Tiere, Pflanzen und Ökosysteme

Seit Anbeginn der Erdgeschichte existiert der Wechsel zwischen Tag und Nacht, die Lebewesen haben sich diesem Umstand angepasst. Dieser Rhythmus sowie die jahreszeitliche Veränderung der Tageslänge in unseren Breiten sind bedeutende Informationen für viele Organismen. Werden sie durch Kunstlicht in Phasen natürlicher Dunkelheit verändert, so hat das Konsequenzen auf die Lebensfunktionen.

Säugetiere, Vögel, Insekten, Amphibien, Reptilien, Fische, Pflanzen ... sowie die Struktur und Funktion von Ökosystemen können durch künstliches Licht negativ beeinflusst werden.

Neben physiologischen Prozessen, verändert es auch das Verhalten von Organismen, was sich z.B. in Anlockung, Vertreibung oder Verlust der Orientierung äußert.

Fortpflanzung, Entwicklung, Kommunikation, Nahrungssuche, Räuber-Beute-Beziehung und Aktionsradius werden in der Folge beeinträchtigt.

Die Auswirkungen von Lichtverschmutzung reichen von Artenverschiebung innerhalb von Lebensgemeinschaften bis zum Aussterben von isolierten Populationen insbesondere von standorttreuen, spezialisierten und gefährdeten Arten.

Lichtverschmutzung Kurzbericht - Verlust der Nacht

Säugetiere

Fledermäuse

Beleuchtung bzw. Anstrahlung kann dazu führen, dass Fledermäuse ihr Quartier aufgeben. Oder der Mangel an Dunkelheit verhindert, dass die Tiere ausfliegen um Futter zu suchen. Der Futtermangel wiederum kann negative Auswirkungen auf den Fortpflanzungserfolg haben.

Durch Kunstlicht wird die Räuber-Beute-Beziehung auf unterschiedliche Weise beeinträchtigt: Während einige Zwergfledermausarten und der Große Abendsegler vom Licht angelockte Insekten jagen, werden Hufeisennasen und Mausohrfledermäuse vom Licht abgeschreckt und vertrieben.

Zwischen Sommer- und Winterquartier weit ziehende Fledermausarten, wie beispielsweise Rauhautfledermäuse, werden während des Zuges durch Lichtinstallationen angelockt. Das Abweichen von der optimalen Zugroute kostet Energie und schwächt. Über genaue Zugrouten und -zeiten weiß man leider oft noch zu wenig. Rauhautfledermäuse überwintern häufig in Tirol, sie kommen im Herbst (September) und ziehen im Frühjahr (März, April) in die Sommerquartiere.
 

© Illustration: Vandasye 2017
© Friedrich Haun
Fledermäuse sind nach der Tiroler Naturschutzverordnung (TNSchVO 2006) geschützte Tiere. Alle Fledermausarten sind in der Roten Liste der gefährdeten Säugetiere Österreichs genannt. 28 Fledermausarten kommen in Österreich vor, 24 davon wurden in Tirol festgestellt – u.a. das Große Mausohr.

Diverse Wildtiere

Beleuchtete Areale werden von Klein- und Großsäugern gemieden, sie zerschneiden und verkleinern ihren Lebensraum.

Durch den Einfluss von Kunstlicht werden die Ruhephasen von Säugetieren gestört, die Melatonin-Synthese gehemmt und die Tiere werden auf Dauer geschwächt. Insbesondere im Winter ist dies relevant, da es bei Beunruhigung es zu einem erhöhten Energiebedarf kommt und die Reserven möglicherweise nicht bis zum Frühjahr reichen.

© Illustration: Vandasye 2017

Vögel

© Thomas Sansone

Lebensrhythmus der Singvögel

Schon bei Lichtintensitäten von 0,3 Lux (max. Vollmondhelligkeit) beginnen Vogelarten wie Rotkehlchen, Amseln, Kohl- und Blaumeisen saisonal und tageszeitig früher mit dem Reviergesang. Die Folge ist eine frühere Brut, Nahrungssuche und Entwicklung, die wiederum Fitness und Lebenserwartung der Tiere beeinträchtigen kann.

