Franz Hölker, Andreas Jechow, Janine Bolliger, Gregor Kalinkat, Svenja Tidau und Eva Knop

Inhalt

1 Einleitung

Die Menschheit steht vor zahlreichen Herausforderungen, von denen viele direkt und indirekt Auswirkungen auf die biologische Vielfalt haben. Eine dieser Herausforderungen ist künstliches Licht bei Nacht (artificial light at night – ALAN), das zu einer der wichtigsten technologischen Errungenschaften geworden ist, aber auch zu einer grundlegenden Veränderung der Lichtumgebung auf jeweils der Hälfte der Erdoberfläche führt, die bei Nacht von der Sonne abgewandt ist. Viele ökologische Prozesse sind durch Hell-Dunkel-Zyklen gesteuert, d. h. durch Tages-, Jahres- und Mondzyklen, die über evolutionäre Zeitskalen hinweg stabil waren. Allerdings haben sich die mittleren jährlichen Wachstumsraten von 3 – 6 % der nächtlichen Himmelshelligkeit in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts (Hölker et al. 2010a) auf fast 10 % pro Jahr im letzten Jahrzehnt erhöht (Kyba et al. 2023). ALAN tritt nun in zunehmendem Maße zu Zeiten, in Spektren und mit Beleuchtungsstärken auf, die in der Natur so nicht vorkommen. Entsprechend können ALAN-bedingte Störungen der natürlichen Tag-Nacht-Zyklen als Lichtverschmutzung negative Auswirkungen auf allen Ebenen der biologischen Vielfalt entfalten (Longcore, Rich 2004; Hölker et al. 2010b; Gaston et al. 2013). Angesichts der zunehmenden globalen Verbreitung von ALAN ist es daher wichtig zu verstehen, wie die verschiedenen Ebenen der biologischen Vielfalt direkt und indirekt auf ALAN reagieren (Gene und Zellen, Individuen, Populationen, Lebensgemeinschaften, Ökosysteme und Landschaften; Abb. 1).

Abb. 1: Auswirkungen künstlichen Lichts in der Nacht auf die verschiedenen Ebenen der biologischen Vielfalt (verändert nach Hölker et al. 2021).

Fig. 1: Impact of artificial light at night (ALAN) on multiple levels of biodiversity (modified after Hölker et al. 2021).

Die wissenschaftlichen Forschungsaktivitäten zu den ökologischen Auswirkungen von ALAN haben in den letzten Jahren enorm zugenommen. Diese Auswirkungen auf die verschiedenen Ebenen der biologischen Vielfalt zu erfassen, ist allerdings sehr komplex und es gibt noch viele offene Fragen, die wir beantworten müssen, um wirksame Maßnahmen zur Eindämmung der Lichtverschmutzung entwickeln zu können. Der vorliegende Artikel fasst die wichtigsten Wissenslücken zusammen, die für die verschiedenen Ebenen der biologischen Vielfalt relevant sind. Der Beitrag basiert auf der Originalveröffentlichung von Hölker et al. (2021) in „Frontiers in Ecology and Evolution“ in gekürzter und veränderter Form.

2 Die wichtigsten Wissenslücken (W)

W1 Wie lassen sich Lichtmessmethoden disziplinübergreifend harmonisieren?

