Исследование раскрывает роль гидроксильных радикалов в производстве парниковых газов при высыхании и повторном увлажнении почвы

Новое исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, показало, что гидроксильные радикалы, часто называемые «свободными радикалами», являются ранее недооцененным фактором выбросов парниковых газов из засушливых почв. Команда профессора Чжан Юаньмина из Синьцзянского института экологии и географии Китайской академии наук обнаружила, что эти высокореактивные молекулы неожиданно образуются при повторном увлажнении пустынных почв после сухого периода, что значительно влияет на выделение углекислого газа (CO₂) и закиси азота (N₂O).

Для изучения этого явления исследователи собрали образцы поверхностного грунта в обширной пустыне Гурбантунгут. В лаборатории они смоделировали ключевой процесс повторного увлажнения почвы, имитируя естественные осадки. Измерялись изменения кумулятивных выбросов парниковых газов, активности ферментов и состава органического вещества. Параллельно проводились эксперименты по контролю и нейтрализации гидроксильных радикалов, чтобы определить их источники и механизмы прямого воздействия на эмиссию CO₂ и N₂O через абиотическое окисление.

Учёные установили, что быстрая активация микробов после увлажнения почвы является основным путём образования гидроксильных радикалов. Во время микробного метаболизма ферменты семейства NADPH-оксидаз катализируют молекулы кислорода в окружающей среде, что приводит к генерации большого количества этих радикалов. Было подтверждено, что окисление гидроксильными радикалами действует синергично с микробными ферментативными реакциями, способствуя высвобождению CO₂ и превращению NH₄^⁺ в NO₃⁻, тем самым определяя выбросы N₂O.

«В то время как прямое влияние этих радикалов на выбросы CO₂ оказалось умеренным, их роль в стимулировании эмиссии N₂O оказалась гораздо более выраженной и решающей», — отметил Го Син, первый автор исследования. Работа подчёркивает критическую роль гидроксильных радикалов в биогеохимических циклах и их ранее упускаемое из виду влияние на выбросы основных парниковых газов.