Rotkehlchen

© Ting Chen

Amsel

© Romate

Kohlmeise

© Tbird ulm

Blaumeise

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Orientierung der Zugvögel

Etwa zwei Drittel der Zugvögel wandern in der Nacht, da sie die Dunkelheit als Schutz vor Feinden suchen und noch dazu Zeit, Energie und Wasser sparen. Die Hauptzugzeiten sind von August bis November und von Februar bis Mai.

Punktuelle Lichtquellen oder große beleuchtete Areale können zur Desorientierung und erheblichen Energieverlusten führen. Im schlimmsten Fall kollidieren Vögel mit vorhandenen Strukturen und sterben.

Je höher die Struktur und je exponierter der Standort, desto wahrscheinlicher ist die beleuchtete Einrichtung eine „Falle“ für Zugvögel. Am Alpenrand, an Gebirgsübergängen und in manchen Tälern können sich Vogelzüge konzentrieren, weshalb beleuchtete Burgruinen, Schlösser, Berghütten, Gipfelkreuze, Skipisten und sonstige Lichtinstallationen an diesen Standorten kritisch sind. In Tirol wandert ein bedeutender Teil des Vogelzuges durch das Oberland.

© Illustration: Vandasye 2017
© Illustration: Vandasye 2017

Vogelfalle – Post-Tower:

Die Auswirkung der Beleuchtung eines 160 Meter hohen Hochhauses in Bonn wurde ein Jahr lang untersucht. Über Tausend Vögel aus 29 Arten wurden angelockt, ca. 200 davon wurden durch Kollision sofort getötet, weitere verletzt.

Weitere Beobachtungen ergaben, dass mehr als 90 Prozent aller Vögel beim Durchfliegen des über dem Dach befindlichen Lichtkegels Verhaltensauffälligkeiten wie Kreisflug, Umkehrflug, Richtungsänderung, Geschwindigkeitsreduzierung und ungerichteten Flug zeigten.

Quelle: Haupt H, Schillemeit U (2011) Lichtanlagen bringen Zugvögel vom Kurs ab. Natur und Landschaft. 43(6):165-170.

Vogelfalle – Tribute in Light: 

Das Lichtdenkmal „Tribute in Light“ gedenkt den Opfern der Terroranschläge 9/11 in New York. Die himmelwärts gerichteten lichtstarken Xenon-Strahler bilden Lichtsäulen, die in bis zu 100 km Entfernung sichtbar sind.

Eine sieben Jahre andauernde Beobachtungsstudie zeigte, dass Zugvögel auch bei guter Sicht in großen Schwärmen angelockt wurden. Eine ca. 20 mal so große Zugvogel-Dichte fand sich im Bereich der Lichtinstallation im Vergleich zur näheren Umgebung.

Anormales Verhalten kam zum Vorschein, wie das Verlangsamen der Geschwindigkeit, kreisen und häufigeres Rufen. Die Verhaltensauffälligkeiten hörten unmittelbar nach dem Abschalten der Lichtinstallation auf.

Quelle: Van Doren BM, Horton KG, Dokter AM, Klinck H, Susan B, Elbin SB, Farnsworth A (2017) High-intensity urban light installation dramatically alters nocturnal bird migration. PNAS. 11175–11180. doi: 10.1073/pnas.1708574114

© Hellenot

Insekten

Anziehungskraft des Lichts

Warum viele Nachtfalter und andere Insektenarten in der Nacht von Kunstlicht angezogen werden, ist nicht genau bekannt. Es wird angenommen, dass sie mit Hilfe des Himmelslichts navigieren und Kunstlicht die Orientierung beeinträchtigt. Für Käfer und Hautflügler gibt es bereits Nachweise dafür, dass sie Sterne und Mond als Navigationshilfe nutzen.

