生物多樣性水平對心理健康與福祉的影響系統性綜述

孟令爽

康 寧

宮 宸

李樹華*

全球生物多樣性正在以前所未有的速度喪失，削弱了生態系統應對氣候變化的能力，也對人類生存和發展構成了重大威脅[1-2]。隨著城市化程度的不斷加深，棲息地破碎、動植物物種減少、氣候異常等環境問題頻發，城市人群精神壓力增大、抑郁癥患病率上升、人際關系淡漠和幸福感降低等諸多心理健康與社會健康問題也同時顯現[3]。生物多樣性不僅是適應環境變化的基礎，也與人類健康緊密相關。從機理上理解生物多樣性與人類健康間的關系，有助于在城市建設中科學應用綠色基礎設施，發揮自然環境應對氣候變化和促進公共健康的協同效應。

截至目前，國內外針對綠色空間健康效益的研究焦點正從綠色空間“有”和“無”的對比，轉向關注綠色空間的特征。然而，生物多樣性水平對人類心理健康與福祉的影響及因果途徑仍缺乏系統性理解[4-5]。大量實證研究肯定了自然環境對身心健康及福祉的益處，其主要機制包括增加體力活動、降低壓力、緩解精神疲勞、促進社會凝聚力，以及提供生態產品和服務[6-10]。然而，現今研究主要關注綠地的“數量”，多把自然環境視作均質化，忽略了其內部生態質量對心理健康與福祉帶來的差異影響[11]。研究表明，綠地“數量”與“質量”對健康的作用無法相互替代[12]。國內外學者普遍認為，應協同考慮綠色空間的公共健康效益及生態效益，以充分發揮綠地的復合功能，實現可持續發展目標[13-15]。

本文從研究方法、研究結果和影響機制3個方面系統梳理生物多樣性水平對心理健康與福祉影響的最新研究成果，旨在基于現有實證研究的進展與局限，提出未來此領域的新發展方向。

1 文獻檢索

本文采用系統性綜述的方法對文獻進行檢索以確保綜述觀點的前瞻性和全面性。檢索詞不僅包含中心詞，也涵蓋了各方向相關分解詞。三大中心詞為“自然環境”“生物多樣性”和“心理健康與福祉”。其中，與“自然環境”相關的檢索詞包括“綠色空間”“公園”“森林”“花園”，同時涵蓋“綠色基礎設施”和“藍綠基礎設施”2項近年受到廣泛關注的概念；與“生物多樣性”相關的檢索詞包含“植物多樣性”“鳥類多樣性”“生境多樣性”等子方向；與“心理健康與福祉”的相關檢索詞涵蓋了“壓力”“注意力”“抑郁”和“情緒”等。以2022年3月2日為發表截止時間，使用上述檢索詞在Web of Science Core Collection內并列檢索，得到6 557篇文獻，檢索式與檢索結果如表1所示。在PubMed、Scopus和中國知網數據庫分別檢索到23、1 690和18篇文獻。除去重復文獻后共得到8 086篇文獻。

表1 Web of Science核心數據庫檢索式及檢索結果

按照系統性綜述的研究方法，瀏覽8 086篇文獻的標題和摘要，并按以下標準進行篩選：1)具有明確的生物多樣性測量指標；2)具有明確的心理健康與福祉測量指標；3)分析了生物多樣性水平和心理健康與福祉的關系；4)發表于中、英文期刊的同行評議文獻；5)初步研究(primary research)。2位研究人員同時瀏覽文獻，若有異議則由第3位研究人員最終確認。篩選過程如圖1所示，最終得到符合標準的17篇文獻。

圖1 文獻檢索

2 生物多樣性水平對心理健康與福祉影響的檢索結果

研究方法方面，共13項研究使用了橫斷面分析。其中，5項研究使用了次級數據，在國土或城市尺度進行；8項研究采用了標準生態調研，在城鄉綠地尺度進行。另外，3項研究使用了實驗法；1項研究使用了自然實驗法(圖2)。研究地區集中在歐洲(10項)、美洲(3項)、大洋洲(3項)和中國臺灣(1項)。下文從研究方法、研究結果和影響機制3個方面對所得文獻進行綜述。