ALAN-Forschung ist von Natur aus interdisziplinär, da sich das Wissen über die Nacht auf verschiedene Fachgebiete verteilt, die unterschiedliche Antriebe haben, ALAN zu erforschen, sich auf vielfältige Instrumente, Messkonventionen und Versuchsrahmen stützen und unterschiedliche Maßeinheiten für Licht nutzen, von denen viele nur eine geringe biologische Relevanz haben. Das Fehlen von Instrumenten, mit Hilfe derer Licht bei Nacht mit dem erforderlichen Detail gemessen werden kann, und die unzureichende Ausbildung in Radiometrie und Lichtausbreitung in den Umweltwissenschaften verschärfen dieses Problem. Daher ist eine umfassende und interdisziplinäre Harmonisierung der verschiedenen Anforderungen erforderlich, um zur Erstellung standardisierter Protokolle für eine breite Anwendung beizutragen. Für Biodiversitätsstudien sollte nächtliches Licht idealerweise auf biologisch relevante Weise gemessen werden, zudem sollten natürliche Lichtreferenzmessungen für verschiedene Lebensräume, Jahreszeiten und Wetterbedingungen ohne Einfluss von ALAN durchgeführt werden. Weitere Herausforderungen sind die Extrapolation bodengestützter Einzelpunktmessungen, wie sie bisher meist durchgeführt wurden, auf größere Landstriche mittels Fernerkundung, die ökologisch relevante Vermessung von Skyglow (ALAN, das in der Atmosphäre gestreut wird und den Nachthimmel aufhellt) und die Fusion der gewonnenen Daten durch entsprechende Modelle. Dafür bedarf es angepasster Satellitenmissionen, robusterer Messsysteme und des Einschlusses von Faktoren wie Wolkendecke, Schnee und Vegetationsdecke. Für eine vertiefte Darstellung des Problems sei auf den Beitrag von Jechow, Hölker (2023) in dieser Ausgabe verwiesen.

W2 Welche Empfindlichkeiten sind vorherrschend und welche Artmerkmale sind am empfindlichsten gegenüber ALAN?

Lichtreize variieren stark zwischen Lebensräumen, den Jahreszeiten und im Laufe eines Tages (Abb. 2A und Abb. 3). So unterscheiden sich bspw. die optischen Eigenschaften von Süß- und Meerwasser sowie von Luft, was sich auf die spektrale Zusammensetzung und Beleuchtungsstärke in den verschiedenen Medien auswirkt. Das Meerwasser im offenen Ozean schwächt blaues Licht oft am wenigsten ab, weshalb viele Meeresorganismen im blauen Spektralbereich empfindlich sind. Im Gegensatz dazu sind Küsten- und Binnengewässer oft bei längeren Wellenlängen durchlässiger und variieren in ihren optischen Eigenschaften, was zu weniger spezifischen Anpassungen an bestimmte Wellenlängen führt (Kühne et al. 2021; Hölker et al. 2023 in dieser Ausgabe). Bei vielen Arten sind die relevanten Spektral- und Lichtempfindlichkeiten jedoch unbekannt (z. B. Tidau et al. 2021). In einigen Tierklassen wurden phylogenetisch konservierte Muster der Empfindlichkeit festgestellt. So reagieren viele Fluginsekten besonders auf ultraviolettes und blaues Licht (Donners et al. 2018) und zahlreiche Wirbeltiere weniger stark auf längere Wellenlängen (Grubisic et al. 2019). Neben visuellen gibt es aber auch nichtvisuelle Photorezeptoren mit entsprechenden spektralen Empfindlichkeiten innerhalb bestimmter taxonomischer Gruppen, z. B. bei Säugetieren photosensitive Ganglienzellen in der Netzhaut der Augen, die besonders auf blaues Licht reagieren und Melanopsin als lichtempfindliches Molekül enthalten. Ihre Funktion ist nicht die visuelle Bilderkennung, sondern die Wahrnehmung der Umgebungshelligkeit.

Abb. 2: Künstliches Licht in der Nacht (artificial light at night – ALAN): Die Ursachen von ALAN, dessen Auswirkungen auf die biologische Vielfalt und Reaktionen auf ALAN sind äußerst vielschichtig. Unterschiedliche natürliche Lichtzyklen (A) werden von einer Vielzahl unterschiedlicher Formen von ALAN (B) auf verschiedenen Ebenen der biologischen Vielfalt in unterschiedlichen Lebensräumen (C) beeinflusst. ALAN kann mit mehreren Stressfaktoren des globalen Wandels interagieren (D). Auf Grund der unterschiedlichen Anforderungen an ALAN ist der Übergang zu einer nachhaltigeren Nutzung eine große Herausforderung und erfordert Regelungen auf mehreren Ebenen (E).

Quelle: verändert nach Hölker et al. (2021).

Fig. 2: Artificial light at night (ALAN): Potential sources, biodiversity impacts and responses are complex. Different natural light cycles (A) are affected by multiple forms of ALAN (B) at multiple levels of biodiversity in multiple habitats (C). ALAN can interact with multiple global change stressors (D). Due to the potentially conflicting demands of ALAN, a transition to a more sustainable use is extremely challenging and requires multiple levels of regulation (E).

