобно на зъби на капан (Фиг. 5).

Фиг. 5. Лист-капан на венерина мухоловка (Dionaea muscipula) с уловена жертва

Механизмът на улавяне при кръглолистната росянка (Drosera rotundifolia) е по- различен. Повърхността на нейните листа е покрита с лепкави власинки и изглежда като посипана с медена роса. Ако върху тях кацне насекомо, привлечено от „росата“, власинките се насочват към него и полепват по тялото му. Листната повърхност също извършва движе- ния, с които обхваща тялото му в здрава хватка и се навива на руло около него (Фиг. 6).

118

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Въпреки разликата в техните капани, електрическата дейност при двата вида е забележително подобна. И при двата вида механични стимули инициират локални степенувани рецепторни потенциали, трансформиращи определени физически параметри на стимула в електрически аналогови форми. При Dionaea е доказано, че вълната на рецепторния потенциал е функция на силата и скоростта на стимула. При достатъчна стимулация, рецепторният потенциал генерира един разпространяващ се потенциал на действие в Dionaea или серия от потенциали на действие в Drosera. Потенциалът на действие при Dionaea се препредава от докоснатите спусъкови власинки през дяловете на Фиг. 6. Лист-капан на кръглолистна листа, докато при Drosera потенциалите на росянка (Drosera rotundifolia) с уловена действие се съдържат в отделните пипала. жертва Честотата и броят на потенциалите на действие контролира скоростта и степента на движение както при Dionaea, така и при Drosera. И при двата вида моторните тъкани стават все по-възприемчиви към последователните възможности за действие по начин подобен на улесняване при животните. Стимулите, получени за известен интервал от време в листата на Dionaea, се съхраняват в проста „памет“, която открива натрупването на достатъчно възбуждане в капана преди да започне движение. Например, необходими са два стимула при стайна температура в рамките на 1 до 25 s един от друг, за да се задейства затварянето, но са необходими 14 стимула преди началото на движението, ако стимулите се доставят веднъж на всеки 20 минути. Тъй като затварянето на капана зависи от броя на извлечените потенциали на действие, вместо от броя на получените стимули, паметта вероятно ще включва електрически компонент. За разлика от това, капакът на Drosera няма такъв вид памет, тъй като власинките видимо отговарят на всички потенциални действия, които получават, без значение колко малък е резултатът от движението [26]. Роля на електрическите сигнали при обратимите движения 119

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Обратимите движения при растенията са тези движения, които могат да се извършват повече от един път от един и същ моторен орган. Сравнението на тази активност при растенията и нервната активност при животните е толкова поразително, че съответната зоологична терминология се използва също и в електрофизиологията на растенията. Стимулите, които предизвикват тези движения и скоростта на движение варират значително (Таблица 1) и някои от тях са съпоставими с движенията при животните [26].

Табл. 1. Време за реакция от прилагането на стимула до началото на двигателния отговор в случаите на обратими движения при растенията (в последната част е включен популярен животински вид за сравнение) [26]

Време за реакция Вид Стимул Двигателен отговор (в секунди) От червена светлина Albizzia julibrissin Затваряне на листчетата 1800 към тъмнина От тъмнина към Albizzia julibrissin Отваряне на листчетата 300-600 бяла светлина Aldrovanda vesiculosa Електрически Затваряне на капана 0,06 Berberis vulgaris Електрически Извиване на тичинките 0,046

Biophytum sensitivum Механичен Затваряне на листчетата 0,01

Спиране на движението Chara austratis Електрически 0,03-0,06 на цитоплазмата Dactylella braehopoga Термичен Затваряне на капана 2 Dionaea muscipula Механичен Затваряне на капана 0,4-1,2 Mahonia aquifolium Електрически Извиване на тичинките 0,052 Нараняване или Mimosa pudica Затваряне на листчетата 1-3 охлаждане От червена светлина Mimosa pudica Затваряне на листчетата 300 към тъмнина Pelargonium zonale Механичен Затваряне на устицата 60 Извиване на стълбчето Stylidium crassifolium Механичен 0,01 на плодника Отваряне на капана за Utricularia vulgaris Механичен 0,006 улавяне на жертва Начало на мускулна Rana sp. Електрически 0,003 контракция Сложният лист при срамежливата мимоза (Mimosa pudica) е чувствителен към множество стимули, включително електрически, механични, химически, термични, раневи и 120

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

светлинни. Всички те предизвикват бързо движение на листчетата, целите листа или дръжки. Тези движения се извършват от моторни органи, наречени пулвини, където се предизвиква внезапна загуба на тургор в двигателните клетки. Няма данни за потенциален рецептор, иницииран от механичен стимул, но са открити локални промени в потенциалите, наподобяващи рецепторни потенциали. В допълнение, нараняването инициира вариационен потенциал, за който се смята, че възниква след освобождаването на неидентифициран хормон (т. нар. Фактор на Ricca) в потока на транспирация. Вариационният потенциал задейства потенциала на действие преди своето преминаване, въпреки че само вариационен потенциал е способен да преминава през целия пулвин, като регенерира потенциала за действие от другата страна на пулвина. По този начин един раневи стимул може бъде пренесен през целия стрък. Смята се, че сеизмонастиите и свързаните с тях електрически сигнали предпазват младите листа от евентуално нападение на насекоми, като плашат или буквално разтърсват нападателите. Трудно е обаче да си представим това при Oxalis acetosella, което изисква многократно разклащане преди листата му да започнат бавно да се затварят [26]. Движения на листата, регулирани от светлини и ендогенни ритми Много листни движения са резултат от координирани промени в двигателния клетъчен тургор върху противоположните страни на пулвина. Промените в тургора при Albizzia julibrissin, Sanianea saman и Trifolium repens се причиняват от осмотичното преминаване на водата, която следва поток от калиеви йони към вътрешността или в обратна посока на пулвинарни моторни клетки. Изместването на заряда, причинено от движението на калиеви йони, до голяма степен се балансира от миграцията на хлорни аниони в същата посока при Albizzia и в Samanea. По същия начин, транспортирането на калциеви йони може да играе важна роля при много движения на листата, но не се открива по време на движението при Albizzia. Промените в потенциала, измерени от външната страна на пулвина, предхождат движението на пулвина. Междуклетъчните потенциали на двигателните клетки на противоположните страни на пулвина при Samanea и Trifolium осцилизират ритмично по време на листните движения, регулирани от ендогенни ритми. Промяната в електрическия потенциал на моторните клетки при Samanea (тези, които се свиват при затваряне на листчетата) съвпада с движението на листовката, увеличавайки полярността по време на отварянето на листовете и деполяризирайки по време на затварянето. Моторните клетки (тези, които се разширяват по време на затварянето на листчетата) също реагират бързо при преминаване между бяла светлина и тъмнина, както и между червена и инфрачервена светлина. Промените в електрическия потенциал могат да помогнат за задвижването на 121

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

калиевите йони към или извън моторните клетки, но степента на електрически контрол върху движението на тези йони не е сигурно. Изследванията върху фотохромното затваряне на листчетата при Samanea показват, че потокът на калиевите йони е много по-бавен от промяната на потенциала, което предполага, че други фактори, вероятно електрически, предхождат и причиняват потока от йони [26]. Движения на частите на цвета Някои видове растения изпълняват бързи и обратими движения с цветовете в отговор на механична стимулация, за да насърчат опрашването. Те се отнасят към следните семейства: Asteraceae, Berberidaceae, Cactaceae, Cistaceae, Cucurbitaceae, Malvaceae, Portulaceae и Tiliaceae. При други се движи само близалцето: Bignoniaceae, Lentibulaceae, Liliaceae, Martyniaceae и Scrophulariaceae. Стълбчето на плодника извършва движения при сем. Asteraceae и Mimulaceae. Смесено движение на тичинки и стълбчето на плодника е установено при сем. Stylidiaceae. Контракции на тръбицата на венчето има при сем. Gentianaceae. Движения на устната на цвета се наблюдава при сем. Orchidaceae. Изследванията за използването на електричество при тези реакции на движение са малко, но в тези случаи, които са били изследвани, се установява, че електрическите промени предшестват движението. Контрактилните пръстеновидни нишки при Sparmannia africana и Berberis vulgaris генерират потенциал на действие, локализиран в техните основи, когато бъдат стимулирани механично или електрически. Движението чрез огъване непосредствено следва преминаването на потенциала на действие и тъй като движението не се наблюдава без регистриране на предходен потенциал на действие, изглежда основателно да се приеме, че потенциалът за действие е задължително условие. Съществува и значителна фаза на закъснение между преминаването на потенциала на действие и движението както при Sparmannia, така и при Berberis [26]. Електрическите характеристики на описаните движения са изненадващо подобни на тези на нервните системи на животните (Фиг. 7), макар и да са по-прости и по-бавни.

