本文最初发布于Undark。
世界上的水生栖息地是各种污染物的“大杂烩”。据估计，每年有1400万吨塑料垃圾进入海洋。内陆地区，超过40%的世界河流含有来自人类的各种药物，包括抗抑郁药和止痛药。来自工业废物的汞等重金属也可能出现。而农业化肥也可能从土壤中浸出到河流中，最终流入海洋。
世界上大约有20,000种鱼类——可能还有更多。瑞典农业科学大学的行为生态学家Michael Bertram说，它们以及生活在“受污染系统中的许多其他生物都受到了各种化学物质的污染”。
Bertram和其他研究人员越来越多地发现，这些化合物可能会改变鱼类的行为。在一些实验中，污染物似乎会改变鱼类社交的方式，可能是通过让它们接触精神活性药物，或改变它们的自然发育，从而改变它们一起游泳和交配的方式。另一些污染物似乎会让鱼类承担更大的风险，这在野外可能会增加它们被捕食者“毫不留情地吃掉”的几率。
据该领域的科研人员称，污染的影响仍有许多未知数。法国索菲亚生物技术研究所的博士后研究员、一篇关于污染与鱼类行为现有文献的2020年论文的合著者Quentin Petitjean表示，这部分是由于真实生态系统中变量众多，限制了科学家推断污染物如何在野外影响鱼类的能力。“在野外，鱼类和其他生物暴露于大量的压力源，”他说。
然而，Bertram认为，这些行为的改变可能产生巨大的影响。像许多生物一样，鱼类是其生态系统的重要组成部分，改变它们的行为可能会以意想不到的方式阻碍或改变它们的作用。例如，一项研究表明，各种化学污染物和微塑料会影响小型猎食性鱼类的胆量。尽管作者指出这不太可能导致种群崩溃，但这些“微妙的行为改变”可能会减少鱼类生物量，改变它们的体型，并最终伤害捕食者。他们补充说，仅仅是这一个影响，“可能是淡水和海洋生态系统结构变化的潜在机制。”
B但人类的欣赏方式很奇怪。例如：人们经常将精神活性物质冲入下水道，然后这些物质会进入水生生态系统。2021年，Bertram和他的研究团队发表了一篇论文，深入研究了一种常见的抗抑郁药氟西汀（以品牌名Prozac更为人熟知）如何影响孔雀鱼集群（成群游泳）的倾向。两年间，研究小组将孔雀鱼暴露于不同浓度的氟西汀：低浓度（野外常见），高浓度（代表极度污染的生态系统），以及不含氟西汀的情况。
在高暴露浓度下，孔雀鱼似乎更具社交性，花费更多时间集群。然而，这仅适用于雌雄配对，而在鱼类单独游泳时则不然。Bertram及其同事此前的研究表明，该药物会增加雄性孔雀鱼追逐雌鱼的时间。Bertram说，雌鱼在“被雄鱼强烈追求”时，会优先选择较大的鱼群来分散它们的注意力，并“避免这种持续的交配行为”。
虽然像Prozac这样的药物旨在改变大脑功能，但污染还有其他可能不太明显的方式来改变行为。例如，污染物可能会改变微生物组，即存在于生物体上或体内的真菌和细菌等微生物的集合。在人类中，微生物失调与自闭症谱系障碍、痴呆症甚至只是认知障碍等疾病有关。2022年发表的研究表明，鱼类的大脑也可能依赖于微小的生物。
在这项研究中，研究人员使用了两组无菌斑马鱼胚胎，功能上剥夺了它们的微生物。研究小组立即将含有成年斑马鱼的水加入其中一组胚胎所在的容器中，为消毒过的种群提供微生物组。一周后，他们对另一组也进行了同样的操作。
又过了一周，研究人员进行了一系列实验，将同一组的两条鱼放在相邻的鱼缸中，观察它们是否会并排游动，这是一种先前已识别出的集群行为。
与对照组相比，早期缺乏微生物组的鱼类进行这种行为的时间要少得多。在54条对照鱼中，近80%的时间花在鱼缸隔板附近，而另一组的67条鱼中，约65%是如此。神经科学家、该论文的作者之一Judith Eisen说，早期接触微生物对社会行为的发育很重要。
