Nachts erhellt – tags verarmt

Die Lichtverschmutzung hinterlässt auch am helllichten Tag Spuren in den Ökosystemen. Künstliches Licht bei Nacht beeinflusst den Zeitpunkt der Blüte, die Attraktivität der Blüte für Bestäuber und die Aktivitätsmuster von Pflanzenfressern. Dadurch beeinträchtigt die nächtliche Beleuchtung auch die Arbeit der tagaktiven Bestäuber – und gefährdet die Stabilität der Ökosysteme.

VON VINCENT GROGNUZ UND EVA KNOP

Kann die künstliche Beleuchtung bei Nacht auch nach Sonnenaufgang ökologische Auswirkungen haben? Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dem so ist: In den Berner Voralpen wurden Gemeinschaften verschiedener Wildblumenarten beobachtet, von denen die Hälfte künstlich mit LED-Lampen beleuchtet wurde, um die Wirkung von Strassenlampen am Strassenrand zu simulieren. Ein Vergleich der Anzahl Besuche von tagaktiven Bestäubern wie Bienen, Schmetterlingen und Schwebfliegen zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Standorten ergab, dass die nächtliche Beleuchtung die Häufigkeit der Blütenbesuche während des Tages verändern kann. Vier der insgesamt 21 untersuchten Pflanzenarten erhielten deutlich weniger Besuch von Bestäubern.

Weniger Blütenstände
Die Mechanismen, die dem zugrunde liegen, sind jedoch noch weitgehend unbekannt. Um sie zu erforschen, haben wir 28 Buntbrachen im Schweizer Mittelland (Kantone Waadt, Freiburg und Bern) untersucht, von denen die Hälfte zwischen April und September nachts künstlich beleuchtet wurde (siehe Abb. 1).

Wachstum und Entwicklung von Pflanzen hängen in erster Linie vom Licht ab. Wir stellten deshalb die Hypothese auf, dass die nächtliche Beleuchtung die Morphologie und Architektur der Pflanzen verändern kann. Diese Merkmale spielen eine Schlüsselrolle bei der Anziehung von Bestäubern: Grössere, zahlreichere oder höher gelegene Blütenstände werden tendenziell häufiger besucht als kleine.

Zur Überprüfung dieser Hypothese haben wir Hunderte von Individuen verschiedener Pflanzenarten vermessen und dabei festgestellt, dass bestimmte Blütenmerkmale durch künstliches Nachtlicht beeinflusst werden. Beim Gewöhnlichen Hornklee (Lotus corniculatus) beispielsweise produzierten die Individuen, die nächtlicher Beleuchtung ausgesetzt waren, regelmässig weniger Blütenstände, was zu einer geringeren Besuchsfrequenz durch tagaktive Bestäuber führte. Dieser Effekt variiert vermutlich zwischen den Arten und muss unbedingt noch vermehrt untersucht werden.

Schrecken für Schnecken
Der Fortpflanzungserfolg einer Pflanze hängt nicht nur von der Quantität und Qualität der Bestäubung ab. Entscheidend sind auch die Verluste durch Pflanzenfresser, die die Anzahl der Blüten, Früchte oder Samen verringern können. Wir haben deshalb eine zweite Hypothese getestet: Lichtverschmutzung könnte die Aktivität von Pflanzenfressern und ihr Einfluss auf die Pflanzen verändern, was sich wiederum auf die Bestäubung auswirken würde. Im Fokus unserer Beobachtungen standen Schnecken – die wichtigsten Pflanzenfresser an unseren Untersuchungsstandorten.

Im Labor setzten wir Individuen zweier Schneckenarten während der ersten 100 Tage ihres Lebens nächtlicher Beleuchtung aus und verglichen sie dann mit Individuen, die im Dunkeln gehalten wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass künstliches Licht das Wachstum deutlich verminderte und die Sterblichkeit bei einer der beiden Arten erhöhte.

Im Feld konnten wir beobachten, dass Schnecken Beleuchtung meiden: In beleuchteten Bereichen zählten wir deutlich weniger Schnecken (siehe Abb. 2), und die Pflanzen wiesen weniger Schäden durch Pflanzenfresser auf. Weitere Analysen werden ein besseres Verständnis darüber ermöglichen, wie sich dieser Rückgang der Pflanzenfresser auf das Ökosystem auswirken kann.

Biologische Uhr aus dem Takt
Eine weitere Hypothese lautete, dass die nächtliche Beleuchtung den natürlichen inneren Rhythmus der Blumen stört, was sich wiederum auf die Bestäubung auswirken könnte. Die fein aufeinander abgestimmten Prozesse der inneren Uhr sorgen dafür, dass Blumen ihre Blüten öffnen, wenn die Umweltbedingungen günstig und die Bestäuber aktiv sind.

Unsere regelmässigen Beobachtungen in den Untersuchungsgebieten bestätigten, dass die biologische Uhr der Blumen durch die nächtliche Beleuchtung aus dem Takt gebracht wird: 12 der 16 beobachteten Arten blühten durchschnittlich zehn Tage früher. Solche Verschiebungen können die Pflanzen schwächen, beispielsweise indem sie das Risiko einer Exposition gegenüber ungünstigen Bedingungen wie Spätfrost erhöhen oder die Synchronisation zwischen Blüte und Aktivitätsspitzen der Bestäuber beeinträchtigen.

Wir konnten auch zeigen, dass die nächtliche Beleuchtung den Tagesrhythmus der Blüten verändert. Bei der Moschusmalve (Malva moschata) – einer Art, die ihre Blüten tagsüber öffnet und nachts schliesst – führte künstliches Licht dazu, dass sich die Blütenblätter morgens durchschnittlich zwei Stunden früher öffneten. Umgekehrt verzögerte sich bei der Acker-Waldnelke (Silene noctiflora), die nachts blüht, das Schliessen der Blütenblätter um mehr als eine Stunde.

Die Ergebnisse unserer Untersuchungen belegen, dass nächtliche Lichtverschmutzung den Rhythmus, die Morphologie und die Attraktivität von Blumen sowie die Aktivität von Pflanzenfressern verändern kann. Indem die nächtliche Beleuchtung diese grundlegenden Wechselwirkungen stört, beeinträchtigt sie die Fortpflanzung von Pflanzen und letztlich die Stabilität von Ökosystemen.

Vincent Grognuz ist Doktorand bei Agroscope und beschäftigt sich mit den indirekten Auswirkungen der Lichtverschmutzung auf die Bestäubung.

Eva Knop ist Professorin an der Universität Regensburg und am Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich.

Kontakt: vincent.grognuz@agroscope.admin.ch, eva.knop@ieu.uzh.ch
Weitere Informationen: knoplab.ch