Artikel ini awalnya ditampilkan di Undark.

Habitat perairan dunia adalah minuman polutan yang memabukkan. Diperkirakan 14 juta ton plastik masuk ke lautan sebagai sampah setiap tahun. Lebih jauh ke pedalaman, lebih dari 40 persen sungai di dunia mengandung farmakope dari manusia, termasuk antidepresan dan obat penghilang rasa sakit. Logam berat seperti merkuri dari limbah industri juga bisa muncul. Dan pupuk pertanian dapat larut dari tanah ke sungai, akhirnya mencapai laut.

Diperkirakan ada 20.000 spesies ikan di dunia — dan mungkin masih banyak lagi. Mereka dan banyak organisme lain yang hidup dalam “sistem yang terkontaminasi terkontaminasi dengan campuran bahan kimia,” kata Michael Bertram, seorang ahli ekologi perilaku di Universitas Kajian Pertanian Swedia.

Bertram dan peneliti lainnya semakin menemukan bahwa senyawa ini dapat mengubah perilaku ikan. Dalam beberapa percobaan, polutan tampaknya mengubah cara ikan bersosialisasi, baik dengan memaparkannya pada obat-obatan psikoaktif atau dengan mengubah perkembangan alaminya, yang dapat mengubah cara mereka berenang bersama dan kawin. Yang lain tampaknya membuat ikan mengambil lebih banyak risiko yang, di alam liar, dapat meningkatkan peluang mereka untuk diambil begitu saja oleh predator.

Efek polusi, menurut peneliti yang bekerja di lapangan, masih banyak yang belum diketahui. Hal ini sebagian disebabkan oleh banyaknya variabel dalam ekosistem nyata, yang dapat membatasi kemampuan ilmuwan untuk menyimpulkan bagaimana polutan berdampak pada ikan di alam liar, kata Quentin Petitjean, seorang peneliti pascadoktoral dalam ilmu lingkungan di Institut Sophia Agrobiotech di Prancis, dan rekannya. -penulis makalah tahun 2020 yang melihat literatur yang ada tentang polusi dan perilaku ikan. “Di alam liar, ikan dan organisme lain terpapar banyak sekali pemicu stres,” katanya.

Namun, perubahan perilaku ini bisa berdampak besar, menurut Bertram. Seperti banyak makhluk hidup, ikan adalah bagian penting dari ekosistemnya, dan mengubah perilakunya dapat menghambat atau mengubah peran mereka dengan cara yang tidak terduga. Misalnya sebuah penelitian menunjukkan bahwa berbagai polutan kimia dan mikroplastik dapat berdampak pada keberlangsungan hidup spesies ikan pemangsa. Meskipun penulis mencatat bahwa hal ini tidak mungkin menyebabkan keruntuhan populasi, “modifikasi perilaku halus” ini dapat mengurangi biomassa ikan, mengubah ukurannya, dan pada akhirnya membahayakan predator juga. Efek yang satu ini saja, mereka menambahkan, “mungkin merupakan mekanisme tersembunyi di balik perubahan struktur ekosistem di ekosistem air tawar dan laut.”

But manusia miliki cara yang lucu untuk menunjukkan penghargaan mereka. Salah satu contoh: Orang secara teratur membuang zat psikoaktif, yang kemudian masuk ke ekosistem perairan. Pada tahun 2021, Bertram dan tim peneliti menerbitkan sebuah makalah yang menggali bagaimana antidepresan umum, fluoxetine, yang lebih dikenal dengan nama merek Prozac, memengaruhi kecenderungan ikan guppy untuk menyendiri, atau berenang berkelompok. Selama dua tahun, tim memaparkan kelompok ikan guppy dengan konsentrasi fluoxetine yang berbeda: konsentrasi rendah (umumnya terlihat di alam liar), konsentrasi tinggi (mewakili ekosistem yang sangat terkontaminasi), dan tidak ada fluoxetine sama sekali.

Pada konsentrasi eksposur yang tinggi, guppy tampak lebih sosial, menghabiskan lebih banyak waktu untuk berkumpul. Namun, ini hanya terjadi pada pasangan jantan-betina, bukan saat ikan berenang sendirian. Penelitian sebelumnya oleh Bertram dan rekannya menunjukkan bahwa obat tersebut meningkatkan jumlah waktu yang dihabiskan guppy jantan untuk mengejar betina. “Dirayu secara intens” oleh pejantan, kata Bertram, betina akan lebih memilih kelompok yang lebih besar untuk mengalihkan perhatian mereka dan “untuk menghindari perilaku kawin yang tak henti-hentinya.”

