远古病毒正“蠢蠢欲动”？

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来源丨公众号“环球”（ID: GlobeMagazine），选自2020年8月19日出版的《环球》杂志 第17期，原文章标题分别为：《北极高烧不断》《假如北冰洋没有冰》和《病毒“冰牢”正融化》。
征集丨中医药行业热点评论及深度稿，投稿微信：aicaojilu

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北极变暖五大影响

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近年来，随着全球变暖加剧，北极及其邻近区域气温的破纪录事件频繁发生，这将产生五大方面的主要影响。

一是对中纬度天气气候的影响。北极变暖不仅影响北极地区，还对中纬度地区的天气气候产生重要影响。

北半球中纬度地区是世界人口的密集区，在北纬20度～65度的温带和亚热带区域内居住着全球约80%的人口。北极变暖后，北极和中纬度地区的温度梯度减小，导致大气的正压性增强，易导致中高纬度地区极端天气的发生。

研究表明，北极变化与中国极端高温、极端低温、强降水、暴雪、霾日数，以及欧洲的高温热浪，欧亚大陆北部冬季变冷趋势，美国东北部暴风雪等密切相关。比如，在北极加速变暖的阶段，美国东北部发生强暴风雪的城市数量明显增加。

因此，在人口密集的北半球中低纬度地区，越来越频繁的极端天气气候事件，将对人类生命和财产安全构成直接挑战。

北极点风光

二是对海平面的影响。

北极海冰预计最早到2044年就将全部融化，届时途经北冰洋的西北航道将完全开放，将会减少约1/3的航运成本。海冰融化不会导致海平面上升，但随着北极变暖加速，格陵兰冰盖会进一步融化，如果格陵兰冰盖完全融化，全球海平面将上升约7米，全球上百个海滨城市包括中国的上海和广州都可能被海水淹没。

假设更极端的情况，如果南极冰盖、格陵兰冰盖、陆地冰川等的冰层都全部融化，海平面将会上升约66米，各大洲绝大部分人口最集中、最繁荣、最发达的沿海城市都可能被淹没。届时，我国华北大部分（包括北京和天津）、华东部分、珠三角地区，英国伦敦、美国佛罗里达州、墨西哥湾等大部分区域，以及日本东京、京都等大城市都可能难逃厄运，日本领土会被海水撕裂成十几个小岛，更惨的是拥有1.6亿人口的孟加拉国全国都可能沉入水底。

一个关于冰盖消融的最新消息是，据美国有线电视新闻网（CNN）报道，由于全球变暖，加拿大境内两座北极冰盖已完全消失。数据显示，在1959年，两座冰盖中较大的一座面积约7.8平方公里，较小的约2.8平方公里。然而在美国国家航空航天局7月份拍摄的最新图片中，这两座冰盖皆消失不见。

三是对人体健康的影响。

北极变暖会导致中高纬度冻土解封，对建造在冻土之上的高速路、管道、轨道、桥梁等基建造成较大的安全隐患，藏于其中的史前病毒也可能会被释放到自然界之中。

极端高温热浪会对人类的健康产生有害影响，导致抑郁、心脏病发作等各种疾病。2003年夏天袭击欧洲的高温热浪，在整个欧洲大陆夺去了超过7万人的生命，其中大部分是老年人。一项研究显示，美国每年超过600人死于中暑。

2019年夏季，欧洲诸多国家和地区都经历了前所未有的高温热浪天气。法国卫生部数据显示，2019年6月24日～7月27日间连续两轮高温天气，共导致1435人死亡。

在2013～2015年，上海市高温热浪期比非高温热浪期人群非意外死亡风险增加8.78%，冠心病死亡风险增加15.83%。2013年上海高温热浪相关的超额死亡人数（超过该地区既往平均死亡人数）为1347人，占总超额死亡人数的71.3%，是2003～2012年热浪相关超额死亡数平均值的3.9倍。

四是对动物的影响。北极气温升高造成的冰面融化给北极地区的动物生存带来严峻挑战。

北极熊位于北极地区生物链的顶端，已被国际自然保护联盟（IUCN）列为濒危动物。过去20年间，由于海面结冰时间不断推迟，母北极熊的体重越来越轻，随之而来的是生殖率和幼崽成活率的下降。

