世界上的水生栖息地是一种令人陶醉的污染物。据估计，每年有1400万吨塑料垃圾进入海洋。世界上40%以上的河流都含有人类药典，包括抗抑郁药和止痛药。重金属如汞也会出现在工业废料中。农业肥料可以从土壤渗入河流，最终到达海洋。
据估计，世界上有2万种鱼——可能更多。瑞典农业研究大学(Swedish University of Agricultural Studies)的行为生态学家迈克尔·伯特伦(Michael Bertram)说，它们和许多其他生物生活在“被混合化学物质污染的系统中”。
伯特伦和其他研究人员发现，这些化合物可能会改变鱼类的行为。在一些实验中，污染物似乎改变了鱼的交流方式，要么是通过使它们接触精神活性药物，要么是通过改变它们的正常发育，这可能会改变它们一起游泳和交配的方式。另一些似乎会让鱼冒更大的风险，这在野外会增加它们被捕食者捕捉的几率。
据该领域的研究人员称，污染的影响仍是未知的。法国索菲亚农业研究所(Sophia Agrobiotic Institute)环境科学博士后Quentin Petijian说，部分原因是真实生态系统中存在大量变量，这可能会限制科学家推断污染物如何影响野生鱼类的能力。- 2020年一篇论文的作者，该论文研究了有关污染和鱼类行为的现有文献。他说:“在野外，鱼类和其他生物暴露在大量的应激源之下。”
然而，根据伯特伦的说法，这些改变的行为会产生显著的影响。像许多生物一样，鱼类是生态系统的重要组成部分，改变它们的行为会以意想不到的方式阻碍或改变它们的角色。例如，一项研究表明，各种化学污染物和微塑料会影响食肉鱼类的胆量。尽管作者指出，这不太可能导致种群崩溃，但这些“行为上的微小改变”会减少鱼类的生物量，改变它们的大小，最终也会伤害到捕食者。他们补充说，这种单一的影响“可能是淡水和海洋生态系统生态系统结构变化背后的隐藏机制。”
但人类表达感激之情的方式很有趣。举个例子:人们经常会清除精神活性物质，然后这些物质会进入水生生态系统。2021年，伯特伦和一组研究人员发表了一篇关于常见抗抑郁药氟西汀(更广为人知的品牌名称是百忧解)如何影响红鳉打滑或成群游泳的倾向的论文。在两年的时间里，研究小组将一群孔雀鱼暴露在不同浓度的氟西汀中:低浓度(通常在野外看到)，高浓度(代表高度污染的生态系统)，以及根本没有氟西汀。
在较高的暴露浓度下，孔雀鱼似乎更善于社交，在浅滩上花更多的时间。然而，这种情况只发生在雌雄配对的情况下，而不是在鱼单独游泳的情况下。伯特伦和同事先前的研究表明，这种药物增加了雄性追逐雌性的时间。伯特伦说，通过雄性的“激烈求爱”，雌性会优先选择较大的群体来分散注意力，并“避免持续的交配行为”。
虽然像百忧解(Prozac)这样的药物旨在改变大脑功能，但污染还会以其他可能不那么明显的方式改变行为。例如，污染物可能会改变微生物组，即居住在生物体上或体内的真菌和细菌等微生物的集合。在人类中，微生物生活的紊乱与自闭症谱系障碍、痴呆，甚至仅仅是认知障碍等疾病有关。2022年发表的研究表明，鱼的大脑也可能依赖于微生物的宿主。
在这项研究中，研究人员对两组斑马鱼胚胎进行了研究，他们使这些胚胎无菌，从功能上剥离了它们的微生物。在装有一组胚胎的容器中，研究小组立即从一个装满成年斑马鱼的容器中引入水，为纯化的群体提供微生物群。一周后，他们对另一组做了同样的事情。
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水箱中，看它们是否会肩并肩地游泳，这是之前确定的行为。
与对照组相比，被剥夺了早期微生物群的鱼花在这种行为上的时间明显更少。在对照组的54条鱼中，近80%的鱼在水箱之间的屏障附近度过，而另一组的67条鱼中，这一比例约为65%。这篇论文的作者之一、神经科学家朱迪斯·艾森(Judith Eisen)说，在生命早期接触微生物对社会行为的发展很重要。
