什么时候更容易在动物园见到猴子打架？空气污染的时候

空气污染对于人类的伤害，研究已经很多了。但对动物来说，空气污染会产生什么样的影响呢？

怀着这样的疑问，我们研究组做了些关于信鸽和猕猴的研究。

空气污染会如何影响动物？| Pixabay

信鸽，归心似箭

2016年，我们研究了信鸽在空气污染条件下的归巢行为，试图探究在个体层次，动物会采取哪种策略来适应污染的大气环境。

我们选择华北地区的信鸽作为研究对象，出于以下几个原因：

其一，信鸽的导航机制比较明确，基本上可以认为是两步走，以太阳和地磁为主的定向，和以嗅觉和视觉为主的定位。传统上常常被忽略的嗅觉，其实在信鸽导航机制中起到至关重要的作用。大量的研究显示，嗅觉导航在鸟类尤其是信鸽归巢过程中可能发挥了最主要的作用。

第二，中国的赛鸽运动相当发达，仅在华北地区，每年释放的信鸽数量就多达几百万。这就使鸟类群体飞行数据的收集成为可能。这个量级的数据，是野生鸟类研究无法获取的。

第三，选择华北，是因为这个区域是我国空气污染最为严重的地区。赛鸽比赛行程一旦确定，通常而言，不会因为空气污染而取消比赛，这样就使空气质量指数（Air Quality Index, AQI）有了足够的变化范围。

经过筛选，我们保留了415场赛鸽比赛的数据，将整场比赛完赛的赛鸽平均成绩作为因变量，建立了包括比赛距离、顺逆风、温度、AQI等因素在内的多元回归模型，结果发现，随着AQI的增加（空气污染程度的加剧），信鸽加快了归巢速度。在控制了其他变量后，AQI每升高50，归巢速度就提升约2.23%。

信鸽归巢速率与空气质量指数的关系 | Li et al. 2016

信鸽归巢速度加快，可以用两个假说来解释——其一是导航机制假说，其二是归巢动机假说。

导航机制假说认为，空气污染使得信鸽更容易找路了，嗅觉导航在信鸽归巢中起到非常重要的作用，而污染的空气中，可能会有潜在的强化嗅觉导航的化学信号可供信鸽归巢所用。

归巢动机假说则主要认为，信鸽是被空气污染“吓回家”的，污染的空气会增加信鸽的风险感以及归巢动机，导致信鸽快速地逃离污染环境。

两种假说都能解释“信鸽更快回家”，区别在哪里呢？如果信鸽是因为空气污染而更方便找路了，那么不但飞回家速度会变快，整体的归巢率也应该会增加——毕竟迷路的信鸽变少了。

而如果信鸽是被空气污染给吓到了，因为害怕而想更早回家，那么归巢率就不会上升。嗅觉导航地图没得到加强，信鸽即使早点回家的动机再强，也是白搭。

我们认为，归巢动机假说可能是主要机制，也就是污染环境下风险感的增加，是刺激信鸽加速回巢的主因。

但嗅觉强化假说也有一定的可能，这是因为，尽管鸟类依赖于嗅觉信号的间接证据很多，但至今没有直接证据，甚至连潜在的嗅觉信号是什么都没有明确的说法。

如果鸟类依赖于嗅觉地图，那么这种化学信号一定是可以天然产生的，按照一定梯度广泛分布的，甚至是具有一定气味的。常见的某些空气污染物，恰恰是能够满足这些要求的。

循着这些想法，我们重新分析了华北地区信鸽比赛的归巢率。结果发现，空气污染物中的臭氧（O3），二氧化氮（NO2）浓度升高时，信鸽的归巢率会显著提高。

臭氧和二氧化氮的影响虽然显著，但贡献率很低。这也很容易理解，因为嗅觉地图肯定是多种信号相互协调构成，即便上述两种污染物真的发挥作用，肯定也只是很小的一部分。

信鸽比赛 | 中国信鸽协会

之前的数据是整场比赛所有信鸽的平均成绩，是建立在群体水平上的分析。今年年初，为了验证是否信鸽在个体水平上也是这种表现，我们又以我国西南地区近300只信鸽的多次参赛数据，按照不同的污染物建立模型，也发现了同样的结果，信鸽在臭氧和二氧化氮浓度提高时，归巢速度会显著提高。