圖2 研究方法及生物多樣性數據來源類型

2.1 生物多樣性對心理健康與福祉影響的研究方法

2.1.1 橫斷面研究

1)國土或城市尺度。

在國土或城市尺度下開展的研究均為使用次級數據的橫截面研究，生物多樣性水平和心理健康與福祉數據在一定空間單元中(標準統計單元或行政單元)相對應。生物多樣性水平常用宏觀生態數據中的物種豐富度或豐度表征，涉及植被、鳥類或哺乳動物；心理健康與福祉指標包括自評綜合健康、自評抑郁和生活滿意度等。為了單獨驗證生物多樣性對心理健康與福祉的影響，消除混雜因素干擾，研究中也常納入社會人口因素、宏觀經濟指標和自然特征等控制變量[16-17]。例如，德國綜合生物多樣性研究中心(German Center of Integrative Biodiversity Research，iDiv)針對歐洲26個國家宏觀生態與經濟的研究結果表明，鳥類豐富度與居民生活滿意度正相關。鳥類豐富度的變化比相同比例家庭收入的變化對生活滿意度產生的正向影響更大[16]。該研究使用植物、鳥類、哺乳類動物和大型動物的物種豐富度作為生物多樣性指標，在歐盟標準統計單元(Nomenclature of Territorial Units for Statistics，NUTS)中與居民生活滿意度相對應。同時，回歸模型還納入收入、年齡、性別、居住地類型(城市或農村)、教育水平、婚姻狀況和就業狀況等社會人口變量，GDP、人口密度和失業率等宏觀社會經濟指標，景觀異質度、地形異質度、藍綠色空間面積、是否有海岸線、保護區面積等自然特征，以及氣候因素。

除標準統計單元外，其他研究常以行政單位和居住地半徑為研究單元。例如，Methorst等以縣域為單位，研究了德國全域394個縣內鳥類、植被的豐富度(species richness)和豐度(species abundance)與居民心理健康的關系[17]。該研究不僅考慮了社會人口變量、社會經濟變量和地方自然特征因素，其他與健康相關的變量也被納入回歸模型進行控制，包括就診頻率、體重指數、鍛煉頻率、身體障礙、朋友數量、“大五”人格(Big Five Personality)，以及綠地的可達性、是否有私人花園等。針對居住環境的研究常把居住地周邊特定半徑范圍內的物種豐富度或豐度和心理健康與福祉相對應。例如，Mavoa等針對青少年心理綜合健康狀況和自評抑郁程度的研究使用了研究對象居住地周圍400、800和1 600m歐式距離(euclidean)緩沖區內的生物多樣性水平[18]。在生物多樣性宏觀數據缺失的研究地區，“土地覆蓋類型多樣性”“地形多樣性”“歸一化植被指數(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)標準差”“生物多樣性綜合指數”和“本地物種出現與否”等指標也被用于表征生物多樣性水平[18-19]。盡管如此，NDVI或NDVI標準差作為生物多樣性水平指標的有效性至今仍存在爭議[20]。

現有大尺度研究均使用橫斷面分析，研究結果初步揭示了生物多樣性水平與心理健康或福祉的相關關系。然而，橫斷面分析僅探究同一時間斷面上各因素之間的關聯現象，在因果推斷上具有明顯局限。綠色空間對公共健康的影響具有累計效應，表現為時間上的持續性與滯后性[21]。據統計，城市綠地對健康的影響滯后期約為10年[22]。因此，需將單一時間斷面上的關系研究拓展為長時間縱向研究，使用時序數據探明生物多樣性對心理健康與福祉的累計效應，以更為嚴謹地推斷因果關系。另外，在大尺度研究中，調節因素可能會影響研究結論，不同社會環境中的綠地健康效益可能存在差異。全球性的研究表明，在相對富裕的城市中綠地數量與公共健康正相關，而在最貧窮的城市內，綠地面積與公共健康負相關，即綠地的健康效益可能取決于社會經濟環境等因素[23]。橫斷面研究中僅有1項對比了社會人口差異[24]，發現貧困群體從綠地中獲得的心理健康效應量更大。綜上，生物多樣性水平對不同社會人口和社會經濟群體的健康與福祉影響差異有待進一步關注。