2006年，挪威北部斯瓦尔巴德群岛水域一块浮冰上的北极熊。由于全球气候变暖，这里的积冰正在加速融化。新华社发

五是对植被和农业的影响。

随着北极气候变暖，北半球中纬度地区频频发生极端高温事件，森林火灾的风险越来越高。

仅2018年上半年，欧洲就发生了450起大规模的森林火灾，且严重森林大火的数量比过去10年多了40%，其中希腊的森林大火是欧洲1900年以来最大的森林火灾。

2020年新年伊始，澳大利亚一场“灾难级”的山火进入了全球视野，整个世界都为之揪心。据统计，有5200万只哺乳动物、6200万只鸟、3.89亿只爬行动物在这场大火中丧生，1070万公顷森林和灌木被损毁。大量森林被毁，会导致地面反照率下降，吸收更多太阳辐射，还会导致大量的二氧化碳被释放到大气中，进一步加速全球变暖。

北极加速变暖会导致格陵兰冰盖进一步融化，引起海平面上升，海水会向内陆倒灌使得盐土向内陆扩展，从而导致土地盐渍化和沼泽化，靠近沿海地区的种植面积会因此急剧减少，造成粮食产量下降。

全球气候变暖将使世界主要粮食带向极地扩展，并且扩展的速度是年平均气温每提高1℃，地球中纬度地区的农作物等将向两极推进150公里左右，会使较为寒冷的高纬度地区的农作物生长期延长，产量相应增加。而世界上主要产粮地区是分布在中、低纬度地区，高纬度地区的耕地面积有限，因此高纬度地区所增加的粮食产量远远不能补偿其他地区粮食的减产。( 肖栋 丁明虎，中国气象科学研究院青藏高原与极地气象科学研究所)

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北冰洋如果没有冰了，会怎样？

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你能想象没有冰的北冰洋吗？美国加利福尼亚大学洛杉矶分校一项发表在英国《自然·气候变化》杂志上的研究认为，这样的场景最早可能在24年后成为现实。受人类活动导致的气候变化影响，自2044年到2067年之间的某个时间开始，北冰洋每年夏天都可能出现海冰完全消融的情况。

我们为什么要关注远在北冰洋的海冰？因为，北极海冰的变化不仅对局地气候有显著影响，而且对全球的大气、海洋系统都有持续影响。更重要的是，极地海冰和气候变化对中高纬度地区的气候，特别是我国气候产生的影响十分显著。

近30年来，北极气温上升速度达到全球平均值的2倍，被称为“北极放大”现象。在此升温背景下，2020年极地海冰7月面积降至40年来最小，这一现象不得不引起我们的关注。

2014年7月1日，在北冰洋海域拍摄的一处冰川。新华社记者 戴天放 摄

蝴蝶效应

北极地区是全球气候变化响应最敏感的区域，虽然北极海冰只覆盖了全球海洋面积的一小部分，但其在地球系统中却扮演着非常重要的角色。北极海冰不断融化，会对全球自然生态环境产生一系列蝴蝶效应。

首先，海冰融化加剧全球气候变暖趋势。北极海冰一直被认为是气候变化的放大器和指示器。北极海冰与气候是相互作用的反馈过程，第一，北极海冰覆盖范围持续缩减，使地球表面的太阳反射减少，吸收热量增多，气候持续变暖，北极海冰融化速度进一步加快；第二，北极海冰对海洋与大气间热量交换具有抑制作用，随着海冰不断融化，太阳辐射直接进入海水，海水不断吸收热量，加剧了海洋和大气间的热量交换。

其次，北极海冰融化干扰生态系统。冰层融化影响北极地区生物的栖息和生存。美国地质勘探局的科学家表示，由于北极海冰融化，北极熊不得不到阿拉斯加北部的陆地上进行繁殖，导致繁殖成功率下降，猎物也相应减少，捕食期越来越短，对北极熊的生存造成影响。此外，北极冰层的融化造成北极狐食物减少、海豹栖息地改变、海鸟养育后代困难、冰藻数量急剧减少等一系列问题，威胁着北极生物的生存。

