Schneeglühen und belaubte Bäume im Winter

Schneeglühen

Schneeglühen durch Lichtverschmutzung im Treptower Park in Berlin. Andreas Jechow, IGB

 

Forschende vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) untersuchen das Thema und geben einen Überblick. Außerdem haben sie in einem internationalen Team 11 dringende Forschungsfragen identifiziert, die es zu lösen gilt, um die Auswirkungen von Lichtverschmutzung auf die biologische Vielfalt zu mindern.

Künstliches Licht in der Nacht ist eng mit der modernen Gesellschaft verbunden und nimmt als Lichtverschmutzung weltweit rasch zu – pro Jahr um etwa 2 bis 6 Prozent. Ökosysteme sind durch natürliche Hell-Dunkel-Zyklen strukturiert, also durch Tages-, Jahres- und Mondzyklen. Viele Lebewesen haben ihr Leben im Laufe der Evolution an diese Taktgeber angepasst. Lichtverschmutzung stört diese Zyklen, was sich auf allen Ebenen der biologischen Vielfalt auswirken kann, die wiederum eng miteinander verbunden sind.

Die Übergangsphasen vom Herbst zum Winter und vom Winter zum Frühjahr sind für viele Prozesse in der Natur wichtig. Ein Signal für den einsetzenden Winter ist, dass die Tage kürzer werden – es also früher dunkel wird. Lichtverschmutzung kann diesen Zeitgeber für den saisonalen Rhythmus stören. Ein Beispiel dafür sind Bäume, die direkt an Straßenlaternen stehen. Sie tragen an der Seite, die der Leuchte zugewandt ist, selbst  Anfang Dezember noch Blätter, während die auf der lichtabgewandten Seite kahl ist. Dies kann man oft an Stadtbäumen beobachten – und es ist natürlich problematisch, denn der Laubabwurf soll den Baum ja vor Frostschäden schützen.

Für Zugvögel kann der Weg in die Winterruhe durch Lichtverschmutzung gestört werden. In diesem Fall wirkt das künstliche Licht nicht als Störfaktor für den saisonalen Rhythmus, sondern als Barriere und Ablenkung. Wandernde Arten, wie Zugvögel, zeigen erstaunliche Orientierungsleistungen bei ihren globalen Reisen. Noch sind die Mechanismen weitgehend unerforscht. Man weiß aber, dass sich einige Arten neben dem Magnetfeld der Erde an den Gestirnen orientieren. Sie können dabei durch große beleuchtete Gebäude oder Skybeamer von ihrem Kurs abgebracht werden. Diese Lichtkegel von Skybeamern oder Gebäudebeleuchtungen können regelrecht als Staubsauger wirken, in die die Tiere hineingeraten, schwer wieder herausfinden und möglicherweise verenden. Eine Studie unter Leitung des Forschers Travis Longcore von der Urban Wildlands Group über die Todesfälle von Vögeln an Funktürmen in den USA und in Kanada zeigte, dass besonders neotropische Zugvögel auf ihren Wanderungen in und von den Wintergebieten betroffen waren.

Franz Hölker und sein IGB-Kollege, der Physiker Dr. Andreas Jechow, haben in einer weiteren Studie festgestellt, dass Winterwetter mit Schnee und Wolken das künstliche Himmelsleuchten (auf Englisch skyglow) verstärken kann. Als Himmelsleuchten bezeichnet man den Anteil künstlichen Lichts, der nachts von der Erde nach oben abgestrahlt und anschließend in der Atmosphäre zurückgestreut wird – oft als große Lichtglocken über Städten zu sehen. Das Himmelsleuchten hängt von den atmosphärischen Bedingungen, aber auch von der Reflexion von Licht am Boden ab. 

Die Auswirkungen von Lichtverschmutzung auf die Biodiversität sind vielfältig – von der Genexpression bis hin zum Funktionieren des Ökosystems. 30 Prozent aller Wirbeltiere und mehr als 60 Prozent aller Wirbellosen sind nachtaktiv und daher oft direkt von Lichtverschmutzung betroffen, denn für diese Tiere verschiebt sich die Zeit ihrer Aktivitäten – wie Futtersuche, Fortpflanzung und Räubervermeidung – ganz essenziell.

Viele negative Effekte auf Lebewesen werden durch die Unterdrückung des „Nachthormons” Melatonins vermittelt. Vor allem kurzwelliges Licht, der blaue Anteil des sichtbaren Lichtes, unterdrückt die körpereigene Bildung dieses Botenstoffs und stört damit zusammenhängende Stoffwechselprozesse wie die Immunabwehr, das Wachstum oder die Fortpflanzungsphysiologie. Die saisonale Fruchtbarkeit kann sich bei sensiblen Singvogelarten verfrühen. Bei Lachsen wurde durch Beleuchtung eine Verlängerung der Laichzeit festgestellt. Solche Verschiebungen der Reproduktionsphase können die Synchronisierung in Ökosystemen stören und sich negativ auf die Populationen auswirken, beispielsweise wenn das Futterangebot nicht geeignet ist, oder wie bei den Lachsen, wenn der Druck durch Räuber zu hoch wird.

Auch Kleinstlebewesen unterliegen tageszeitlichen Rhythmen. Das Zooplankton in Gewässern (beispielsweise Wasserflöhe) etwa, sucht den Schutz der Dunkelheit, um ungesehen von Fressfeinden, in oberen Gewässerschichten Algen und andere Mikroorganismen zu fressen. Diese Kleinstlebewesen tragen damit wesentlich zur Selbstreinigung von Gewässern bei. Die tageszeitliche Wanderung des Zooplanktons kann schon durch geringes künstliches Himmelsleuchten beeinflusst werden und deshalb wird wahrscheinlich noch weit über die Stadtgrenzen hinaus die Ökosystemleistung der Gewässerreinigung von Algen durch Zooplankton beeinträchtigt.

Lichtverschmutzung gilt auch als einer der Gründe für das weltweite Insektensterben. Denn nachtaktive Insekten wie Nachtfalter werden von Lichtquellen massenhaft angelockt, dort zur leichten Beute, oder sterben durch Hitze oder Erschöpfung.

Um den Biodiversitätsverlust zu mindern, sind solide transdisziplinäre Lösungen, die aus einer Zusammenarbeit von Praxis, Forschung, Produktion, Entscheidungsfindung und Planung hervorgehen, entscheidend. In einem internationalen Team wurden die wichtigsten offenen Forschungsfragen zusammengetragen. Das Ziel: möglichst schnell die wissenschaftliche Basis für Handlungsempfehlungen für nachhaltige Beleuchtungskonzepte zu schaffen. Die Fragen fokussieren sich vor allem darauf, wie die Forschungsansätze optimiert und harmonisiert werden können, wie Lichtverschmutzung auf höheren Ebenen wie Lebensgemeinschaften, Ökosystemen und der Landschaft wirkt, und wie wir künstliche Beleuchtung nachhaltiger managen können. Künftig möchte man etwa herausfinden, welche Arten am empfindlichsten auf Lichtverschmutzung reagieren, wie schnell sich Populationen an das Phänomen anpassen können oder oberhalb welcher Schwellenwerte künstliche Beleuchtung kritisch wird.