2)城鄉綠地尺度。

城鄉綠地尺度的橫斷面研究以城鄉公園綠地、居住區綠地、河岸綠地、海岸場景為主要研究對象。除直接探究生物多樣性和心理健康與福祉的關系，也有研究展開城區與城郊的對比[25]，或探究場地設施與生物多樣性水平的耦合關系[26]。城鄉綠地尺度下的研究常使用植物、鳥類、昆蟲作為指示物種，數據源自實地生態調查，常用樣方法或樣線法。此類研究范式源于2007年英國生態學家Fuller等在謝菲爾德市15個綠地內進行的研究。該研究最早揭示了鳥類、植被豐富度、棲息地種類數量與心理福祉的正向關系[27]。在此之后，Dallimer等在調查實際物種豐富度的基礎上，補充了綠地使用者對物種多樣性的感知情況及物種識別能力，發現心理福祉只與感知物種多樣性水平(perceived species richness)正相關，與實際物種多樣性水平無顯著關系[28]。因使用者識別物種的能力有限，“實際生物多樣性-感知生物多樣性-心理健康與福祉”之間的影響機制是否成立尚不明確。此后，城鄉綠地尺度的研究開始關注使用者對綠地的個人感知與體驗，把感知生物多樣性作為主要變量[29]。

心理健康與福祉的測量多采用隨機問卷或半結構訪談法，現有研究?；凇皦毫謴屠碚摗焙汀皥鏊缿倮碚摗边M行問卷設計。早期，Fuller等的研究關注綠地對心理福祉的“沉思(思考和獲得觀點的能力)”“獨特的感覺(通過與特定地點的聯系而感到獨特或不同)”“和過去的連接(通過持續性的時間而產生對綠色空間的地方認同感)”“依戀(與綠色空間的情感聯系程度)”4個維度的效益[27]。隨后多項研究沿用了此種維度劃分方式[26,28-29]。另外，研究也常采用成熟的心理學量表，包括抑郁、情緒、壓力、恢復性和注意力等維度[25,30-32]。在中介效應研究中，感知恢復性被認為是感知生物多樣性對心理健康與福祉作用路徑的中介因素。一項機制研究表明，感知鳥類多樣性不直接影響情緒福祉，但感知到的環境質量為空間使用者提供了恢復性體驗，進而影響了情緒福祉。由此說明，在探究生物多樣性影響心理福祉的作用機制時，須確定產生恢復性體驗的關鍵環境要素[25]。

在城鄉綠地尺度的研究中，標準生態調研僅提供了生物多樣性數據，尚未有研究同步探討生物多樣性的生態效益。生物多樣性雖然被視作環境的生態指標，但綠地生物多樣性所產生的生態效益和心理健康效益是否存在協同關系，仍未可知。另外，感知生物多樣性可能是影響心理福祉的重要因素，因此亟須明確影響指示物種感知的關鍵要素。既有研究發現，鳴禽比普通鳥類更受歡迎，且對正向情緒的影響更大[31]。但由于地域文化差異，在全球不同區域、不同人群中的關鍵影響因素仍有待探究。例如，不同鳥類物種在文化上的象征意義不同，因此需要探究人們對鳥類的豐度與豐富度的偏好、對鳴禽與非鳴禽的偏好是否存在差異等。

2.1.2 實驗法

相較橫斷面分析，實驗法對變量進行了更為嚴格的控制，常采用不同生物多樣性水平的照片、視頻場景作為刺激源，通過前測與后測的方法確定被試者的心理狀態相較于基線的變化。結合生理指標和成熟量表的實驗研究，能夠更加客觀全面地測量情緒、恢復性等健康與福祉效益。生理指標的變化是應激的外在表現，例如，腦電反映了自主神經活動；更高的阿爾法(Alpha)腦電波代表更高的放松程度；心率變異率反映了交感神經和副交感神經的興奮和抑制程度。Chiang等以“斑塊邊緣效應”為理論基礎，即斑塊邊緣生物多樣性水平高于內部和外部，分別使用森林斑塊內部、邊緣和外部的照片代表不同生物多樣性水平。此研究運用腦電測量技術，將Stroop任務作為壓力喚起任務，從生理層面探究生物多樣性水平對壓力的緩解效應[33]。另2項研究使用了不同豐富度的樹木及鳥類的真實場景照片和聲音代表不同生物多樣性水平[34-35]。還有1項研究采用了自然實驗的方法探究了水族館中的水生生物量對血壓、心率的影響[36]。研究者未對環境進行人工控制，在暴露條件分離的條件下進行觀察，將觀測結果差異歸因于不同暴露條件。