122

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Физически стимул Физически стимул

Рецепторен потенциал Рецепторен потенциал

Потенциал на действие Потенциал на действие

Свързване на потенциала на действие с повишена пропускливост на моторните клетки Химическо предаване в синапси от невротрансмитер

Поток от вода към или извън моторните клетки Потенциалът на действие се разпространява Промяна в тургора на моторните клетки

Свиване на мускулите Движение на моторните или секреция на органи хормони

Фиг. 7. Последователност от действия, водещи до: А. сеизмонастични движения при висшите растения; Б. сетивно възбуждане при гръбначните животни [26]

Приложение на знанията за електричеството при растенията Изследователи от Масачузетския технологичен институт разработват нова технология, с която дърветата да произвеждат електричество и да захранват датчици, които да предупреждават за горски пожари. Горските служби в САЩ използват

123

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

различни методи, за да проследяват разпространението на огъня в местностите с гъста растителност, като между тях са и автоматизирани метеорологични станции. За съжаление тези станции са твърде скъпи и неравномерно разпределени. Допълнителни сензори биха могли да предупреждават зъ появата на пожари много по-рано и с много по-точна информация. Те ще изискват постоянно захранване с батерии, което е сложно и скъпо, тъй като батериите ще трябва периодично да се подменят, а сензорите ще трябва да се разполагат и на труднодостъпни места. Този проблем може да бъде решен чрез система от датчици, която ще разполага с постоянен източник на енергия, получавана от самите дървета. Всеки сензор от нея ще бъде снабден с батерия, която бавно ще се презарежда от електричеството, което генерират самите растения. Отделното дърво не произвежда много електричество, но ако му бъде дадено достатъчно време, то е напълно способно да презареди малко устройство като датчика. Тази електроенергия е достатъчна, за да захрани системата и да позволи на сензора да изпраща данни за влажността и температурата четири пъти на ден или да алармира незабавно в случай на огън. Всеки сигнал се прехвърля от сензор на сензор, докато достигне метеорологичната станция, която чрез сателит препраща данните в горската служба [27].

Заключение Доказването на електричество при растенията дава обяснение на редица процеси при тях. Прилагането му в биониката дава възможности, за които дори не сме подозирали. Перспективите пред изследователите са повече от обещаващи – изучаването на ролята на електричеството при взаимодействието между растенията и околната среда ще продължи да поражда повече въпроси, отколкото са отговорите, до които сме достигнали в момента.

Литература 1. Brenner, E.D.; Stahlberg, R.; Mancuso, S.; Vivanco, J.; Balusˇka, F.; Volkenburgh, E.V. Plant neurobiology: an integrated view of plant signaling. Trends in Plant Science. 2006. 11(8):413-419. 2. Tomkins, P.; Bird, C. The Secret Life of Plants. Harper & Row, New York, 1973. 3. Gunar, I.I.; Sinykhin, A.M. Functional significance of action currents affecting the gas exchange of higher plants. Sov. Plant. Physiol. 1963. 10:219-226.

124

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

4. Schroeder, J.I.; Hedrich, R.; Ferandez, J.M. Potassium-selective single channels in guard cell protoplasts of Vicia faba. Nature. 1984. 312:361-362. 5. Hedrich, R.; Becker, D. Green circuits – the potential of plant specific ion channels. Plant Mol. Biol. 1994. 26:1637-1650. 6. Elzenga, J.T.M.; Prins, H.B.A.; Volkenburgh, E.V. Light-induced membrane potential changes of epidermal and mesophyll cells in growing leaves of Pisum sativum. Planta. 1995. 197:127-134. 7. Stahlberg, R.; Cosgrove, D.J. Slow wave potentials in cucumber differ in form and growth effect from those in pea seedings. Physiol. Plantarum. 1997. 101:379-88. 8. Dietrich, P.; Dreyer, I.; Wiesner, P.; Hedrich, R. Cation sensitivity and kinetics of guard- cell potassium channels differ among species. Planta. 1998. 205:277-287. 9. Dziubinska, H.; Filek, M.; Koscielniak, J.; Trebacz, K. Variation and action potentials evoked by thermal stimuli accompany enhancement of ethylene emission in distant non- stimulated leaves of Vicia faba minor seedlings. J. Plant Physiol. 2003. 160:1203-1210. 10. Clarke, D.; Morley, E.; Robert, D. The bee, the flower, and the electric field: electric ecology and aerial electroreception. J. Comp. Physiol. A. 2017. 203:737-748. 11. Trebacz, K.; Dziubinska, H.; Krol, E. Electrical Signals in Long-Distance Communication in Plants. pp. 277-290. In: Baluška, F.; Mancuso, S.; Volkmann, D. (Eds.). Communications in Plants. Neuronal Aspects of Plant Life, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 2006. 12. Stahlberg, R.; Cleland, R.; Volkenburgh, E. Slow Wave Potentials – a Propagating Electrical Signal Unique to Higher Plants, pp. 291-308. In: Baluška, F.; Mancuso, S.; Volkmann, D. (Eds.). Communications in Plants. Neuronal Aspects of Plant Life, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 2006. 13. Volkov, A.G. Electrophysiology and Phototropism. pp. 351-368. In: Baluška, F.; Mancuso, S.; Volkmann, D. (Eds.). Communications in Plants. Neuronal Aspects of Plant Life, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 2006. 14. Lautner, S.; Grams, T. E. E.; Matyssek, R.; Fromm, J. Characteristics of Electrical Signals in Poplar and Responses in Photosynthesis. Plant Physiol. 2005. 138:2200-2209. 15. Volkov, A.G. Green Plants: Electrochemical Interfaces. J. Electroanal. Chem. 2000. 483:150-156. 16. Wagner, E.; Lehner, L.; Normann, J.; Veit, J.; Albrechtova, J. Hydro-electrochemical integration of the higher plant – basis for electrogenic flower initiation. pp. 369-390. In:

125

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Baluška, F.; Mancuso, S.; Volkmann, D. (Eds.). Communications in Plants. Neuronal Aspects of Plant Life, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 2006. 17. Yan, X.; Wang, Z.; Huang, L.; Wang, C.; Hou, R.; Xu, Z.; Qiao, X. Research progress on electrical signals in higher plants. Progress in Natural Science. 2009. 19:531-541. 18. Fromm, J.; Lautner, S. Electrical signals and their physiological significance in plants. Plant Cell Environ. 2007. 30:249-257. 19. Koziolek, C.; Grams, T.E.E.; Schreiber, U.; Matyssek R.; Fromm J. Transient knockout of photosynthesis mediated by electrical signals. New Phytol. 2003. 161:715-722. 20. Dziubinska, H.; Trebacz, K.; Zawadski, T. The effect of excitation on the rate of respiration in the liverwort Conocephalum conicum. Physiol. Plant. 1989. 75:417-423. 21. Filek, M.; Koscielniak, J. The effect of wounding the roots by high temperature on the respiration rate of the shoot and propagation of electric signal in horse bean seedlings (Vicia faba L. minor). Plant Sci. 1997. 123:39-46. 22. Davies, E.; Zawadski, T.; Witters, D. Electrical activity and signal transmission in plants: how do plants know? p. 119-137. In: Penel, C.; Greppin, H. (Eds.). Plant signalling, plasma membrane and change of state. University of Geneva, Geneva, 1991. 23. Fromm, J.; Hajirezaei, M.; Wilke, I. The biochemical response of electric signaling in the reproductive system of Hibiscus plants. Plant Physiol. 1995. 109:375-384. 24. Pickard, B.G. Action potentials in higher plants. Bot. Rev. 1973. 39(2):172-201. 25. Maffei, M.; Bossi, S. Electrophysiology and plant responses to biotic stress. p. 461–81. In: Volkov, A.G. (Ed.). Plant electrophysiology – theory & methods. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 2006. 26. Simons, P.J. The role of electricity in plant movements. New Phytol. 1981. 87:11-37. 27. https://hicomm.bg/biotech/dyrveta-zarejdat-datchici-s-elektrichestvo.html.