研究人员还使用高倍显微镜观察了鱼的大脑。艾森说，通常情况下，被称为小胶质细胞的细胞在鱼的生命早期从肠道转移到大脑，大约在它们的微生物群开始发育的时候。她和她的团队发现，在没有微生物群的情况下生活了一周的鱼，大脑中先前与浅层行为相关的特定区域的小胶质细胞更少。在正常大脑(包括人类大脑)中，这些细胞执行突触修剪，移除较弱或较少使用的连接。
艾森说，当然，这种无菌状态的斑马鱼在自然界中是不存在的。然而，一些人类污染物，如农药、微塑料和镉等金属，似乎会改变鱼类的微生物群。看浅水通常是一种保护行为，对浅水的反应减弱可能会在野外造成问题。艾森说:“如果她不想和其他鱼一起玩，那可能会让她成为捕食者。”
污染物会影响浅水以外的行为，也会影响咸水生态系统。在2020年的一项研究中，研究人员将琥珀雀鲷幼虫带入实验室，并将其中一些幼虫暴露在微塑料珠中。然后，他们将幼鱼送回大堡礁的不同区域——一些已经恶化，另一些仍然健康——观察它们的行为。研究小组还用小型荧光标记标记了这些鱼，并在三天的时间里多次回到珊瑚礁，以检查它们的存活率。
根据这项研究，暴露在微塑料中的鱼表现出更多的危险行为，而且在被食用前存活的时间更短。几乎所有暴露在微塑料中并在死亡珊瑚附近释放的标记鱼都在大约50小时后死亡。与此同时，在活珊瑚附近放生的鱼中，约有70%在72小时后存活。根据这篇论文，虽然珊瑚的健康状况是导致这种冒险行为的一个因素，但接触塑料的鱼类的存活率比没有接触这些化合物的鱼类低六倍。
这篇论文的作者之一、詹姆斯·库克大学的博士生亚历山德拉·古利齐亚表示，需要做更多的工作来研究塑料中的成分以及它们是如何影响鱼类的。例如，双酚A，更广为人知的名字是BPA，是一种常见的添加剂，可以使塑料更有弹性。它也出现在自然栖息地，研究表明它可以减少鱼类的攻击性。Giulizia补充说:“我认为我们只是接触到了微塑料对鱼类行为的化学影响的表面。”
很难评估这一切在野外会如何发生。艾森指出，影响微生物群的其他因素包括水中的营养物质、水温、饮食和盐浓度。佩蒂建说，另一个复杂情况可能更为直接:污染物可能同时出现，但数量不同。例如，2016年的一篇论文显示，欧洲河流中的426种污染物中有13%被发现具有神经活性。
另一个复杂的问题是，即使在同一物种内，生物体也不会以相同的方式运作。根据Eisen的说法，模式生物，如斑马鱼，被选择来代表广泛的物种，就像在医学研究中经常用老鼠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。伯特伦指出，使用模式生物为研究人员省去了分别研究每个物种的麻烦，但也应该对不同的鱼类进行更多的研究。
从表面上看，一些行为上的改变似乎并没有那么糟糕。增加交配行为——就像接触氟西汀的孔雀鱼一样——似乎对这个物种是一种恩惠。然而，一个物种在另一个物种上茁壮成长往往会抛弃它的自然栖息地，伯特伦说。他之前的研究表明，百忧解同样会增加入侵的东部蚊子的交配行为。这可以帮助它茁壮成长，超越本土物种。此外，在某些浓度下，镉可以增加鱼类的活动，这可能有助于它们找到食物。然而，佩蒂简说，他们吃得越多，接触到的微塑料就越多。
他补充说，在这种情况下，实验室里的实验需要给他们的方法注入尽可能多的复杂性，以更好地复制真实的野生系统。一些研究正在尝试。伯特伦的工作表明，在她的实验之前，被测试的虹鳉要么是掠食性鱼类，要么是相似大小的非掠食性鱼类，而茱莉亚和她的团队在野外进行了部分实验。一些研究还将鱼类暴露在从环境中抽取的水中，以及随之而来的污染物中。
尽管未知，伯特伦说，鱼的社交、交配或觅食方式的改变不太可能是好事。他继续说，“在一天结束时，正常行为表达的任何变化都会产生意想不到的负面后果。”