使用實驗法的研究有助于進一步推斷變量間的因果關系，但目前既有研究均針對高管理環境下的綠地，未能討論野生狀態的綠地是否可能對心理造成危害。例如，在高自然度或雜亂環境中，是否會因未知和不確定性而產生緊張情緒。另外，相關研究僅對比了研究者主觀認為的高、中、低生物多樣性水平，尚未討論生物多樣性水平的連續變化對心理健康產生的影響差異。例如，當生物多樣性持續增高到一定閾值后，感受到環境中存在潛在危險而產生恐懼時，是否會對心理健康產生負面效應？在室外開展實驗也有一定必要性。雖然生物多樣性被視為生態環境指標，但環境效益、心理健康和生物多樣性的協同作用難以在室內開展的實驗中體現。由于室外空間環境具有高度復雜的特征，開展隨機對照實驗具有一定挑戰，因此可考慮采用自然實驗或準實驗等方法，以更好地進行因果推斷。

2.2 生物多樣性水平對心理健康與福祉影響的研究結果

總體上，不同研究得出的結果差異較大，尚未就某一指示物種形成統一結論。表2匯總了各研究得出的生物多樣性水平和心理健康與福祉的關系。其中，針對鳥類的研究結論較為統一，多數研究表明鳥類多樣性水平和心理健康與福祉正相關。具體而言，鳥類豐富度與生活滿意度、心理福祉、心理健康、情緒，以及抑郁、焦慮、壓力水平降低正相關；感知鳥類豐富度與心理福祉正相關。鳥類豐度與抑郁、焦慮、壓力水平降低正相關。然而，以植物、動物和昆蟲為指示物種的研究結果差異較大。植物豐富度與自評綜合健康、心理健康、心理福祉、恢復性、注意力恢復正相關；感知植物豐富度與心理福祉正相關；行道樹豐度與抑郁癥患病率降低正相關。但也有研究表明，植物豐富度與生活滿意度和抑郁癥患病率降低不相關，與自評綜合健康、心理福祉負相關。以動物和昆蟲為指示物種的研究結果也存在爭議。哺乳動物豐富度與自評健康正相關，與生活滿意度無關；水生生物量的增加與積極情緒正相關；棲息地種類數量與心理福祉正相關；NDVI、NDVI標準差與綜合自評健康正相關；生物多樣性綜合指數與恢復性正相關；感知生物多樣性特征與自評健康、恢復性正相關；感知蝴蝶豐富度與心理福祉正相關，但實際蝴蝶豐富度與心理福祉無關。

表2 研究結果

研究證據中的矛盾現象可能由以下2類原因導致。首先，現有研究中對心理健康與福祉的影響是因指示物種豐富的地方有更好的生態效益(更舒適的環境質量)而產生，還是指示物種本身通過五感刺激直接產生，而與其他指示物種無關？由于現有研究均未涉及環境指標，因此研究結果的差異性解釋有待進一步探明。其次，在標準生態調研中，生物多樣性調研與心理福祉數據采集常在不同時間進行，受訪者的實際生物多樣性暴露量與調研值可能存在出入，因此生物多樣性及其效益數據采集中的“時空不一致性”可能會干擾研究結果的準確性。

2.3 生物多樣性水平對心理健康與福祉的影響機制

根據愛德華·威爾遜(Edward O.Wilson)的親生物假說，對特定物種或特定生物多樣性水平的偏好源于進化過程中形成的親自然基因[37]。進化與生存需求致使人類偏好生物多樣性豐富的區域。人類自采集狩獵時代發展而來，在食物數量和種類多的區域內，有更多的生物可以被獵取和覓食。例如，鳥類多的地方，水果、種子和脊椎動物等潛在食物資源越多，植被豐富的區域有更多的庇護空間，意味著人類有更高的存活概率。

卡普蘭夫婦(S.Kaplan &R.Kaplan)使用“豐富度”和“多樣性”來描述環境質量，“越復雜，豐富性越高”。最初的環境偏好矩陣指出“可解性”(making sense)和“參與性”(involvement)是影響環境感受的2個關鍵要素，人們更加偏好能夠理解并參與其中的環境。具有一定復雜性的環境能夠引起人們探索的欲望，但又不至于太復雜而讓人費解[38]。壓力恢復理論同樣指出，具有中等復雜度視覺特征的場景有助于恢復性。烏爾里希認為生物多樣性水平可以被視作復雜性的衡量標準，而復雜性可能是決定場景恢復性的關鍵[39]。生態心理學家用“分型理論”[40]解釋生物多樣性水平和偏好間的關系：高物種豐富度生境的分型維數D值顯著高于低物種豐富度生境[41]；中等D值的分形圖案與大腦自身的視覺處理產生“共鳴”，這可能有助于“感知流暢”(perceptual fluency)從而降低對注意力的損耗。環境心理學家在分形計算中指出分型維數D為1.3在自然界中最為普遍[42]。由此推測對環境的偏好是人類進化過程中對健康生態系統持續視覺暴露形成的。健康生長的植被輪廓決定了分型維數，此類環境可以降低生理喚醒水平，讓人放松與平靜[41，43]。

