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近30年来，北极气温上升速度达到全球平均值的2倍，北极及其邻近区域气温的破纪录事件频繁发生：2018年7月30日，位于北极圈之内的挪威城市巴纳克出现了百年难遇的32℃高温。2020年7月极地海冰面积降至40年来最小，今年很有可能成为有观测记录以来最暖的一年。北极气温上升产生蝴蝶效应，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
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。
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。
北极变暖的影响 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20～65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。 二是对海平面的影响。 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。 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。 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。 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。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。 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，在不久的将来可以变成开发利用的“风水宝地”。 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。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。 气候变暖还会激活病毒传播 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。 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。 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。 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。这些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。 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。 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。 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。人类病原体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。 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。 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。 （《环球》2020年第17期 肖栋 丁明虎 李振福 冯伟民） 责任编辑：日升 (责任编辑：日升) |