总而言之，空气污染时，信鸽回家都飞得更快些。

猕猴，打成一片

完成信鸽的工作后，我们转向了南京红山森林动物园的大约90只猕猴。

信鸽这个研究，反映的是空气污染对个体的影响。猕猴这个研究，我们想研究的是空气污染对社群的影响。社群里个体的互动有很多种，最典型的就是社群冲突。

那么，空气污染会不会加剧猕猴的社群冲突，导致群体的打斗增加呢？

猕猴 | 南京市红山森林动物园

利用红外视频监测系统，我们收集了整群猕猴一年的社群冲突数据，以天为单位，建立了包括游客数量、温度、天气以及AQI等环境因素在内的猕猴社群冲突多元回归模型。

由于我国2013年开始大力气整治空气污染，在猕猴研究工作进行的2017~2018年，南京的空气质量非常好，整年下来空气质量处于优或者良的达到了302天，AQI最高为307，但社群冲突模型的分析结果仍然符合我们的预期。随着AQI的增加，猕猴的社群冲突，也就是打斗行为的确增加了，AQI的贡献率达到了0.039，虽然不大，但至少说明，空气污染可能会激化猕猴群体的内部矛盾，导致社群冲突增加。

其他导致冲突增加的因素也很有意思，比如温度对于冲突的贡献率达到了0.145，显著高于AQI，而且温度与猕猴社群的打斗呈现非线性关系。随着温度的升高，猕猴的社群冲突先增加再降低，在25~29摄氏度时，猕猴的冲突最激烈，也就是说天气太冷了或者太热了，猴子也不愿意打斗。

这样的结果其实和人类社会非常接近，很多研究都显示，高温会显著增加不发达国家发生战乱的可能性。

温度和AQI对南京红山森林动物园猕猴社群冲突的影响

| Xu et al. 2021

此外，游客的数量及参观行为，也会显著影响猕猴的社群冲突，这很可能是因为游客的不文明行为，比如投喂或者吵闹，激化了猕猴的群内矛盾。

马拉松成绩下降，

交通事故增加……

相对于动物，空气污染对于人类行为的影响研究要多得多，也要细得多。

空气污染会影响到人的心理和行为。我们收集了包括北京、上海、南京、杭州、武汉等全国13个城市的两千多份大学生调查问卷，探究空气污染和人的心理及行为表现的关系。结果表明，我国大学生中有接近90%的人会感受到空气污染对生理和健康的影响，这些影响包括常见的咳嗽、过敏、呼吸急促等，有超过一半的人在空气污染时心理和行为会受到影响，包括感到焦虑、烦躁或伤心，减少户外运动，以及快速逃离污染环境的意愿等，而在巴基斯坦开展的类似的一项研究中，上述比例也都过了70%。

空气污染会影响到体育比赛的成绩，尤其是对一些接近体能极限的运动，比如马拉松。我们收集了从2014到2018年中国一共4740名运动员的9053份比赛成绩，数据清洗后筛选出266名至少参加过五次马拉松比赛的运动员(132名女性和134名男性)。通过线性混合模型分析了六种污染物（PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO，O3）对马拉松运动员成绩的影响。

结果显示，男性马拉松运动员的成绩受到二氧化硫（SO2）和臭氧（O3）的影响，而女性运动员的成绩则受到SO2、O3、PM10和PM2.5的影响。

控制了其他变量后，随着臭氧和二氧化硫的浓度升高，男女运动员的完赛时长都明显增加。

普通大众更关心的细颗粒物污染物——PM10和PM2.5，我们的研究只发现对女性运动员的影响显著。

空气污染可能也会影响到司机的驾驶行为及交通事故发生率。我们以某个隔离的小岛为例，连续收集了2014~2017年的交通事故数据以及相应的环境参数。结果发现，PM10和PM2.5从国家标准一级浓度增加到二级浓度时,交通事故分别增加了近35%和11.1%。