126

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Growth inhibition of human hepatoma cell line by phosphorylated - hydroxyallenes

Vanya Koleva1*, Asya Dragoeva1, Ismail Ismailov1, Ivaylo Ivanov1, Valerij Christov1, Lora Georgieva1 1 Faculty of Natural Sciences, Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115, Universitetska Str., 9712 Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract There is a clear need for new effective anticancer drugs. Activity of involved in cell pathology proteins is controlled by different ligands, including various small organic molecules. So, great attention has been paid on diversity-oriented synthesis in order to generate collections of such molecules. Phosphorylated -hydroxyallenes (BA) represent a group of small organic molecules with structural similarity. Some BA possess antibacterial and antifungal activity. Present study aimed to evaluate effects of four representatives of phosphorylated -hydroxyallenes on human hepatoma cell line SK-HEP-1 in vitro using cell proliferation assay. In order to choose a dose for cytotoxicity evaluation dose response effect of randomly chosen compound (namely BA-2; dose range 100-500 µg/ml, for 24 h) was determined. The results revealed concentration-dependent and statistically significant inhibition effect of BA-2. The half maximal inhibitory concentration (IC50) value was determined – 150 µg/ml. Calculated IC50 value was used to evaluate effects of three other BA tested. After treatment with BA-5 and BA-7 cell viability was similar to those of control, respectively about 111% and 90%. Interestingly, BA-6 stimulated cell proliferation at dose tested. Present study confirmed that cell viability assay represents a useful tool for screening of small organic molecules. The observations on proliferation/viability of cancer cell line SK- HEP-1 suggest that the effects greatly depend on the change in the structure of phosphorylated -hydroxyallenes BA-2, BA-5, BA-6 and BA-7. On the basis of observed strong inhibitory effect BA-2 can be selected for further testing as a potential precursor of effective anticancer drug. Keywords: phosphorylated -hydroxyallenes, cytotoxicity, WST-1cell proliferation/viability assay, cancer cells Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018. Note: Lora Georgieva – Medical chemistry, bachelor student.

127

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Synthesis and cytostatic activity of 4-bromo-5-ethyl-2-(ethylamino)-5- methyl-5H-1,2-oxaphosphole 2-oxide

Dobromir Enchev1, Vanya Koleva1*, Asya Dragoeva1, Leman Behchet-Ibryam1, Mihail Mihaylov1, Nikolay Uzunov1,2, Laura Melendez-Alafort3, Antonio Rosato3,4, Valery Brel5

1 Faculty of Natural Sciences, Konstantin Preslavski University of Shumen, 115, Universitetska Str., 9712 Shumen, Bulgaria 2 INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova), Italy 3 Oncological Institute of Veneto, Via Gattamelata 64, 35128 Padua, Italy 4 Department of surgery, gastoenerological and oncological sciences, University of Padua, Via Giustiniani 2, 35128 Padova, Italy 5 Laboratory of Organophosphorus Compounds, A. N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences, Moscow, Vavilova St. 28, 119991, Russian Federation *E-mail: [email protected] to Contents

ABSTRACT Synthesis of phosphorus heterocycles has gained increasing interest in recent years. Here we wish to report our results on synthesis and on studying of biological activity of 4- bromo-5-ethyl-2-(ethylamino)-5-methyl-5H-1,2-oxaphosphole 2-oxide (Br-oxph-1) using in vivo and in vitro approaches. Br-oxph-1 represents a structural analogue of 4-bromo-2- (diethylamino)-5-ethyl-5-methyl-5H-1,2-oxaphosphole 2-oxide (Br-oxph). Root growth inhibition test using Triticum aestivum L. seeds was provided in order to determine general toxicity of Br-oxph-1. The effective concentration that cause 50% of root length as compared to control was determined – 8.23×103 μM. Cytotoxic potential of Br-oxph-1 (8.23×103 μM) was evaluated using Allium cepa L.-test. Significant decline in mitotic activity and disturbances of cell cycle kinetics were observed. Further, effects of Br-oxph-1 on human hepatoma cell line SK-HEP-1 in vitro were evaluated by means of cell proliferation assay. The results revealed concentration-dependent and statistically significant inhibitory effect. Concentration of Br-oxph-1 showing 50% reduction in cell proliferation/viability was 0.642×103 µM. In conclusion, plant test-systems used in this study revealed growth inhibitory and cytostatic effects of Br-oxph-1. Data in vitro was in accordance with these results. Results of present study revealed stronger cytostatic effect of Br-oxph-1 in comparison with Br-oxph. Obviously, modifications in chemical structure of Br-oxph influence its biological effects.

128

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Keywords: 4-bromo-5-ethyl-2-(ethylamino)-5-methyl-5H-1,2-oxaphosphole 2-oxide, Cytotoxicity, Allium cepa L.-test, WST-1cell proliferation/viability assay, cancer cells

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Leman Behchet-Ibryam – Chemistry, master student; Mihail Mihailov – Medical chemistry, bachelor student.

129

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Computer and computational modeling in the interdisciplinary researches of the chromatin packaging and the chromosome features

Yordanka Kuzmanova1*, Nikola Kalchev2, Lora Georgieva 1, Mihail Mihailov1

1Faculty of Natural Sciences, Shumen University, Universitetska str. 115, Shumen 9700, Bulgaria 2Faculty of Mathematics and Informatics, Shumen University, Universitetska str. 115, Shumen 9700, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The DNA is the molecule that carries heredity information. The DNA molecules in the nucleus are packaged into chromatin during interphase and into chromosomes during cell division. There are still some ambiguities about the mechanism of the chromatin packaging and the chromosome features. The aim of this work is to present some of the combined methods and techniques of different scientific disciplines to fill the gaps in this field. The computer modeling, mathematical modeling, Brownian dynamics simulations and small-angle X-ray scattering data for the nucleosome system have been used to study the internal structure of the chromatin fiber, and the structural pathways for its folding and unfolding. The Topologically Associating Domains (TADs) are highly conservative chromatin domains with important roles in transcriptional regulation, DNA replication, recombination and secondary structure of chromosome organization. Monte Carlo simulation has been used to describe the possible mechanisms of TADs formation. The data via photoactivatable GFP and high-resolution live-cell confocal microscopy, electron microscopy, molecular perturbations and immunofluorescence analyses reveal a transient arrangement of chromosomes in a ring surrounding the central part of the spindle during early prometaphase. The Monte Carlo simulation have show that this distribution of chromosomes exposes kinetochores to a high density of microtubules which facilitates subsequent formation of amphitelic attachments. The automatic chromosomes classification uses the image of edge caused by changes in some physical properties of surfaces of the chromosome. It has been found that Robert's techniques give very high level of edge detection of defects in chromosome structure.

130

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Our findings show that the combination of computer and computational modeling with biological, biophysical, physical methods and techniques is an effective aproach to clarify some ambiguities about the mechanism of the packaging and the chromosome features.

Keywords: Computer models, computational models, Monte Carlo simulation, chromatin packaging, the chromosome features Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018. Note: Yordanka Kuzmanova – EOOS, master student; Nikola Kalchev – Computer information technology, bachelor student; Lora Georgieva – Medical chemistry, bachelor student; Mihail Mihailov – Medical chemistry, bachelor student.

131

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Application of C++ in cell division researches

Simona Valkova1, Nikola Kalchev2*

Abstract Regulation of cell growth and cell division has a fundamental role for living organisms. The growing capabilities for computer modeling of biological process allows for accumulation of new knowledge about the mechanisms of cell division. Our aim was to study the application of C++ in cell division researches. We find that the models were implemented with C++. Simulations are performed using CompuCell3D, OpenCL libraries, library LIBSVM, 64-bit Linux cluster and Linux platform. The computer modeling was applied to measure the length of mitotic phases and detect cause and effect if mitosis goes awry; examine the effects of orientation of division plane, differential proliferation, and mechanical forces on animal epithelial cells; the influences of cell shape on daughter cells function; and the role of cell morphology and biophysical cell-cell interactions in the formation of the layered structure of epidermis. The integration of experimental and computational approaches is a successful approach to accumulation of new knowledge about cell division mechanisms.