北极冰层的融化带来的影响绝不仅仅涉及北极地区生物，还关系到人类生存的环境。冰层的融化改变了北极鱼群的生存环境，渔场分布发生变化，将直接影响周边国家渔业发展。此外，随着北极冰层减少，海水里的营养物质含量降低，威胁到以这些营养物质为主要食物来源的海洋鱼类和浮游生物；食物的减少会使一些种群开始萎缩，进而威胁到以鱼类为主要食物的食肉动物的生存；食物链变得日渐脆弱，最终将影响包含人类在内的整个生态系统。

海冰减少还会带来海洋酸化和永冻带污染物大范围扩散等重大环境问题，影响海洋生物可利用的光合作用总量，影响大型哺乳动物的生存环境。

第三，北极冰层融化加剧水分循环。冰层是全球淡水的重要来源，储存着全球70%以上的淡水，是地球上最大的淡水库。短期内，冰层融化可增加周边河流水资源的供给，通过水分循环使降水增多，缓解干旱地区水资源短缺的状况，改善生态环境，对灌溉农业的发展和缺水地区生物的生存具有积极作用。但从长期来看，冰层融化会造成未来水资源供应不足。

最后，北极海冰融化改变大洋环流。由于北极冰层融化及降雨量增加等因素，大量淡水汇入北大西洋和北太平洋，影响了北极附近的海水浓度。在过去的几十年里，流向南部的深层海水盐度变得越来越低，原因是北极冰层融化形成了大量淡水，通过海水运动汇入北大西洋，改变了这些海域的海水盐度。

北极附近海域状况的变化会使气候信息随着“大洋传送带”输送到全球各大洋，从而影响全球海洋气候。如北大西洋淡水的增加会影响墨西哥湾暖流，并对北大西洋暖流造成破坏，正是这些暖流把温暖的表层水从加勒比海带到欧洲西北部，使大陆形成温暖的气候，而北大西洋暖流一旦被切断，就会影响到整个海洋环流系统，这样，北极冰层融化将会通过改变海洋环流的结构和布局而影响全球气候。

资源和航道价值凸显

事物的变化往往具有两面性，北极海冰融化对全球气候、生态等产生消极影响的同时，也产生了一定的积极影响。

北极地区的资源价值将进一步显现。北极海域的冰层融化使北冰洋底的石油、天然气等海洋资源的开采变得可行。北极海域洋底的一半为大陆架，自然地质特征决定了北极海域拥有丰富的石油、天然气及矿物质储量，但是过去北极海域常年冰封，恶劣和艰苦的气候条件使开发这些海洋资源遥不可及。而气候变暖使曾经长期被人忽视的海域，在不久的将来可以变成开发利用的“风水宝地”。

北极航线的经济价值将得以实现。北极航线是指北冰洋上连通太平洋与大西洋的航线，目前包含西北航线和东北航线，前者为绕过加拿大北部的航线，后者为绕过西伯利亚北部的航线。这两条航线更接近球面上两点之间的最短连线（大圆航线），是连接太平洋北部与大西洋北部的最短航线。未来，由西北航线和东北航线形成的新“大西洋-太平洋轴心航线”，将成为北美、北欧和东北亚国家之间最近的海上通道，亚、欧和美洲之间的航线将缩短6000~8000公里。

北极航线通航的重要意义体现在它连接的是世界最为发达的经济区域。世界经济发达国家大多集中在北半球的中高纬度地区，北极航线为这些国家的经济贸易提供了更便捷的通道。北极航线一旦全线开通，必将对世界航运格局产生重大影响。(李振福，大连海事大学交通运输工程学院教授、博导，大连海事大学极地海事研究中心主任；段伟，大连海事大学交通运输工程学院博士研究生)

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北极融化，可能被放出的都是什么病毒？

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由于温室效应导致全球气候变暖，原本覆盖在北极的厚厚的冰层正以惊人的速度融化。北极圈洋流系统和生态系统也随之发生变化，一系列意义深远的影响接踵而至。