研究人员还使用强大的显微镜观察了鱼类的大脑。Eisen说，通常情况下，在鱼类生命的早期，即它们的微生物组开始发育的时候，称为小胶质细胞的细胞会从肠道迁移到大脑。她和她的团队发现，在没有微生物组的情况下生活了一周的鱼，在一个特定的脑区的小胶质细胞数量较少，这个脑区之前与集群行为有关。在正常大脑（包括人类）中，这些细胞执行突触修剪，清除较弱或较少使用的连接。
当然，Eisen说，那些斑马鱼的无菌状态在自然界是不存在的。然而，一些人类污染物，如杀虫剂、微塑料和镉等金属，似乎会改变鱼类的微生物组。考虑到集群通常是一种保护行为，集群反应减弱可能会在野外造成问题。Eisen说：“如果它不想和其他鱼在一起——这可能会使其容易受到捕食。”
视觉：俄勒冈大学/YouTube
污染物还会影响集群以外的行为，以及咸水生态系统。在2020年的一项研究中，研究人员将安汶蝶鱼幼体带回实验室，并让其中一些暴露于微塑料珠。然后，他们将这些幼鱼放回大堡礁的不同区域——有些区域已经退化，有些区域仍然健康——并观察它们的行为。研究小组还用微小的荧光标签标记了这些鱼，并在三天内多次返回珊瑚礁检查它们的生存率。
研究表明，暴露于微塑料的鱼类表现出更多的冒险行为，并且在被捕食前的生存时间更短。在释放到退化珊瑚礁附近的暴露于微塑料的标记鱼中，几乎所有鱼在约50小时后死亡。与此同时，在健康珊瑚礁附近释放的未暴露鱼中，约70%的鱼存活超过72小时。根据该论文，虽然珊瑚礁的健康状况是冒险行为的一个因素，但暴露于塑料的鱼类的生存率是未暴露于这些化合物的鱼类的六倍。
该论文的作者之一、詹姆斯库克大学的博士生Alexandra Gulizia表示，需要进行更多的工作来研究塑料的成分以及它们如何影响鱼类。例如，双酚A（BPA）是使塑料更具柔韧性的常见添加剂。它也存在于自然栖息地中，研究表明它可以降低鱼类的攻击性。Gulizia补充说：“我认为我们才刚刚开始触及微塑料对鱼类和鱼类行为的化学影响的表面。”
这一切在野外的表现很难评估。Eisen指出，其他可能影响微生物组的因素包括水中的营养物质、水温、饮食和盐浓度。另一项可能更直接的复杂因素是：污染物可能同时出现，并且数量不同，Petitjean说。例如，2016年的一篇论文显示，欧洲河流中426种污染物中有13%被证明是神经活性
另一个复杂因素是，并非所有生物都会表现出相同的行为——即使是在同一个物种内。据Eisen称，模式生物，如斑马鱼，被选来代表广泛的物种，正如小鼠常被用于医学研究来研究人类健康一样。但污染物和其他因素的变化可能因物种而异。Bertram指出，使用模式生物可以省去研究每个物种的麻烦，但也应该对不同种类的鱼进行更多的研究。
表面上看，一些行为的改变可能并不显得有多糟糕。例如，孔雀鱼暴露于氟西汀后交配行为的增加，可能对该物种有利。然而，Bertram说，一个物种的兴盛而另一个物种衰落往往会扰乱自然栖息地的平衡。他之前的研究表明，Prozac同样会增加入侵性东方食蚊鱼的交配行为。这可能有助于它繁衍并胜过本地物种。此外，在某些浓度下，镉可以增加鱼类的活动性，可能有助于它们找到食物。然而，Petitjean说，它们吃得越多，就越可能暴露于微塑料。
他补充说，在这种情况下，实验室的实验需要在方法中尽可能地注入复杂性，以更好地复制真实的野外系统。一些研究确实试图这样做。Bertram的研究表明，在实验前，测试的孔雀鱼要么看到捕食者，要么看到体型相似的非捕食者，而Gulizia的团队则在野外进行部分实验。一些研究还将鱼类暴露于从环境中采集的水——以及随之而来的污染物。
尽管存在未知因素，Bertram表示，鱼类在社交、交配或觅食方式上的改变不太可能是有益的。他继续说道：“归根结底，任何对自然行为表达方式的改变都会产生负面的、意想不到的后果。”