Einmal im Lichtkegel gefangen, schwirren die Tiere dort so lange herum, bis sie vor Erschöpfung sterben oder im Beleuchtungskörper verbrennen. Auf diese Art und Weise werden Milliarden von Insekten ihrem Lebensraum entzogen und können dort nicht mehr ihre Funktionen erfüllen.

© Illustration: Vandasye 2017
© Stefanie Suchy
© Tiroler Landesmuseen
© Tiroler Landesmuseen
Mittlerer Weinschwärmer

Viele nachtaktive Insekten nehmen ihre Umgebung in Farbe wahr, die Sensitivität ihrer Facettenaugen ist enorm. Während bei schwachem Sternenlicht Menschen komplett farbenblind sind, können Nachtfalter wie beispielsweise der Mittlere Weinschwärmer immer noch Farben sehen. Die Wahrnehmungsfähigkeit von nachtaktiven Insekten reicht vom Ultraviolett- bis in den Infrarotbereich. Die maximale Empfindlichkeit liegt im kurzwelligen Spektralbereich.

Leuchtmittel und ihre Anlockkraft

Eine Untersuchung zeigt, dass die Hochdruck-Natriumdampflampe (1850 Kelvin) die meisten nachtaktiven Insekten anlockt. Die geringste Anlockkraft geht von dem Leuchtmittel warmweiße LED (2700 Kelvin) aus. Signifikante Ergebnisse ergeben die Tests vor allem bei Nachtfaltern und Zweiflüglern.

Aber warum die Hochdruck-Natriumdampflampe eine größere Anlockkraft als die LEDs neutralweiß (4200 Kelvin) und warmweiß hat, ist noch unbekannt. Ihr Spektrum und warmweiße Lichtfarbe würde es nämlich nicht vermuten lassen.

Metallhalogendampflampen haben eine noch höhere Anlockwirkung auf nachtaktive Insekten als Hochdruck-Natriumdampflampen und sind aus Gründen des Insektenschutzes zu vermeiden.

Quelle: Huemer P. et al., 2011: Anlockwirkung moderner Leuchtmittel auf nachtaktive Insekten. Unveröffentlichte Studie der Tiroler Umweltanwaltschaft und Tiroler Landesmuseen Betriebs GmbH, Innsbruck.

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© Hannes Kühtreiber
© Hannes Kühtreiber

Nachtfalter als Ökosystemdienstleister

Nachtfalter sind bedeutende Pflanzenbestäuber und Nahrungsquelle für Fledermäuse, Amphibien und nachtaktive Säuger. Auch Vogelnahrung besteht aus größeren Faltern und Raupen.

Wenn sie als Bestäuber und Nahrungsgrundlage durch Lebensraumverlust, intensive Landwirtschaft aber auch durch Lichtverschmutzung ausfallen, hat dies weitreichende ökologische Auswirkungen.

Sinkende Populationszahlen, der Rückgang des Artenreichtums sowie der Verbreitung von Nachtfaltern wurden bereits in einigen Ländern Europas beobachtet.


Nachtaktive Insekten sind wichtige Bestäuber:

In einer Studie wurde festgestellt, dass Blüten unter künstlicher Beleuchtung um 62 Prozent weniger Besuche von nachtaktiven Bestäubern bekamen, als jene Blüten an den dunklen Vergleichsstandorten.

Der Verlust der Bestäubungs-Leistung durch die nachtaktiven Insekten konnte durch die tagaktiven Bestäuber nicht kompensiert werden, wie am Beispiel der Kohldistel (Cirsium oleraceum) gezeigt wurde. Die reduzierte Zahl nächtlicher Bestäuber resultierte in einer um 13 Prozent geringeren Anzahl an Früchten pro Pflanze.