Keywords: C++, length of mitotic phases, division plane, proliferation, cell shape, layered structure of epidermis

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018

Note: Simona Valkova – EOOS, bachelor student; Nikola Kalchev – Computer information technology, bachelor student.

132

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Computer and computational models in the researches of formation and functioning of the mitotic spindle

Yordanka Kuzmanova1, Nikola Kalchev2, Daniel Denev3*

1Faculty of Natural Sciences, Shumen University, Universitetska str. 115, Shumen, Bulgaria 2Faculty of Mathematics and Informatics, Shumen University, Universitetska str. 115, Shumen, Bulgaria 3Faculty of Technical Sciences, Shumen University, Universitetska str. 115, Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The correct cell division and the chromosome segregation strongly depended on the mitotic spindle. There are some unknowns in the mechanism of formation and functioning of the mitotic spindle. The aim of this paper is to present some findings for the spindle, learned via computer and computational models based on data from biological experiments. Using computational modeling has shown that the budding yeast kinesin-14 molecular motor Kar3-Cik1 and plus-end-directed kinesin-5 motors are needed for proper spindle bipolarity. Also it has been shown that the geometrically ideal Xenopus spindle patterns is formed at high dynein processivity. Spindle poles become fragmented and subpoles were formated at lower processivity values. Computer modeling of the kinetochore microtubule bundles (K fibers) focusing process suggests that the plus end localization of Ncd (Drosophila melanogaster kinesin-14) probably facilitate the capture and transport of K fibers along centrosomal microtubules. Trough modeling it has been show that most likely the yeast kinetochore regulates kinetochore microtubules dynamics by sensing both distance from its sister kinetochore (via tension) and spindle position relative to the middle of the spindle (via a catastrophe gradient). Keywords: Computer models, computational models, kinesin-14 molecular motor Kar3-Cik1, plus-end-directed kinesin-5 motors, dynein processivity, kinetochore microtubule bundles, Ncd Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018 Note: Yordanka Kuzmanova – EOOS, master student; Nikola Kalchev – Computer information technology, bachelor student; Daniel Denev – Computer technologies for automation of production.

133

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Comparative analysis of the financial indicators of electric and conventional cars

Denis Hamdiev1

1Faculty of Finance and Accounting, University of Economics, 77 Knyaz Boris I blvd. 9002 Varna, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The world community agrees that conventional cars are source of unacceptable level of environmental polution. Therefore, some countries are taking financial initiatives to promote the use of electric cars. The aim of present study is to compare conventional and electric cars with a focus on financial indicators and establishing financial instruments to encourage the purchase of electric cars. We found that the financial indicators annual auto maintenance, annual car repair, fuel consumption per 100 km, fuel price and car vehicle tax are lower for electric vehicles. There is no significant difference in base price of the car and price of civil liability insurance. The most important financial instruments to encourage the purchase of electric vehicles are subsidies - 4000 euro in Germany and 5000 euro in Norway. Data show that in terms of financial indicators electric vehicles are the better choice.

Keywords: electric cars, conventional cars, financial indicators, financial instruments

134

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Poster session Section “Herbal medicine”

Top 10 among the most used medicinal plants of the local population along the North Black Sea Coast (Bulgaria) – Petya Boycheva Traditional Bulgarian medicine for urinary system disorders – Zheni Stoyanova, Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Plamena Asenova, Kalin Kolev Traditional Bulgarian medicine for musculoskeletal system disorders – Vanya Koleva, Zheni Stoyanova, Asya Dragoeva, Kalin Kolev, Plamena Asenova Traditional Bulgarian medicine for endocrine disorders – Asya Dragoeva, Vanya Koleva, Zheni Stoyanova, Borislava Pavlova, Simona Valkova, Shanel Salieva Medicinal uses of Taraxacum officinale – Aydjan Ali, Vanya Atanasova Saint John's wort - miraculous herb with many health benefits – Krasimir Rusev Information on the Internet for the alcohol extracts from Hypericum perforatum L – Aylin Ismail, Sibel Ali, Sibel Mehmed, Selime Ali Information on the Internet for the oil extracts from Hypericum perforatum L – Sibel Mehmed, Aylin Ismail, Sibel Ali, Selime Ali Medicinal properties of Yarrow – Borislava Pavlova, Stefani Toshkova The Thyme in Folk Medicine and in Contemporary Research – Nana Darwish Medicinal uses of lavender – Selime Ali

135

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Top 10 among the most used medicinal plants of the local population along the North Black Sea Coast (Bulgaria)

Petya Boycheva1

1University Botanic Garden Varna, Sofia University “St. Kliment Ohridski”, Sofia, BG E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The purpose of this study is to find out which are the ten most commonly used medicinal herbs in human medicine by the locals on the North Black Sea coast. The survey was conducted through a face-to-face interview with original questionnaires. There are 709 people from 8 cities and 22 villages located along the North Black Sea coast.Respondents are randomly selected and have different gender, ethnicity, age, education and employment. Data on how to obtain the herb, recommendations for use, drawbacks and frequency of use of a medicinal plant are collected and analyzed. The popular names of used medicinal plants are recorded.

Keywords: medicinal plants, North Black Sea coast, human medicine

Увод Корените на народната медицина и билколечението в България може да се търсят още в предисторията на българската държава. За развитието на лечителското изкуство през онези епохи се съди по писмените източници и от археологически находки, оставени от народите, живели по нашите земи. Съществуват данни и за използваните от славяните лечебни растения като: ела, бряст, липа, върба, явор, бреза, дрян, пелин, шипка, глог, жълт кантариаон, хрян и др. В средновековна България, народната медицина продължава да се развива, за което се съди от малкото запазени книжовни източници (Памуков & Ахтарджиев, 1989). Един от първите български писмени източници за използване на лечебните растения е от края на IX и началото на X век. Негов автор е св. Иван Рилски (Nedelcheva, 2012). Знанията за използването на лечебни растения през изминалите векове са твърде оскъдни, тъй като са се предавали предимно

136

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

устно, чрез народния фолклор и само малка част от него може да се намери в писмени текстове, ръкописи или билкови книги (Nedelcheva, 2009). В много съвременни публикации има информация за лечебните растения в България. Данни за приложенията на лечебните растения в хуманната медицина са включени в много публикации (Стоянов & Китанов, 1960; Стоянов, 1972; Китанов, 1987; Пейчев, 1954 и др.). Разпространението на лечебните растения у нас, онагледено с картен материал, е посочено в „Хорологичен атлас на лечебните растения в България“ (Бондев, 1995). В Албум на лечебните растения в България (Захариев и др., 2015) е публикувана информация за разпространението на 500 вида лечебни растения, представено по флористични райони. България е богата на естествени растителни ресурси. По последни данни в България се срещат 4102 вида висши растения (Асьов & др., 2012). Общият брой на лечебните растения в България е 842 вида, принадлежащи към 444 рода и 118 семейства. От тях 730 вида спонтанно разпространени висши растения са включени в Закона за лечебните растения (2000). Останалите 114 вида също са спонтанно разпространени и са описани в литературата за лечебните растения в България (Zahariev et al., 2015). Богатството на растителни ресурси на регионално равнище също е голямо. За сравнение само във флористичен район Североизточна България броят на лечебните растения е 600 вида (Zahariev, Ivanov, 2014). Във флористичен подрайон Северно Черноморско крайбрежие броят на лечебните растения е 593 вида. На територията на Франгенското плато, част от което влиза в обследвания район, броят на лечебните растения е 362 вида (Zahariev, Kacheva, 2015). Въпреки наличието на толкова голямо богатство от лечебни растения, регионът на Северното Черноморско крайбрежие (Фиг. 1) е непроучен в етноботаническо отношение. Целта на настоящото изследване е да се установят десетте най-често използвани лечебни растения от местното население в района на Северното Черноморско крайбрежие. Проучването е част от по-широко етноботаническо проучване на лечебните растения по Северното Черноморско крайбрежие.

