Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) causano stress ossidativo a livello cellulare. La ricerca mostra che in questo modo, fra gli altri, inibiscono la capacità germinativa delle piante, producono citotossine o esercitano effetti tossici sugli invertebrati acquatici. I radicali liberi persistenti nell'ambiente (EPFR) sono potenziali precursori dei ROS perché possono reagire con l'acqua per formare queste specie radicali. "Perciò, EPFR sono associati a effetti nocivi sull'ecosistema e sulla salute umana, " spiega Gabriel Sigmund, il ricercatore principale dello studio.

"Il nostro studio mostra che questi radicali liberi persistenti nell'ambiente possono essere trovati in grandi quantità e per un lungo periodo di tempo nel carbone di legna derivato dal fuoco, " riferisce Sigmund, geoscienziato ambientale presso il Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS) dell'Università di Vienna. In tutto 60 campioni di carbone di dieci fuochi diversi, i ricercatori hanno rilevato l'EPFR in concentrazioni che superavano da dieci a mille volte quelle tipiche dei suoli. Altro che previsto, questa concentrazione è rimasta stabile per almeno cinque anni, come ha mostrato un'analisi di campioni di carbone che sono stati raccolti nello stesso luogo e per diversi anni dopo un incendio boschivo. "Più stabili sono i radicali liberi persistenti nell'ambiente, più è probabile che abbiano un impatto sugli ecosistemi per periodi di tempo più lunghi, " spiega Thilo Hofmann, co-autore dello studio e capo del gruppo di ricerca.

Campioni da incendi nella foresta, arbusti e prati che abbracciano climi diversi

I ricercatori hanno raccolto campioni di carbone da incendi di diversa intensità in zone boreali, temperato, subtropicale, e climi tropicali. Consideravano la foresta, incendi di arbusti e praterie e, così, anche diversi combustibili (legni ed erbe). Il materiale originale e le condizioni di carbonizzazione determinano il grado di carbonizzazione. Di conseguenza, entrambi influenzano indirettamente la misura in cui si formano gli EPFR e quanto sono persistenti. "Le analisi mostrano che la concentrazione di radicali liberi persistenti nell'ambiente aumenta con il grado di carbonizzazione, " Rapporti Sigmund. I combustibili legnosi hanno favorito concentrazioni più elevate. Per questi, i ricercatori sono stati anche in grado di dimostrare la stabilità dell'EPFR per diversi anni. "Partiamo dal presupposto che il carbone legnoso derivato dagli incendi boschivi sia una fonte importante a livello globale di questi radicali liberi e quindi potenzialmente anche di specie nocive reattive dell'ossigeno, " aggiunge Hofmann.

Collaborazione internazionale tra le discipline

"È la nostra collaborazione con i colleghi della Swansea University nel Regno Unito che ci consente di fare queste affermazioni altamente differenziate, " spiega Sigmund. Gli esperti di incendi boschivi della Swansea University stanno conducendo ricerche globali sugli effetti del fuoco sui processi ambientali come il ciclo del carbonio e l'erosione. Hanno raccolto campioni di carbone da tutto il mondo e li hanno inviati a Vienna per l'analisi, insieme alle informazioni sugli orari, durata e intensità degli incendi. I ricercatori del CMESS hanno analizzato i campioni in collaborazione con Marc Pignitter della Facoltà di Chimica utilizzando la spettroscopia di risonanza di spin elettronico (spettroscopia ESR). La spettroscopia ESR ha permesso di quantificare i radicali liberi persistenti nell'ambiente nel materiale studiato e di identificare le loro strutture chimiche adiacenti.

Domande sulle conseguenze per l'ecosistema

Lo studio ha fornito spunti, ma ha anche sollevato ulteriori domande:il fatto che i radicali liberi persistenti nell'ambiente si trovino in concentrazioni così elevate e rimangano stabili per diversi anni è stato sorprendente. Negli studi futuri, i ricercatori stanno progettando di valutare anche le conseguenze che ciò potrebbe avere per l'ambiente. "In che misura questo è un fattore di stress per i microrganismi dopo un incendio? In che modo influisce su un ecosistema? Lo studio è uno stimolo per ulteriori ricerche, " riferisce Sigmund.