Sementara obat-obatan seperti Prozac dirancang untuk mengubah fungsi otak, ada cara lain, yang mungkin kurang jelas, polusi dapat mengubah perilaku. Misalnya, polutan dapat mengubah mikrobioma, kumpulan organisme mikroskopis seperti jamur dan bakteri yang ada pada atau di dalam suatu organisme. Pada manusia, gangguan kehidupan mikroba telah dikaitkan dengan gangguan seperti gangguan spektrum autisme, demensia, atau bahkan gangguan kognitif. Penelitian yang diterbitkan pada tahun 2022 menunjukkan bahwa otak ikan juga bergantung pada kumpulan organisme yang sangat kecil.

Dalam studi tersebut, para peneliti bekerja dengan dua kelompok embrio ikan zebra yang telah mereka buat bebas kuman, secara fungsional menghilangkan mikroba. Ke dalam wadah yang menampung satu kelompok embrio, tim segera memasukkan air dari tangki dengan ikan zebra dewasa untuk memberikan mikrobioma pada populasi yang telah didesinfeksi. Setelah seminggu, mereka melakukan hal yang sama untuk kelompok lain.

Setelah satu minggu lagi, para peneliti menjalankan serangkaian percobaan, menempatkan dua ikan dari kelompok yang sama di tangki tetangga untuk melihat apakah mereka akan berenang berdampingan, perilaku shoaling yang diidentifikasi sebelumnya.

Ikan yang kekurangan mikrobioma kehidupan awal menghabiskan lebih sedikit waktu untuk melakukan perilaku ini dibandingkan ikan di kelompok kontrol. Dari 54 ikan kontrol, hampir 80 persen menghabiskan waktunya di dekat pembatas antara tangki, dibandingkan dengan sekitar 65 persen dari 67 ikan di kelompok lain. Paparan mikroba di awal kehidupan penting untuk perkembangan perilaku sosial, kata Judith Eisen, seorang ahli saraf dan salah satu penulis makalah.

Para peneliti juga melihat otak ikan menggunakan mikroskop yang kuat. Biasanya, sel yang disebut mikroglia bergerak dari usus ke otak di awal kehidupan ikan, kata Eisen, sekitar waktu mikrobioma mereka mulai berkembang. Ikan yang hidup tanpa mikrobioma selama seminggu, dia dan timnya menemukan, memiliki lebih sedikit mikroglia di wilayah otak tertentu yang sebelumnya dikaitkan dengan perilaku bergerombol. Dalam otak normal (termasuk otak manusia), sel-sel ini melakukan pemangkasan sinaptik, yang membersihkan koneksi yang lebih lemah atau kurang digunakan.

Tentu saja, ikan zebra yang bebas kuman itu, kata Eisen, tidak akan ada di alam. Namun, beberapa polutan manusia seperti pestisida, mikroplastik, dan logam seperti kadmium tampaknya mengubah mikrobioma ikan. Mengingat shoaling sering merupakan perilaku protektif, respon shoaling yang berkurang dapat menyebabkan masalah di alam liar. “Jika tidak mau bergaul dengan ikan lain – itu mungkin membukanya untuk predasi,” kata Eisen.

Polutan dapat memengaruhi perilaku di luar pendangkalan, dan juga ekosistem air asin. Dalam sebuah studi tahun 2020, para peneliti membawa larva damselfish Ambon kembali ke laboratorium dan memaparkan sebagian dari mereka ke manik-manik mikroplastik. Kemudian, mereka mengembalikan ikan-ikan muda itu ke bentangan berbeda di Great Barrier reef — beberapa di antaranya telah rusak dan lainnya masih sehat — dan mengamati bagaimana mereka bertindak. Tim juga telah menandai ikan dengan tag neon kecil, dan kembali ke terumbu beberapa kali selama tiga hari untuk memeriksa tingkat kelangsungan hidup mereka.