Kunstlicht beeinflusste deutlich die generative Vermehrung der Pflanzen.

Knop E, Zoller L, Ryser R, Gerpe Ch, Hörler M, Fontaine C (2017) Artificial light at night as a new threat to pollination. Nature. 548:206-209. doi:10.1038/nature23288

© Illustration: Vandasye 2017
Unter den in Österreich (4000) bzw. in Tirol (2700) nachgewiesenen Schmetterlingsarten sind gut 85 Prozent Nachtfalter.
© Illustration: Vandasye 2017
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Umbra-Sonneneule
© Tiroler Landesmuseen
Gelber Rosen-Bindenspanner

Beeinflussung der Entwicklung

Verkürzt sich die Tageslänge im Winter treten einige Insekten in die Diapause (Ruhezustand während der Entwicklung) – beispielsweise verpuppen sich Nachtfalter-Raupen. Verlängert man die Tageslänge durch Kunstlicht, werden diese Insekten daran gehindert in das „Winterschlafstadium“ zu wechseln, die Überlebenschancen für den Winter sinken.

Glühwürmchen

Glühwürmchen leuchten im Dunklen, diese Gabe wird auch Biolumineszenz genannt. Das Licht im Körper der Tiere entsteht durch eine chemische Reaktion, dabei wird der Leuchtstoff durch ein Enzym oxidiert. 98 Prozent der Energie wird in Licht umgewandelt und nur 2 Prozent Abwärme entsteht. Biolumineszenz dient generell der Feindabwehr oder lockt Beute und Paarungspartner an.

Es gibt drei heimische Arten von sogenannten Glühwürmchen: den Großen Leuchtkäfer, den Kleinen Leuchtkäfer und den Kurzflügel-Leuchtkäfer. Beim Kleinen Leuchtkäfer können Männchen, Weibchen und Larven leuchten, beim Großen Leuchtkäfer nur das Weibchen und die Larven. Beim Kurzflügel-Leuchtkäfer sind Männchen und Weibchen nicht flugfähig und leuchten kaum.

Glühwürmchen im Erwachsenenstadium können in warmen Nächten von Juni bis Juli beobachtet werden. Die sitzenden flugunfähigen Weibchen des Kleinen und Großen Leuchtkäfers signalisieren mit ihrem Lichtsignal die Paarungsbereitschaft den fliegenden Männchen.

Weibliche Glühwürmchen beginnen erst zu leuchten, sobald eine gewisse Dunkelheit herrscht. Kunstlicht kann die Leuchtzeit herabsetzen und damit auch die erfolgreiche Fortpflanzung verhindern. Durch künstliches Licht wird auch die Reichweite der Signale eingeschränkt.

Männliche Glühwürmchen werden von geringen Lichtstärken insbesondere im orangen bis grünen Wellenlängenbereich angezogen, von intensiver Beleuchtung jedoch vertrieben. Weibliche Leuchtkäfer im Schein von beispielsweise Straßenleuchten müssen mitunter vergebens auf einen Partner warten.

© Quit007
Männchen des Kleinen Leuchtkäfers in Aktion.

Gewässer gebundene Lebewesen

Zooplankton und Algen

Algen betreiben Photosynthese und brauchen das Sonnenlicht um zu leben. Daher sind Algen besonders in wasseroberflächennahen Schichten anzutreffen. Im Schutz der Nacht schwimmen tierische Kleinstlebewesen, auch Zooplankton genannt, in Richtung Wasseroberfläche und ernähren sich dort von Algen. Tagsüber ist dieses Zooplankton in tieferen Gewässerschichten zu finden.

Bleibt diese vertikale Wanderung in Stillgewässern durch den Lichtsmog in der Stadt oder beleuchtete Uferpromenaden aus, kann dies die Nahrungskette in Seen stören und zu häufiger Algenblüte und damit Verschlechterung der Wasserqualität führen.