137

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Фигура 1. Карта на географското положение на изследвания район (границите са маркирани с червен контур)

Материали и методи Проучването е направено в периода юни 2014 – октомври 2017 г. Проведено е в 32 населени места, от които: 8 града: Варна (43.12′ 28N, 27.55′E), Белослав (43.18’N, 27.70’E), Каварна (43.43’N,. 28.33’E), Шабла (43. 53’N, 28.32′ E), Аксаково (43.15′N, 27.49′ E), Бяла (42.52′N, 27.53′E), Балчик (43.24′ N, 28.9′E) и Обзор (42.49′ N, 27.53′E). 24 села: Божурец (43.42’ N, 28.29’ E), Българево (43.40’ N, 28.41’ E), Ваклино (43.64’ N, 28.50’ E), Горун (43.49’ N, 28.48’ E), Дуранкулак (43.68’ N, 28.53’ E), Езерец (43.59’ N, 28.53’ E), Камен бряг (43.45’ N, 28.55’ E), Kичево (43.27’ N, 27.96’ E), Kрапец (43.62’ N, 28.56’ E), Kуманово (43.27’ N, 27.93’ E), Поручик Чунчево (43.48’ N, 28.46’ E), Свети Никола (43.43’N, 28.49’ E), Tопола (43.41’ N, 28.26’ E), Tюленово (43.49’ N, 28.57’ E), Хаджи Димитър (43.47’ N, 28.44’ E), Езерово (43.20’N, 27.76’E), Казашко (43.20’N, 27.83’E), Осеново (43.19′ N, 28.1′ E), Близнаци (43.4′ N, 27.52′ E), Каменар (43.15′ N, 27.55′ E), Кранево (43.20′ N, 28. 3′ E), Шкорпиловци (42.58′ N, 27.52′ E), Горица (42.55′ N, 27.51′ E), Тополи (43.13′ N, 27.50′ E). За определяне на границите на район Северно Черноморско крайбрежие е използвана картата на флористичните райони в България (Йорданов, 1966). Проучването е проведено по анкетния метод. Провеждането на интервю с местното население е направено на базата на предварително разработени оригинални анкетни карти. Анкетирани са общо 709 човека – 538 от градовете и 171 човека - жители на

138

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

селата. Участиците в анкетите са избирани на случаен принцип. Те са от различни възрастови групи, етнос, пол, образование и заетост. Проучването обхваща събирането на данни за различните приложения на лечебните растения в бита на хората. Събрана е информация за народните имена на растенията. Таксономичното положение и наименованието на таксоните са възприети според международната номенклатура (International Plant Names Index). За определяне на видовете е използван „Определител на растенията в България“ (Делипавлов и др., 2011). При обработка на данните е използаван софтуер Microsoft EXEL 2010.

Резултати и обсъждане 1. Демографска характеристика на анкетираното население. 1.1. Разпределение на анкетираните според етническа принадлежност. Съотношението на етносите сред анкетипаните е както следва: българи – 628 (88,58%), турци – 23 (3,24%), роми – 37(5,22%), арменци – 9 (1,27%), татари – 3 (0,42%), копанари – 9 (1,27%). 1.2. Разпределение на анкетираните по възраст (Таблица 1).

Таблица 1. Възрастово съотношение на анкетираните хора Възрастова група Брой анкетирани Процент 10-20 112 15,80 21-30 62 8,74 31-40 90 12,69 41-50 113 15,94 51-60 115 16,22 61-70 130 18,34 71-80 63 8,89 81 и > 24 3,38 Общо 709 100

1.3. Разпределение на анкетираните по образование. В изследването участваха: хора без образование – 14 (1,97%), начално образование – 13 (1,83%), основно образование – 194 човека (27,36%), средно образование – 367 човека (51,76%) и висше образование – 121 човека (17,06%).

139

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

1.4. Разпределение на анкетираните по пол. Анкетирахме – 209 мъже (29,48%) и 500 жени (70,52%). По-активното участие на жените се дължи на факта, че мъжете по-често отказват да съдействат за провеждане на анкета. 1.5. Разпределение на анкетираните по заетост. Според фактора заетост получихме следните резултати: учащи – 112 човека (15,80%), работещ – 372 човека (52,47%), безработни – 33 човека (4,65%) и пенсионери – 192 човека (27,08%). 1.6. Разпределение на анкетираните по местоживеене. Анкетирахме 538 човека (75,88%) от градове и 171 човека (24,12%) от селата. 2. Най-често използвани лечебни растения в хуманната медицина. В резултат от проведените анкети установихме, че най-често използваните лечебни растения в хуманната медицина от местното население в Северно Черноморско крайбрежие, подредени според броя на използващите ги хора, са: Matricaria chamomilla L., Tilia tomentosa Moench., Tymus sp., Cotinus coggygria Scop., Hypericum perforatum L., Rosa canina Siev., Mentha x piperita L., Sambucus ebulus L., Crataegus monogyna Jacq., Achillea milefolium L. (Таблица 2). От анкетираните 709 човека само 38 (5,36%) са дали отговор, че не използват лечебни растения в хуманната медицина.

Таблица 2. Топ 10 на най-често изполваните лечебни растения и брой получени отговори за тяхната употреба № Семейство Научно Народно име Изпол- Брой отговори име зваема Села Гра- Общо част дове 1 Compositae Matricaria лайка, лайкучка цвят 134 416 550 chamomilla 2 Malvaceae Tilia липа цвят 138 377 515 tomentosa 3 Lamiaceae Thymus sp. мащерка стрък, 109 324 433 цвят 4 Anacardiaceae Cotynus тетра, листа 64 199 263 coggygria смрадлика, татюрк 5 Hypericaceae Hypericum жълт кантарион, цвят 67 192 259 perforatum кълъчево,

140

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

звъниче, пожарица 6 Rosaceae Rosa шипка, щипни плод 30 118 148 canina дупе 7 Lamiaceae Mentha x мента листа, 29 117 146 piperita стрък 8 Adoxaceae Sambucus черен, дървесен цвят 36 81 117 nigra бъз,свирчина, свирчовина, свирчок, бъзолин, тръмбъз, мумер 9 Rosaceae Crataegus глог цвят, 21 92 112 monogyna плод 10 Compositae Achillea бял равнец цвят 25 74 99 milefolium

Matricaria chamomilla. От всички 709 анкетирани, 550 човека (77,57%) са отговорили, че употребяват лайка в хуманната медицина. Използваема част са цветовете. Лайката притежава противовъзпалително и омекчително действие при редица заболявания, спазмолитично, противоалергично, местно анестетично действие, подобрява апетита. Анкетираните жители от района на Северно Черноморско крайбрежие използват лайката под форма на запарка (чай) при заболявания на храносмилателната система, гинекологични, стоматологични, простудни заболявания, за промивки при възпаление на очите. Tilia tomentosa. 433 човека (72,64%) са отговорили, че използват липа за лечебни цели. Използваема част са цветовете. Липата притежава противовъзпалително, понижаващо температурата, диуритично, успокояващо, спазмолитично действие. Анкетираните използват цвят от липа под формата на запарка (чай) при простудни заболявания. Thymus sp. 515 човека (61,07%) от анкетираните са отговорили, че използват мащерка в хуманната медицина. Използваема част са стръковете и цветовете. Мащерката притежава спазмолитично, бактерицидно, антимикотично, секретолитично

141

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

действие. В народната медицина в изследвания район се използва при простудни и неврологични заболявания. Cotynus coggygria. 263 човека (37,09%) сред анкетираните местни жители употребяват смрадлика за лечебни цели. Билката притежава антисептично, противовъзпалително и кръвоспиращо действие. В народната медицина се използват листата, които се прилагат външно, под формата на бани, промивки и гаргара. Употребява се от местното население при труднозарастващи рани, стоматологични и гинекологични заболявания. Hypericum perforatum. 259 от анкетираните (36,53%) са отговорили, че използват билката в хуманната медицина. Използваема част са цветовете. Жълтият кантарион притежава противовъзпалително, епителотонично и спазмолитично действие. Анкетираните го използват под формата на отвара при простудни заболявания на горните дихателни пътица. Приготвя се и маслен извлек, който се използва при язви, трудно зарастващи рани, кожни заболявания. Rosa canina. 148 човека (20,87%) използват шипка в народната медицина. Използваема част са плодовете. Билката притежава диуретично, кръвоспиращо и запичащо действие. Понижава съдържанието на холестерола в кръвта. Богата е на витамини С, Р и К. Анкетираните го използват под формата на отвара при различни инфекции, заболявания на сърдечно-съдовата система, като средство, повишаващо съпротивителните сили на организма, при простудни заболявания. Mentha x piperita. 146 човека (20,59%) сред анкетираните употребяват мента за лечебни цели. Използваема част са стръковете и листата. Ментата притежава противовъзпалително, болкоуспокоително, антисептично жлъчогонно действие. В народната медицина в изследвания район се прилага под форма на запарка като болкоуспокояващо при възпаление на горните дихателни пътища, неврологични заболявания или като ароматизатор на чай, приготвен от други билки. Sambucus nigra. 117 човека (16,50%) от местното население употребява растението за лечебни цели. Използваема част са цветовете. Притежава противовъзпалително, потогонно, секретолитично и отхрачващо действие. Местото население го употребява като запарка, която се употребява при възпаление на дихателните пътища, простудни заболявания, бронхит, пневмония. От свежи цветове се проиготвят сокове с освежаващо действие. Crataegus monogyna. 112 човека (15,80%) от анкетираните са отговорили, че използват глог за лечебни цели. Притежава тонизиращо действие, подобрява работата