空气污染可能是影响驾驶员生理、心理和认知功能的一个初始因素，进而在更复杂的维度上影响司机的驾驶行为，从而引起交通事故。当然，这一发现还只是相关性研究，并不足以得出空气污染导致日交通事故增加的因果结论，需要进一步研究探索明确的心理和生理影响途径。

空气污染甚至会影响到社会纠纷及违法犯罪。最近美国国家经济调查局资助哈佛大学和加州大学戴维斯分校的两名学者，分析了美国东部大都市芝加哥十余年的城市犯罪数据，并在控制其他变量的情况下，发现处于空气污染下风口的区域，暴力犯罪上升了2.2%，但财产犯罪并未受到影响。同期来自英国劳动经济研究所在伦敦等地开展的研究，也得到了类似的结论，AQI每上升10，犯罪率就提升0.9%，这意味着伦敦污染最严重的日子（AQI 103.6）里，其犯罪率较污染最轻的日子（AQI 9.3）里要高8.4%。而导致这一结果的原因，可能在于空气污染可以通过生理学和心理学两条途径影响到人的行为，进而影响到社会关系及违法犯罪。

除此之外，还有研究发现，空气污染甚至与股票收益之间存在负相关。原因可能在于空气污染导致了负面情绪，而负面情绪带来了不利的经济后果。所以，如果想在股市里多赚钱，不要在雾霾天交易，可能是个不错的策略！

空气污染的多层影响

尽管仍旧存在诸多争议，但“人类世”的到来已经得到越来越多科学家的认可。人类已经成为地球上最具影响力的物种，人类的改造力量已经导致地球发生了极大的变化，这些变化包括全球变暖，陆地、空域、水体的污染，以及伴随着生境恶化而来的生物多样性丧失。

从我个人粗浅的理解，污染对动物的影响，至少包含了四个层次——细胞和生理层次、个体层次、社群层次以及种群层次。

在生理层次，雾霾中含有大量的细颗粒物以及附着的化学污染物，这会严重影响动物的生理机能及生理健康。比如，这些污染物会导致动物心肺功能减弱，造成严重的呼吸障碍；在人类中甚至会导致心脑血管疾病甚至癌症发病率的大幅提升。

在个体行为层次，雾霾污染可能会导致动物的逃避反应，比如，雾霾污染严重，动物可能和人类一样，会降低户外活动时间，或者想方设法逃离雾霾污染的环境。

在社群层次，雾霾污染可能会引起个体的生理及心理异常，进而增加了个体的攻击行为，引起社群秩序紊乱。

雾霾污染甚至在动物种群层次上，也会存在影响，当然这种评估非常困难，因为这需要大尺度上的时空监测。比如，依赖视觉导航的迁徙鸟类，如果在迁徙途中遭遇持续的、严重的雾霾污染，它们可能会迷失方向，改变迁徙路线，或者推迟迁徙时间。而这期间，一旦发生极端的降温降雨过程，就会导致大批量的野鸟死亡，这种死亡的量级，是在迁徙的种群基础上，可能是几百、几千只，也可能是几万只。

空气污染的这些效应，需要得到更多的研究与关注。

2013年起，我国花大力气开展空气污染治理以及空气污染相关的健康影响研究。

自从我国采取了降低排放的严格措施后，与2014年相比，2018年的六大空气污染物均有15%以上的下降。

同呼吸，共命运。治理空气污染，对人，对动物，对我们赖以生存的环境，都会带来深远的好处。

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作者：李忠秋

原标题：《什么时候更容易在动物园见到猴子打架？空气污染的时候！》

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