© Paul Hebert
Bei Wasserflöhen wurde das Ausbleiben der vertikalen Wanderung, verursacht durch nächtliches Kunstlicht, beobachtet.
© Illustration: Vandasye 2017
© Christoph Malin

Amphibien

Amphibien meiden vielfach das Tageslicht um sich vor Austrocknung und Fressfeinden zu schützen. Die überwiegend nächtliche Aktivität kann während des sommerabendlichen „Froschkonzerts“ belauscht werden.

Aufgrund ihrer durchlässigen Haut, aber auch ihrer amphibischen Lebensraumansprüche sind die Tiere empfindlich und besonders gefährdet. Amphibien sind nach der Tiroler Naturschutzverordnung (TNSchVO 2006) geschützte Tiere, alle Arten sind in der Roten Liste der gefährdeten Lurche Österreichs genannt.

Amphibienaugen können sich an sehr geringe Lichtintensitäten anpassen. Der Grasfrosch kann sogar im Dunklen Farben wahrnehmen. Und die Erdkröte benötigt nur einen Bruchteil des Lichts des Sternenhimmels für den nächtlichen Beutefang. Die Beleuchtungsstärke des hellsten sichtbaren Sterns (Sirius 0,00001 Lux) genügt dem Tier, um sich visuell zu orientieren.

Bei Beleuchtung erscheinen manche Amphibien später aus ihrem Versteck und haben dadurch weniger Zeit für die Nahrungssuche. Wenn Frösche und Kröten vom Kunstlicht angelockte Insekten jagen, laufen sie Gefahr selbst Opfer von Fressfeinden oder des Straßenverkehrs zu werden. Zudem wird ihr Sehsystem überfordert, Frösche benötigen zum Teil Stunden, um sich wieder an die Dunkelheit zu gewöhnen.

Manche Froscharten paaren sich nur bei sehr geringer Lichtintensität oder rufen unter Lichteinfluss nicht. Auch die Wanderung zu Laichgewässern wird erschwert und dadurch der Fortpflanzungserfolg verhindert.
 

© Stefanie Suchy
Erdkröte
© Stefanie Suchy
Teichfrosch

Fische

Für einige Fischarten wirkt Kunstlicht anlockend, für andere abschreckend. Manche reagieren mit steigender Aktivität, andere sind weniger aktiv. Das Wanderverhalten und die Verteilung von Fischen kann durch gewässernahe Beleuchtung beeinträchtigt werden.

Z.B. nimmt die Regenbogenforelle vor allem in dunklen Nächten Nahrung zu sich, nicht aber in künstlich beleuchteten Arealen oder bei Vollmond.

Dass Fischarten von Kunstlicht angelockt werden, wird beim kommerziellen Fischfang ausgenutzt, doch auch Raubfische haben das Phänomen für sich entdeckt. Im positiven Sinne findet die Anlockwirkung Verwendung, um die Tiere über Fischtreppen bei Dämmen zu leiten.

Künstliches Licht in der Nacht beeinflusst auch den Hormonhaushalt der Fische, was wiederum Auswirkungen auf das Wachstum und die Fortpflanzung hat.
 

© Stefanie Suchy
Brachse

Reptilien – Meeresschildkröten

Künstliche Lichtquellen in der Nähe von Stränden können frisch geschlüpfte Meeresschildkröten in die Irre leiten – oft mit tödlichem Ausgang.

Die Jungtiere schlüpfen aus ihren Eiern in der Nacht, wenn die Temperaturen niedriger sind. An der Sandoberfläche angekommen, müssen sie den Weg direkt ins Meer finden. Dazu nehmen die kleinen Schildkröten Lichtreize der Umgebung wahr und bewegen sich dem helleren Meer zu, in dem die Himmelskörper reflektiert werden.

Durch künstlich beleuchtete Hotels, Wohnanlagen und Straßen können sich die Jungtiere nicht orientieren oder bewegen sich landeinwärts, wo sie von Kraftfahrzeugen überfahren werden oder an Erschöpfung verenden.
 