142

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

на сърдечния мускул, спазмолитично, съдоразширяващо и диуретично действие. В района на Северно Черноморско крайбрежие местните жители го използват като запарка от цвят или плод. Употребата на плода е значително по-честа. Употребява се при сърдечно-съдови и неврологични заболявания. Добавя се към чай за обогатяването му с витамин С. Achillea milefolium. 99 човека (13,63%) от анкетираните използват бял равнец в хуманната медицина. Използваема част са цветовете. Билката действа кръвоспиращо, противовъзпалително, холеретично. Местите жители използват билката под формата на отвара при гинекологични и заболявания на храносмилателната система. Посочените 10 вида лечебни растения са характерни за флората на Северно Черноморско крайбрежие. От табл. 2 се вижда, че от топ 10 лечебни растения сред местното население, най-популярни са 3 вида: Matricaria chamomilla, Tilia tomentosa и Tymus sp. Десетте най-често използвани лечебни растения за района на Северно Черноморско крайбрежие са добре познати както в Северно-Черноморските влажни зони (Чернева, 2017), така и в други райони на България (Kultur & Sami, 2009; Kozuharova et. al. 2013; Koleva et al. 2014; Koleva et al. 2015 и др.). При сравнение с изследването (Чернева, 2017), локализирано само в околностите на влажните зони в изследвания от нас район, се забелязват някои различия. Сред 10-те най-популярни диворастящи растения, установени от Чернева, отсъстват 3 вида, описани при нашето изследване: Hypericum perforatum L., Sambucus nigra L. и Tilia tomentosa Moench. В нейното изследване са посочени други 3 вида, които не присъстват в нашия списък: Melissa officinalis L., Origanum vilgare L. и Rubus fruticosus L. Причината за тези различия се дължи на разликите в разположението и броя на проучваните населени места (20 в проучването на Чернева), както и в броя на анкетираните хора (185 в проучването на Чернева). При провеждане на анкетното проучване бяха зададени следните въпроси:  „Откъде получавате билката?“ От общо 2642 отговора (един анкетиран използва няколко лечебни растения) са получени следните резултати: Отглеждам билка 75 (2,84%) Събирам билки 1837 (69,53%) Купувам билки 418 (15,82%) Купувам готов продукт 312 (11,81%). Любопитен факт е, че преобладаващата част от билките се събират от природата (69,53%). Това е пример за запазена връзка на местните хора с природата. От друга 143

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

страна този факт свидетелства за слабо развита икономика. Ако хората са заети, те по- трудно биха отделили време да събират сами билки, да ги изсушат, съхранят и приготвят лекарство от тях. При провеждане на анкетите установихме, че лечебни растения се събират по-често от жителите в селата и в по-малките градове, предимно от жени. Общият дял на анкетираните, които купуват билка или готов продукт, е 27,63%. Това най-често са жители на градовете, както и по-млади хора. При сравняване на резултатите с данните, получени от Чернева (2017) за селищата около влажните зони в района се вижда съществена разлика в източника на получаване на билки: 93,00% от анкетираните купуват билки, като за 68,11% това е единственият начин за набавяне. На второ място се посочва събирането от естествените местообитания – съобщено от 81,00% от анкетираните, от които 49,19% посочват само този начин. Тези факти могат да се обяснят с участието предимно на градско население в проведеното изследване.  „По чия препоръка използвате лечебното растение?“ На този въпрос са получени следните отговори: Лекар 59 (2,23%) Приятел 177 (6,70%) Роднина 1084 (41,03%) По своя преценка 1154 (43,68%) Книга 95 (3,60%) Вестник 45 (1,70%) Телевизия 28 (1,06%). Преобладаващата част от хората (43,68%) използват лечебните растения по своя преценка. Това е разбираемо, защото това са най-популярните лечебни растения сред местното население. Анкетираните са убедени, че са добре запознати с лечебните им качества и притежават знания, за да ги прилагат когато е необходимо по своя преценка. По тази причина те не търсят други източници на информация относно тези растения. Средствата за масова информация (вестници и телевизия), както и книгите за лечебни растения по същата причина имат изненадващо малък принос. Близък резултат е знанието за използване на лечебните растения добито от по-възрастни роднини (41,03%). Това говори за приемственост между поколенията по отношение на традицонната медицина. Интересен факт е например, че според анкетираните лекарите рядко им препоръчват лечебни растения. Като източник на информация за билките по-

144

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

често се използват книти от хора с по-високо образование, както и от жителите на градовете. Резултатите за селищата около влажните зони в района, получени от Чернева (2017) показват, че повече от половината от анкетираните (68,65%) са получили познанията си за билките от предци, други възрастни хора, приятели или познати, една трета (29,19%) са се осведомили от средствата за масова информация, а около една шеста (15,14%) са ползвали и двата източника. Забелязва се значителна разлика в ролята на средствата за масова информация в това изследване, което може да се обясни отново с преобладаващото градско население, участвало в проведеното от автора проучване.

Заключение Проведеното проучване на лечебните растения в района на Северно Черноморско крайбрежие е доказателство за съществуването на местни знания в областта на народната медицина. Знанието за използване на лечебните растеня най-често е придобито от по-възрастни роднини. Доверието в безопасната употреба на лечебни растения вероятно е причина местните хора да прилагат лечебните растения по своя преценка. Ролята на лекарите, специализираната литература за лечебните растения и на медиите е мното малка. Голяма част от хората в района сами събират използваните от тях билки. Десетте най-популярни лечебни растения за района на Северно Черноморско крайбрежие са добре познати и в останалите райони на България.

Литература 1. Асьов, Б.; Петрова, А.; Димитров, Д.; Василев, Р. Конспект на висшата флора на България. Хорология и флорни елементи, Българска фондация “Биоразнообразие”, С., 2012. 2. Бондев, И. Хорологичен атлас на лечебните растения в България, АИ „Марин Дринов“, София. 1995. 3. Големански, В. и колектив. Червена книга на РБългария. Том III. БАН, МОСВ. 2015. 4. Делипавлов, Д.; Чешмеджиев, И.; Попова, М.; Терийски, Д.; Ковачев, И. Определител на растенията в България. АУ. 2011. 5. Захариев, Д.; Димитрова, Ж.; Касчиева, М.; Бойчева, П.; Танева, Л. Албум на лечебните растения в България. Химера. http://archive.org/details/. 2015.