2020年新冠病毒的肆虐，对全球经济发展和人们身体健康都带来极大危害，科学界开始更加关注和警惕近年来已经在北极冰层里发现的病毒。

气候变暖激活病毒传播

根据《自然》杂志发表的最新研究，北极圈的气温正快速上升，其上升速度要比地球上其他地区快2~3倍，21世纪或将成为北极地区11.5万年以来最温暖的世纪。北极气温上升正产生蝴蝶效应，使引发病毒和流行病传播的一些因素被激活，病毒危机表现出比以往更复杂的形态。

首先，北极气温升高导致北冰洋冰层和陆上永冻土融化，被困在永冻土下数百万年的远古病毒正“蠢蠢欲动”。

其次，覆盖在北极海洋的冰层不断消融，使得生活在大西洋和太平洋的生物开始融合。在冰层融化前，两大洋的生物被北极厚厚的冰层阻隔，形成了相对独立的基因系统，彼此间都缺乏抵御对方疾病的抗体。而冰川的消失，让这些生活在不同区域，携带不同疾病的海洋生物相遇，不可避免将会导致一些致命疾病的传播。

再次，气候变暖使一些野生动物物种，被迫迁移到以前因过于寒冷而不适宜动物生存的地方。可以想见，世界各地大批候鸟的栖息环境也会因气候变化而变，候鸟的迁徙行为将随之变化，这种变化使得人禽共染病毒有更多的机会得以传播，如多种禽流感。

最后，虽然目前北极地区仍是一片荒凉，深层永冻土层尚可独安一隅，但人类的科研和生产活动已开始在这一区域启动，采矿和钻井作业所需要的挖掘可能让这些古老的冻土层暴露出来，如果那里仍然存在有活力的病毒粒子，将可能带来未知的灾难。

这头冰冻的长毛猛犸象遗体是在俄罗斯西伯利亚永久冻土地带被发现的，距今约有39000年历史

被冰封的病毒

最新研究表明，由于气候变化导致北极海冰融化速度加快，致命的海豹瘟热病毒（PDV）开始在动物间传播，对海豹、海獭和海狮产生了近乎毁灭性的打击。研究人员通过卫星遥感数据发现，海豹瘟热病毒的传染和暴发高峰与北极海冰的减少相吻合。

数据显示，在2004年和2009年，病毒感染的几率是其他年份的9.2倍，这与当年海冰的消融有关。海冰消融导致极地动物寻找新的栖息地，随着这些动物的迁移及与其他物种的接触，可能会引入和传播新的传染病。研究人员表示，随着北极海冰的持续消融，病毒跨越北太平洋和北大西洋传播可能会越来越普遍。

法国科学家复活的一种在西伯利亚永久冻土中冷冻了3万多年的巨型无害病毒

科学家还在冰川中发现了古老病毒。1999年，美国科学家在格陵兰岛深达2000米的地下冰芯样品中检测到了“番茄花叶病毒”的影子，由于这种病毒很稳定，它们的基因组在冰层里埋藏了14万年还能被检测到。这也是目前发现的最为古老的病毒基因组痕迹。

西伯利亚永冻层病毒研究成果披露了更多的病毒信息。2014年3月，科学家在俄罗斯的西伯利亚冻土层中发现了迄今世界上最大的巨型病毒，长达1.5微米，可以在光学显微镜下直接观察到，其生存的年代正是史前人类尼安德特人灭绝之时的3万多年前，科学家将其命名为“西伯利亚阔口罐病毒”。

此外，科学家还发现永冻土内的病菌已经开始威胁人类。2016年夏天，西伯利亚亚马尔半岛上的一群驯鹿和游牧民患上一种神秘的疾病。有关“西伯利亚瘟疫”的谣言一度甚嚣尘上。实际上，这种神秘疾病上一次出现在该地区还是1941年。当时一个小男孩和一群驯鹿死亡后被确诊罹患炭疽热。病源是一具解冻的驯鹿尸体，而这头驯鹿死于多年前的炭疽热疫情。因此，科学家认为，是气候变暖促使永冻土层解冻，以致在此地区消失了75年的炭疽杆菌又卷土重来。

医学专家对2016年亚马尔半岛的这次事件进行了追踪调查。虽然目前依然不清楚这种病毒是如何感染当地人的，但大多数专家认为，牛虻可能起到了中介宿主的作用。亚马尔半岛的夏季，是牛虻的繁殖高峰期，当地很多传染病都与牛虻有关。