© Stefanie Suchy
Light Pollution and Its Impact on the Ocean

Pflanzen

Photoperiode

Höhere Pflanzen unserer Breiten sind im Sommerhalbjahr aktiv und befinden sich im Winter in einer Ruhephase. Kürzer werdende Tage im Herbst stimulieren beispielsweise bei Gehölzen das Knospenwachstum. Länger werdende Tage im Frühjahr und Sommer bewirken bei vielen Wildpflanzen die Blütenbildung.

Wachstum und Entwicklung von Pflanzen sind an die natürliche Tageslänge (= Photoperiode) gekoppelt. Die Photoperiode ist daher ein sehr bedeutender Impulsgeber für Lebensprozesse in der Pflanze.
 

© Christoph Malin

Künstliche Lichtquellen können die physiologischen Abläufe in der Pflanze verändern. Von Straßenleuchten angestrahlte Bäume bzw. einzelne Zweige werfen ihr Laub später ab, was zu Frostschäden und Schwächung führen kann.
 

© Illustration: Vandasye 2017


Sind Pflanzen ständig dem Licht ausgesetzt, werden sie anfälliger für Krankheiten und Schädlinge, auch das Photosynthesevermögen erlahmt.

Das Laub der von Kunstlicht angestrahlten Äste der Platane und Birke fällt später im Jahr ab.

© Luciano Massetti
© Stefanie Suchy

Kaskadeneffekt:

Wissenschaftler fanden heraus, dass amberfarbenes Licht und zu einem geringeren Anteil auch weißes Licht das Blühen des Sumpf-Hornklees (Lotus pedunculatus) unterdrückt.

Als Erbsenblattläuse (Acyrthosiphon pisum) im August vom Saugen der Pflanzensäfte aus den Trieben zu den Blütenköpfen wechselten, sank die Anzahl der Tiere in den Amber-Lichtboxen des Feldversuches deutlich – vermutlich aufgrund der Tatsache, dass weniger Blütenstände vorhanden waren.

Bennie J, Davies TW, Cruse D, Inger R, Gaston KJ (2015) Cascading effects of artificial light at night: resource-mediated control of herbivores in a grassland ecosystem. Phil. Trans. R. Soc. B. 370:20140131. dx.doi.org/10.1098/rstb.2014.0131

Nachtfalterpflanzen

Zahlreiche Pflanzenfamilien wie Orchideen- und Nelkengewächse sind auf die Bestäubung durch nachtaktive Insekten angewiesen. Sind weniger Insekten vorhanden, ist auch der Bestand der Pflanzen bedroht. Die am häufigsten untersuchten Falter-Blüten-Interaktionen sind den Familien der Eulenfalter und der Schwärmer zuzuordnen.
 

© Stefanie Suchy
Taubenkropf-Leimkraut: 21 Nachtfalterarten gelten als Bestäuber dieser Pflanze.
© Stefanie Suchy
Rote Lichtnelke: Die Rote Lichtnelke wird regelmäßig von dämmerungs- und nachtaktiven Faltern besucht und bestäubt.
Zweiblättrige Waldhyazinthe: Diese Orchidee ist eine nach der Tiroler Naturschutzverordnung (TNSchVO 2006) gänzlich geschützte Art. Fünf Nachtfalter konnten als Bestäuber beobachtet werden.
Zweiblättrige Waldhyazinthe: Diese Orchidee ist eine nach der Tiroler Naturschutzverordnung (TNSchVO 2006) gänzlich geschützte Art. Fünf Nachtfalter konnten als Bestäuber beobachtet werden.
© Stefanie Suchy
Gemeine Nachtkerze: Nachtkerzen-Arten werden von Faltern gerne aufgesucht und bestäubt. Sie stammen ursprünglich aus Nord-, Mittel- und Südamerika und sind in Europa eingebürgert.