145

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

6. Йорданов, Д.; Кузманов, Б. Флора на България.Том III. БАН. 1966. 7. Памуков, Д.; Ахтарджиев, Х. Природна аптека. София. 1989. 8. Пейчев, П.; Гаджев, Хр. Кръвоспиращи средства из нашата флора. сп. Фармация, кн. 3, 29-34. 1954. 9. Стоянов, Н. Нашите лечебни растения. Наука и изкуство. София. 1972. 10. Стоянов, Н.; Китанов, Б. Диви полезни растения в България. БАН. София. 1960. 11. Чернева-Георгиева, Д. Биоразнообразие и приложение на лекарствените растения от Северно-Черноморските влажни зони в етноботаниката. МУ „Проф. д-р Параскев Стоянов“, Варна. Дисертация за придобиване на ОНС „Доктор“. 2017. 12. Internacional Plant Names Index (IPNI), http://www.ipni.org/ [accessed 10 April 2018]. 13. Koleva, V.; Dragoeva, А.; Nanova, Z.; Jordanova, P.; Chipev, N.; Kapchina-Toteva, V.; Dashev, G; Yotova, I. Is there a tendency for rising use of herbs in pharmaceutical form? – a survey in Bulgaria from an ethnobotanical viewpoint. Acta Scientifica Naturalis, 1:192-201, 2014. 14. Koleva, V.; Dragoeva, A.; Nanova, Z.; Koynova, T., Dashev, G. An ethnobotanical study on current status of some medicinal plants used in Bulgaria. Internacional Journal of Current Microbiology and Aplplied Scienses, 297-305. 2015. 15. Kozuharova, E.; Lebanova, H.; Getov, I.; Benbassat, N.; Napier, J. Discriptiv study of contemporary status of the traditional knowledge on medicinal plants in Bulgaria, African Journal of Pharmacy and Pharmacology, Vol 7(5), pp. 185-198, 2013. 16. Kultur, S.; Sami, S. Medicinal plants used in Isperih (Razgrad-Bulgaria) . Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences. Vol. 6(2), pp. 107-124. 2009. 17. Nedelcheva, A. Medicinal plants from an old Bulgarian medical book. Journal of Medicinal Plants Research Vol. 6(12), pp. 2324-2339. 2012. 18. Nedelcheva A. Plants Related to the Life and Medicinal Practice of St. Ivan Rilski. In: Morel J-P, Mercuri AM (eds) Plants and Culture: seeds of the cultural heritage of Europe. Edipuglia, Bari, Pp. 169-173.2009 19. Zahariev, D.; Boycheva, P.; Kosev, K. Review on the Medicinal Plants of the North Black Sea Coast (Bulgaria), Annual of Sofia University, Faculty of Biology, Book 2 – Botany, Vol. 99, pp. 115-134. 2015.

146

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

20. Zahariev, D.; Ivanov, I. The Medicinal Plants in Northeast Bulgaria, Proceedings of the Second student scientific conference “Ecology and Environtment”, Konstantin Preslavski University Press, Shumen, 1:161-175 (in Bulgarian). 2014. 21. Zahariev, D.; Kacheva, C. The medicinal plants of Frangensko Plateau (Northeastern Bulgaria), Acta Scientifica Naturalis, Vol. 1/2015, pp. 68–86. 2015.

147

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Traditional Bulgarian medicine for urinary system disorders

Zheni Stoyanova1*, Asya Dragoeva1, Vanya Koleva1, Plamena Asenova1, Kalin Kolev1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected]

to Contents

Abstract The urinary system consists of the kidneys, ureters, urinary bladder and urethra. Urinary system infections are one of the most common types of infection worldwide.This type of diseases has become a serious problem nowadays due to drug resistance of infecting bacteria. To avoid the use of higher generation antibioticsmedicinal plants could be involved during therapy.Herbs are alsoused in traditional medicine as natural remediesfor kidney and urinary tract stones. This study aimed to collect data about plants used in traditional medicine for treatment of urinary system disorders. Presented data is a result of extensive interactions with persons who are interested in medicinal plants. A total of 41 species belonging to 23 families were recorded in present study. Families with the highest frequency of mentions were Asteraceae and Rosaceae. Plants are reported to be used for both urinary infections and stones. Moreover, diuretics action of plants isused to support normal function of urinary system. Hip was used for all type of disorders. Some plants were used fortreatment of bothinfections and stones – Corylus avellana, Hypericum perforatum and Fragaria vesca. The most plants reported were used for desirable specific action.

Keywords: urinary system disorders, medicinal plants, Asteraceae, Rosaceae

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Plamena Asenova, Kalin Kolev – Biology and chemistry, bachelor students.

148

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Traditional Bulgarian medicine for musculoskeletal system disorders

Vanya Koleva1*, Zheni Stoyanova1, Asya Dragoeva1, Kalin Kolev1, Plamena Asenova1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Musculoskeletal system is constructed of bones, muscles and joints. Bones supportbody structure, protect internal organs, attach muscles and store minerals. Joints and muscles are necessary for movements.A number of factors can affect musculoskeletal system health.Such diseases are typically characterized by bone or cartilage defects. Pain and inability to perform daily activities determine the impact of these conditions.Conventional drugs used areoften associated with side effects. So, the return to the use of natural medicines has been increasing. The aim of the present study was to collect data about approaches used in traditional medicine for treatment of musculoskeletal system disorders. The ethno-medicinal data were collected through face-to-face interviews with persons who are interested in medicinal plants. A total of 28 species belonging to 20 families were recorded in the study. Asteraceae was the most frequently plant family mentioned. The majority of plants were used for treatment of joint problems. It was found that Avena sativa, Allium ursinum, Aesculushippocastanum and Galanthusnivalisare considered to be effective in treating both joint and bone disorders. Achilleamillefolium was reported to be helpful for joint problems and back pain. Hypericum perforatum is used for joint problems and injuries. The other mentioned plants were used for treatment of only one specific complaint.

Keywords: Musculoskeletal system disorders, medicinal plants, Asteraceae

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Plamena Asenova, Kalin Kolev – Biology and chemistry, bachelor students.

149

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Traditional Bulgarian medicine for endocrine disorders

Asya Dragoeva1*, Vanya Koleva1, Zheni Stoyanova1, Borislava Pavlova1, Simona Valkova1, Shanel Salieva1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The endocrine system produces hormones that control many body functions. Hormones are chemical signaling agents released into bloodstream. Even the slightest disturbances in the endocrine glands can lead to imbalance of hormones in human body and cause an endocrine disease. The exact actions of hormones are still not fully understood. Contemporary medicine treats most endocrine problems via action on the effects instead on the causes. An alternative are herbal remedies. People have observed over centuries that certain herbs have a positive effect on hormone-related disorders. Nowadays indigenous medical practices have been widely studied in order to integrate modern and traditional medicine. The aim of present study was to find out which herbs are used for treating endocrine disorders in Bulgaria. For this purpose interviews with people who rely on traditional way of healing were provided. Results revealed that herbs affecting diabetes and thyroid diseases are most common to interviewed people. Really, diabetes is the most common disease of the endocrine system. The thyroid gland disorders are widespread in Bulgaria. Some plants were also used for “feminine problems” - breast feeding stimulation and climacteric. Problems related to hormones like oily skin and hair loss also were treated with plant extracts. Plants belonging to Asteraceae and Lamiaceae families were most popular.

Keywords: endocrine disorders, medicinal plants, Asteraceae, Lamiaceae

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018

Note: Borislava Pavlova, Simona Valkova, Shanel Salieva – Biology and chemistry, bachelor students.

150

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Medicinal uses of Taraxacum officinale

Aydjan Ali1*, Vanya Atanasova1

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Taraxacum officinale belongs to a family Asteraceae. The dandelion is widely spread in Bulgaria. There are over 1 200 species and subspecies of this plant in Europe. It is blooms from April to November. Grows in sandy places, meadows and pastures, along roads, in the green areas of parks and gardens. All parts of the plant are used in traditional medicine. The leaves and flowers contain carotenoids, flavonoids, vitamin B, and the roots - up to 25% inulin, phenolic acids and others. The milk juice of the herb is rich in triterpenes, sterols, and rubber substances. The dandelion is also used as a digestive and liver tonic. The herb is used for the treatment of liver diseases, and the gall`s and bladder`s stones. Its fresh leaves are used to heal anemia, vitamin C deficiency, diabetes and atherosclerosis. They also have diuretic action. The leaves are used for the preparation of salads and tea, and its baked roots are a good substitute of coffee.

Keywords: Taraxacum officinale, traditional medicine, liver diseases, gall`s and bladder`s stones, anemia, vitamin C deficiency, diabetes, atherosclerosis, diuretic

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Aydjan Ali, Vanya Atanasova – EOOS, bachelor student.

151

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Saint John's wort - miraculous herb with many health benefits

Krasimir Rusev1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The herb is collected during its full bloom. This plant contains hypericin and pseudohypericin, and flavonoids hyperoside, quercitrin, isoquercitrin, quercetin, etc., resinous substances catechin tannin substances, essential oil – colored in green, containing mostly sesquiterpenes, carotene, nicotinic acid, xanthones, etc. Hypericum perforatum has various characteristics and many beneficial properties. It has anti-inflammatory and anti-bacterial effect, it is effectively used in wound healing and treatment of stomach ulcers, it has a tonic effect on the nervous system, and pronounced blood coagulation effect, it also improves cardiac muscle irrigation, stimulates cardiac activity, decreases arterial pressure, and has diuretic effect. The hypericin has a mild antidepressant action. It is used in the production of plenty of medicines, such as Esbericum, Remotiv, Doppelherz energietonicum N, Sanoral. Hypericum perforatum extract (the substance hypericin in particular) interacts with light and forms free radicals. They react with certain proteins in the eyes, while the damage of these proteins causes cataract. This is why it is especially important for people to wear sunglasses with UV protection and avoid light during continuous intake of Hypericum perforatum.