国际学术期刊《自然通讯》近日发表的一项研究显示，加拿大北极地区的冰川正在以前所未有的速度消融，深藏地下4万年的景观逐渐暴露出来，同时古老的植被和古细菌也得以重见天日。

古老病毒的顽强和脆弱

科学家在破解地球极地病毒的研究中取得了多方面的突破：一是对埋藏在冰冻层中的病毒和细菌进行了复活实验；二是检验了一些病毒寄主或被感染对象；三是正在成功破解一些病毒的基因片段。

一些古老细菌和病毒正在实验室里复活。例如在美国国家航空航天局（NASA）2005年进行的一项研究中，科学家成功地将被封存在阿拉斯加州一个冰冻池塘中长达3.2万年的细菌复活，这是一种被称为肉芽孢杆菌的微生物。两年后，科学家又成功复活了800万年前的细菌，这些细菌在南极一处冰川的冰层中休眠。在同一研究中，从10万年前的冰层中采集到的细菌也被复活。

2014年，法国的一项研究将一种存在于永冻土层中3万年的病毒带回实验室，重新加热后，病毒迅速复活。足以证明微生物的生存能力之强。

2018年，俄罗斯和美国研究人员解冻了西伯利亚的永冻土样品，并成功让其中两条冰封了3万年以上的线虫复活。他们的发现第一次提供证据表明，多细胞生命体在永冻土的极寒环境中长期休眠后，仍能够恢复生机。

气候变化正在融化越来越多的永久冻土。一般情况下，每年夏季浅层冻土会融化约50厘米。但随着全球变暖，更深的永久冻土正逐渐暴露出来，就像剥洋葱般由外向内层层融化。随着冻土层的融化，原来处于休眠状态的古老病毒和细菌，正在温暖的环境中恢复生命力。

2004年，一支由法国和俄罗斯科学家组成的考古队在西伯利亚东北部的永久冻土中发掘出几具死于300多年前的冰冻“木乃伊”。解剖结果表明，死者肺部有出血痕迹，这种症状过去常在天花患者身上出现。于是，研究人员对其进行了深入研究，测出这些“木乃伊”确实携带着天花病毒的基因片段。

科学家还从阿拉斯加永久冻土中找到了一具1918年流感受害者的遗体，并通过现代测序技术从遗体的样本中获得了那株流感病毒的全部基因组序列。通过这些序列信息，美国疾病预防与控制中心的科学家在实验室中重建了这株病毒，并尝试用该病毒感染体外培养的细胞和小鼠。实验结果表明，该流感病毒对小鼠的感染力和致病力都强于目前流行的流感病毒。

此外，天花和黑死病的病原体也可能在西伯利亚的永久冻土中埋藏着，随着永久冻土融化，这些18、19世纪致命的病菌有可能卷土重来，尤其是埋葬了传染病受害者的墓地附近，病菌最容易死灰复燃。

很显然，永久冻土是病毒天然的保存箱，“因为里面温度很低，不含氧气，且处于黑暗中。下层永冻土中可能仍保存着能感染人类或动物的病毒，包括过去曾引发全球性传染病的致病性病毒。”法国艾克斯·马赛大学的进化生物学家简-米歇尔·克拉弗维指出。

佛罗里达大学微生物学家布伦特·克里斯特纳则警示人们，永久冻土并不是保存病原体的唯一潜在源头，融化的冰川也可能使那些“囚禁”微生物或病毒的储存库得以释放。

然而，科学家表示，尽管如此，也不用对冰封的古老病毒太过担心，因为目前已发现的古老病毒大多数并不会感染人类。

例如，“番茄花叶病毒”的寄主范围很广，能传染36科200多种植物，但不会对人类造成威胁；“西伯利亚阔口罐病毒”虽是一种全新的病毒，具有复制及感染力，会在宿主细胞质中完成自我复制，但并不像其他病毒那样能“接管”细胞核，对人和其他哺乳动物无害。