Ikan yang telah terpapar mikroplastik menunjukkan perilaku yang lebih berani mengambil risiko dan bertahan lebih sedikit sebelum dimangsa, menurut penelitian tersebut. Hampir semua ikan yang diberi tag yang terpapar mikroplastik dan dibebaskan di dekat karang mati mati setelah sekitar 50 jam. Sementara itu, sekitar 70 persen ikan yang tidak terpapar yang dilepaskan di dekat terumbu hidup bertahan melewati batas waktu 72 jam. Menurut makalah tersebut, meski kesehatan terumbu karang merupakan faktor perilaku berisiko, ikan yang terpapar plastik memiliki tingkat kelangsungan hidup enam kali lebih rendah daripada ikan yang tidak terpapar senyawa tersebut.

Menurut Alexandra Gulizia, salah satu penulis makalah dan gelar Ph.D. mahasiswa di Universitas James Cook, perlu ada lebih banyak pekerjaan untuk melihat komponen plastik dan bagaimana pengaruhnya terhadap ikan. Misalnya, bisphenol-A, lebih dikenal sebagai BPA, adalah bahan tambahan umum untuk membuat plastik lebih fleksibel. Itu juga muncul di habitat alami dan penelitian menunjukkan itu dapat mengurangi agresi pada ikan. Gulizia menambahkan: “Saya pikir kita hanya menyentuh permukaan dari dampak kimia yang ditimbulkan mikroplastik pada ikan dan perilaku ikan.”

Bagaimana ini semua dimainkan di alam liar sulit untuk dinilai. Eisen mencatat bahwa faktor lain yang dapat mempengaruhi microbiome termasuk nutrisi dalam air, suhu air, pola makan, dan konsentrasi garam. Komplikasi lain yang mungkin lebih langsung: Kontaminan dapat muncul secara bersamaan, dan dalam jumlah yang berbeda, kata Petitjean. Misalnya, satu makalah tahun 2016 menunjukkan bahwa 13 persen dari 426 polutan di sungai-sungai Eropa terbukti bersifat neuroaktif.

Komplikasi lainnya adalah tidak semua organisme akan bertindak sama — bahkan dalam spesies yang sama. Menurut Eisen, organisme model, seperti ikan zebra, dipilih untuk mewakili berbagai spesies, seperti tikus yang sering digunakan untuk mempelajari kesehatan manusia dalam penelitian medis. Tetapi perubahan polutan dan faktor lainnya dapat berbeda dari satu spesies ke spesies lainnya. Bertram mencatat bahwa menggunakan organisme model menyelamatkan para peneliti dari kesulitan mempelajari setiap spesies, tetapi juga harus ada lebih banyak studi tentang ikan yang berbeda.

Sepintas lalu, beberapa perubahan perilaku bahkan mungkin tidak terlihat seburuk itu. Perilaku kawin yang meningkat – seperti dalam kasus guppy yang terpapar fluoxetine – bisa tampak seperti keuntungan bagi spesies tersebut. Namun, satu spesies yang tumbuh subur di atas yang lain cenderung merusak habitat alami, kata Bertram. Pekerjaan sebelumnya menunjukkan bahwa Prozac juga meningkatkan perilaku kawin nyamuk timur invasif. Ini bisa membantunya berkembang dan mengalahkan spesies asli. Selain itu, pada beberapa konsentrasi, kadmium dapat meningkatkan aktivitas ikan, berpotensi membantu mereka menemukan makanan. Namun, semakin banyak mereka makan, kata Petitjean, semakin banyak mereka terpapar mikroplastik.

Mengingat keadaan ini, tambahnya, percobaan di laboratorium perlu menyuntikkan kerumitan sebanyak mungkin ke dalam metode mereka untuk meniru sistem nyata dan liar dengan lebih baik. Beberapa penelitian memang mencoba ini. Karya Bertram menunjukkan ikan guppy uji sebagai predator atau ikan non-predator berukuran serupa sebelum eksperimen mereka, sementara Gulizia dan timnya melakukan sebagian eksperimen mereka di alam liar. Beberapa penelitian juga memaparkan spesies ikan ke air yang diambil dari lingkungan — dan polutan yang menyertainya.

Meskipun tidak diketahui, Bertram mengatakan bahwa perubahan pada cara ikan bersosialisasi, kawin, atau menemukan makanan sepertinya tidak baik. “Pada akhirnya,” lanjutnya, “setiap perubahan ekspresi perilaku alami akan memiliki konsekuensi negatif yang tidak diinginkan.”

Artikel ini awalnya diterbitkan di Undark. Baca artikel aslinya.