親生物假說從生物進化的角度闡明了人類對高生物多樣性水平偏好的原因，卡普蘭、烏爾里希和分型理論從恢復性環境特征的角度，為中等復雜程度(即中等生物多樣性水平)有助于恢復性和降低注意力損耗提供了理論基礎。但現有假說及理論對于促進注意力恢復和壓力恢復的具體環境要素描述仍較為寬泛，需要通過后續實證研究對現有理論加以驗證，確定具體因果途徑。

3 研究展望

3.1 探究同一文化背景下的多尺度關系

綠色空間與公共健康的研究趨勢，從最初對比綠色空間的“有”或“無”對健康影響的差異，到確定綠色空間“量”的多少，發展至如今關注自然環境的生態效益與人類心理健康的耦合關系。研究方法上，從最初橫斷面研究逐步發展至嚴格控制的隨機對照實驗，其證據等級越來越高。但由于自然環境的高復雜性和異質性，心理健康與福祉效益歸因難度較大，多空間尺度上的證據層級是探明變量間因果關系的必要條件。在全球實證研究積累過程中，由于地域文化背景差異造成生物多樣性感知機制的不同，未來尚需探討同一文化背景下多空間尺度內生物多樣性水平對心理健康與福祉的影響，其結果對地方性的公共衛生政策制定與城市管理具有重要指導意義。

3.2 探明影響生物多樣性感知的因素

在城市化進程中，城市居民對物種特征的親和力可能是城市中鳥類群落變化的最終驅動力[44]。既有實證研究也表明了感知生物多樣性對心理福祉具有重要影響。如今，城市中綠地植物及鳥類等物種同質化問題嚴重[45]。探究并理解城市居民的物種感知能力、物種偏好及有關因果機制，有助于城市生物多樣性管理相關政策的科學制定。此外，現有研究指出“自然關聯性”(nature relatedness)可能是影響物種感知的調節因素。個人和自然的連接程度越高，生物多樣性水平的變化對其心理福祉的影響越大[46]。因此，針對不同人群的感知影響因素及影響機制也有待進一步探明。

3.3 關注生物多樣性對心理健康影響在時間序列上的變化

現有橫截面研究初步表明了生物多樣性對心理健康與福祉之間存在相關關系。未來研究可關注生物多樣性對心理健康在縱向數據上的影響，對比不同生物多樣性水平對健康與福祉在時間序列上的變化，確定生物多樣性對健康與福祉的影響是否存在滯后性和持續性，對未來規劃發展結果進行預判，為政策制定提供科學依據。此外，在大尺度層面使用次級數據的研究，應關注社會人口差異及社會經濟差異對健康的調節作用，以便為地方經濟發展和生物多樣性保護的權衡提供依據。

4 結語

“同一健康”(One Health)理論強調了生態系統完整性對“地球生命共同體”的重要支撐作用，并強調人類健康無法脫離動物健康和環境健康而獨立存在[47-49]。以往研究中生物多樣性僅作為一個生態概念討論，本文拓寬了原有研究邊界，從機理上探明生物多樣性對人類心理健康與福祉的影響結果及可能的途徑。生物多樣性水平對心理健康與福祉影響的研究發展脈絡可總結為2個階段。首先，基于大量橫斷面研究揭示生物多樣性水平和心理健康與福祉的相關關系。而后，提出生物多樣性水平有利于心理健康與福祉的因果假設，并使用嚴格控制變量的實驗法對因果關系進行驗證。此方向實證研究雖處于快速增長階段，但已有的實證研究數量仍然較少，且主要集中在歐美國家，缺少本土化的科學依據。未來研究可關注心理健康與福祉在時間序列上的變化，驗證影響結果是否存在持續性與滯后性，并關注有關效應在社會人口及社會經濟中的變化規律，確定調節因素；基于更加穩健的實驗設計揭示其影響機制，從因果途徑上探明生物多樣性水平對心理健康與福祉的影響規律，以促進人與自然共生，推動城鄉綠地可持續發展。

注：文中圖片均由作者繪制。