至于那些被冰冻的、携带传染性病毒的尸体，是否会在重见天日后为祸人间？也许答案是否定的。2005年，科学家从阿拉斯加和挪威长期冰冻的坟墓中挖掘出流感死难者的尸体，分离出病毒中的遗传物质，并成功对该病毒的整个基因组进行了排序。结果发现，所有病毒片段都损坏严重，无法再感染其他宿主。到目前为止，还没有确凿证据表明北极冰冻的病原体对人类构成重大威胁。

这是为什么呢？因为，虽然在合适的条件下，一些人类病原体确实能在被长期冷冻后复活。但这通常是在稳定的、被严密监控的实验室环境中完成的。另外，被困在永冻层中的尸体，可能会经历湿度和温度的剧烈波动，就像它们周围的环境一样。

永冻层的最上层，被称为“活跃层”，往往在全年的季节循环中反复经历解冻和再冻结。随着气候变化使北极温度升高，活跃层在地表以下越来越深地延伸。这一过程，使被长期埋藏的物体从逐渐变软的土地上冒出来。

威尔士的阿伯里斯特威斯大学的北极微生物学专家阿尔文·爱德华兹说，人类病原体的问题在于，它们在这种不稳定的环境下表现不佳。随着时间的推移，解冻和冻结的循环会杀死细菌，分解病毒。

爱德华兹说：“这有点像你把被污染的食物放进冰箱，当然，在你把食物放进冰箱后，它仍然会有危险。”“但如果你每天在冰箱和冰箱之间循环，你会很快发现冻融压力杀死了许多病原体。”因此，病原体基因信息的存在，并不意味着它仍然可以感染人类。

未来，取决于人类的生产方式和行为

尽管科学家的研究表明，迄今所发现的病毒类型和复活的微生物大多数不会威胁人类安全，但是，类似炭疽对人体直接有害的病毒难道不会再出现吗？

中美科学家在青藏高原发现了32种史前病毒，并从中辨识出4组已知病毒的DNA，但令人惊讶的是，另外28组病毒DNA是从没见过的，没有已知病毒样本与之匹配，况且这发现还只是冰山一角。

一个不争的事实是，随着地球永冻土的融化，一些古老的病毒可能会从冻土中复活，造成远古病毒的大回归，甚至有些病毒会为了生存而进化出“超级病毒”。到那时，它们对人类会构成何种威胁，难以预测。

像西班牙流感、天花或鼠疫等已经被消灭或控制的疾病可能会被冻结在永冻土中，谁也无法预知它们又将在何时再次被释放出来。确实，对1918年流感的调查给了人们一个教训：即被感染病毒的人体从冰层中融化后，可能会释放出现代社会无法应对的病原体。

控制气候变化和进一步升温，切实保护好北极冰冻层是至关重要的。将病毒永久封存在冰层里，是人类的最大期许，而实现这一点需要人们做出极大的努力，特别是改变生产方式和人类行为，减少化石燃料的开采和使用，降低碳、甲烷等温室气体的排放。

不过，面对挑战，人类社会并非束手无策。早在1992年国际社会就达成了《联合国气候变化框架公约》，凸显国际社会联手阻止碳排放的决心和努力。

进入21世纪后，气候变化更是成为人类社会面临的共同挑战。随着《联合国气候变化框架公约》（1992年）、《京都议定书》（1997年）、“巴厘路线图”（2007年）、《哥本哈根协定》（2009年）、《巴黎协定》（2015年）等国际性公约和文件的出台，全球应对气候变化不断取得新进展。

在此问题上，中国应对气候变化与向绿色低碳转型互为促进。中国是气候变化领域坚定的参与者和推动者，特别是在控制单位GDP碳排放强度、温室气体达峰等方面。历时13年，中国国家能源局在2020年4月10日发布《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》。

应对气候变化领域专家、国家能源咨询委员会委员李俊峰认为，中国是能源生产和消费大国，征求意见稿明确了能源发展要跟上清洁化、低碳化、数字化的时代潮流，尤其强调的低碳化，正是应对气候变化的要求。

正如长期从事北极永冻层病毒研究的科学家所言，北极的命运并非已成定局，国际社会所采取的行动将对那里到底会释放多少碳、永冻土会融化多少等产生重大影响。我们需要尽可能多地保护和冻结永冻土。（冯伟民，中国科学院南京地质古生物研究所研究员)

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