Keywords: herb, Saint John's wort, Hypericum perforatum, hypericin, healing properties

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Krasimir Rusev – EOOS, bachelor student.

152

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Information on the Internet for the alcohol extracts from Hypericum perforatum L.

Aylin Ismail1*, Sibel Ali1, Sibel Mehmed1, Selime Ali1

1Faculty of Natural Sciences, Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria E-mail: [email protected] to Contents

Abstract Today the Internet user has easy access to the search engine and can quickly find a lot of information. Often the information comes from unknown sources and provides unverified data. This is especially dangerous when the user puts their trust in health recommendations. The aim of this study was to establish the doses and methods of preparing an alcoholic extract of Hypericum perforatum L which are given in non-scientific sites. The study was performed by separate Internet searches in nonscientific bulgarian sites. The key words “St. John's Wort”, “extract in alcohol”, “extract in raki”, „extract in wine“, “preparation” and “dose” were used. The results indicate that the values of prescribed doses widely varied. In some cases, the difference in the amount of the herb is ten times. Significant differences were found in the suggested time of treatment of plant material with alcohol - from 3 days to several weeks. It was recommended to keep this mixture in both dark and light. The authors of all articles were not clearly stated. Due to these large differences, the amount of chemicals extracted will be different and their effect on human health is not predictable. Our conclusion is that information in non-scientific sites (especially those with unknown authors) is not reliable.

Keywords: Internet, Hypericum perforatum, alcohol extracts, dose, health

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Aylin Ismail, Sibel Ali, Selime Ali – EOOS, bachelor students; Sibel Mehmed – Plant protection, bachelor student.

153

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Information on the Internet for the oil extracts from Hypericum perforatum L.

Sibel Mehmed1*, Aylin Ismail1, Sibel Ali1, Selime Ali1

1Faculty of Natural Sciences, Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *E-mail: [email protected]

to Contents

Abstract Traditional medicine has been practiced since ancient times. Over the centuries, transfer of knowledge was direct - from person to person. With the exploding growth of the web, the method of preservation of knowledge has changed. The aim of this study was to establish the doses and methods of preparing an oil extract of Hypericum perforatum L which are given in non-scientific sites. The study was performed by separate Internet searches in nonscientific bulgarian sites. The key words “St. John's Wort”, “extract in oil”, “extract in sunflower oil”, „extract in olive oil“, “preparation” and “dose” were used. The results show that many sites offer two recipes: 1) To 200 ml of olive oil add 50 g of the drug and the mixture is left in the sun for 20 days; 2) A glass jar is filled with flowers, olive oil is added to the edge and the mixture is left in the sun for 40 days. St John's wort oil is recommended for the treatment of various wounds and inflammations. Our conclusion is that putting information in said non-scientific and non-specialized sites is a way to distribute the traditional knowledge on medicinal plants. Keywords: Internet, Hypericum perforatum, oil extracts, wounds and inflammations, traditional knowledge Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Aylin Ismail, Sibel Ali, Selime Ali – EOOS, bachelor students; Sibel Mehmed – Plant protection, bachelor student.

154

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Medicinal properties of Yarrow

Borislava Pavlova1*, Stefani Toshkova1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria *E-mail: [email protected] to Contents

Abstract The Yarrow (Achillea millefolium) is known for its many uses as a herb. Someone call Yarrow male herb, as in the pаst soldiers necessarity brought with himself. Yarrow it has the ability to stop internal and external bleeding and soothe the pain. Others consider Yarrow for a female herb because it helps in menstrual pain, menopause, dysmenorrhea and hypermenorrhea. The Yarrow has a blood-purifying power and is an ideal means of detoxifying the body. New studies by Italian scientists prove that the herb has a strong anticancer effect. The aerial parts of the plant contain 0.20% to 0.50 % essential oil, the main active constituent of which is chamazulene (50%). Other ingredients of the essential oil are β- caryophyllene α-and β-pinene and thujone. The yarrow contains bitter substances, tannins, alcaloids,carotene, risins, flavonoids, carboxylic acids, vitamin C and K, asparagine and other.

Keywords: Yarrow, Achillea millefolium, herb, essential oil, chamazulene

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Borislava Pavlova, Stefani Toshkova – Biology and chemistry, bachelor students.

155

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

The Thyme in Folk Medicine and in Contemporary Research

Nana Darwish1

1Konstantin Preslavsky University of Shumen, 115 Universitetska Str., Shumen, Bulgaria

*E-mail: [email protected]

to Contents

Abstract Healing properties - Thyme (Thymus sp. diversa) helps with colic, headache - (including migraine), nervous tension, rheumatic pain. The herb has anti-inflammatory, antibacterial, anti-spasmodic action. It is used in all types of cough (as an expectorant, bronchospasm and disinfectant in acute catarrh of the upper respiratory tract). With thyme, gargle is made in sore throats, oral and toothache inflammation. It also helps treat various diseases of the digestive system - chronic gastritis and stomach ulcers, stomach and intestinal colic, gas, diarrhea. In folk medicine - Thyme tea has long been used to treat diarrhea and gas, to relieve rheumatoid diseases and to parasites such as hookworm (parasite living in the duodenum and small intestine). It is also topically applied to the treatment of acne, wounds and skin infections. According to some herbalists, thyme can cure headaches and fever, lower cholesterol and relieve symptoms of liver disease. Thyme is also recommended for epileptic seizures. Contemporary Studies -In a study published in the journal Research in medical sciences in 2012, researchers divided a group of 120 women with strong menstrual pain into two. They give both thyme and the other ibuprofen. The results show that both groups have a similar pain-relieving effect. Other studies have shown that the herb has a strong liver effect, helping it to process alcohol and other harmful toxins. Studies on human cells show the strong anti-inflammatory and immunostimulatory activity of the plant. In 2005, the American Mosquito Control Association stated that compounds extracted from essential oil may be used as a powerful repellent against mosquitoes. Animal studies have shown that thyme may act as a pain killer. Because of its strong antioxidant activity it protects the brain from aging. Keywords: Thyme, Thymus sp. diversa, folk medicine Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018. Note: Nana Darwish – EOOS, bachelor student.

156

Sixth student scientific conference “Еcology and environment” April 20-21, 2018

Medicinal uses of lavender

Selime Ali1*

1Faculty of Natural Sciences, University of Shumen, 115 Universitetska str., Bulgaria *Е-mail: [email protected] to Contents

Abstract Lavandula angustifolia is widespread in Bulgaria. It belongs to the family Lamiaceae. The flowers are colored in blue, violet or lilac. The herb is a short-lived perennial and prefers full sun with well-drained soil and ample airflow. Can be grown from seed, but it is typically propagated from cuttings. Medicinal properties of lavender are known since ancient times. The magical power is hidden at the flowers. Typically 0.8-1.5% essential oil is extracted from them. In Bulgaria, the largest amount of lavender oil is produced in the Stara Zagora district. The production is predominantly realized in Bulgaria and others European countries. The essential oil is composed of linalyl acetate, bornyl acetate, α-terpineol, linalool, 1,8-cineol, camphor, geraniol and other compounds. The most valuable is linalyl acetate. Depending on the growing conditions its content ranges from 30 to 60%. Lavender is perhaps best known for its calming effect - slow the activity of the nervous system. Therefore promote relaxation, improve sleep quality and bring about emotional balance. Its antibacterial action is also well known and often used to treat fungal infections, wounds, eczema, varicose ulcers, sunburned skin and acne. Recent studies have indicated that the herb is useful herbal remedy for menstrual cramps, headaches, dementia as well as improving mood and stimulate blood flow.

Keywords: Lavandula angustifolia, lavender oil, medicinal properties

Acknowledgments: This work has been supported by the Bulgarian Ministry of Education and Science, grant no. RD-08-167/09.02.2018.

Note: Selime Ali – EOOS, bachelor student.

157