Source: modified after Hölker et al. (2021).

Für die Vorhersage der ökologischen Auswirkungen ist es nützlich, allgemeine Kenntnisse darüber zu haben, welche Artmerkmale am empfindlichsten auf ALAN reagieren (z. B. Augengröße, Mobilitätstyp, geographisches Verbreitungsgebiet, Life-history-Merkmale, Chronotyp, Lebensraumzugehörigkeit sowie jahreszeitliche und mondbezogene phänologische Merkmale). So wurde bspw. eine hohe Lichtempfindlichkeit der Augen nordamerikanischer Vogelarten mit einer stärkeren Verschiebung des Reproduktionszeitpunkts als Reaktion auf die Lichtexposition in Verbindung gebracht, was möglicherweise zu phänologischen Ungleichgewichten führt(Senzaki et al. 2020). Hell-Dunkel-Zyklen variieren zudem entlang der Breitengrade. Es ist daher zu erwarten, dass Artmerkmale, die eine Empfindlichkeit gegenüber ALAN bedingen, auch in Abhängigkeit von der geographischen Breite variieren (Secondi et al. 2020). Während viele Vögel in niedrigeren Breitengraden bspw. früher zu singen beginnen, sobald sie ALAN ausgesetzt sind, kann in höheren Breitengraden der saisonale Anstieg des natürlichen Lichts die Auswirkungen von ALAN auf den Beginn des Vogelgesangs z. B. bei Rotkehlchen (Erithacus rubecula) und Amseln (Turdus merula) überdecken (Da Silva, Kempenaers 2017).

Es bedarf weiterer Forschung, um die spektrale Empfindlichkeit der relevanten Photorezeptoren zu beschreiben. Darüber hinaus sind Fragen der Spektralabhängigkeit von Verhaltens- und physiologischen Reaktionen auf Licht und deren Beziehung zu Beleuchtungsstärke, ökologischem Kontext und weiteren Faktoren zu untersuchen. Metaanalysen und systematische Überblicksarbeiten für Arten, die nachweislich von ALAN betroffen sind, haben sich als nützlich erwiesen, um ALAN-empfindliche Merkmale von Arten zu identifizieren (Grubisic et al. 2019; Sanders et al. 2021). Künftige Studien sollten zudem bei weiteren Tier- und Pflanzenarten untersuchen, wie funktionelle Merkmale und Kontexte (z. B. Breitengrad, Lebensraumzugehörigkeit) mit der Empfindlichkeit gegenüber ALAN zusammenhängen.

W3 Gibt es kritische ALAN-Schwellenwerte?

Die Mehrzahl der dokumentierten Auswirkungen von ALAN beruht auf Untersuchungen, in denen die Wirkung bei nur einer Lichtbelastungsstufe gemessen wurde. Solche Studien haben sich als wertvoll erwiesen, um das Vorhandensein von ALAN-Auswirkungen auf einzelne Arten festzustellen. In der Realität variiert die von den Organismen wahrgenommene Beleuchtungssituation aber räumlich und zeitlich. Um die Auswirkungen auf unterschiedliche Arten, Lebensgemeinschaften oder gar Ökosysteme (siehe auch W2 sowie W4, W5, W6) besser beurteilen zu können, ist es notwendig, dass gemessene biologische Reaktionen in Dosis-Wirkungs-Experimenten untersucht werden (z. B. Kupprat et al. 2020). Die Durchführung von Dosis-Wirkungs-Experimenten führt manchmal zu uneinheitlichen Ergebnissen. Jedoch haben sich solche Studien in der Ökotoxikologie als sehr wirkungsvoll erwiesen, um kritische Expositionsschwellenwerte zu ermitteln. So hat sich gezeigt, dass bereits sehr geringe Beleuchtungsstärken die Synthese des „Nachthormons“ Melatonin unterdrücken können. Beispielsweise liegt der Schwellenwert für empfindliche Fischarten (z. B. Flussbarsch, Perca fluviatilis) bei 0,01 lx (lx = Lux als Einheit der Beleuchtungsstärke) und für empfindliche Nagetier- und Vogelarten bei 0,03 lx bzw. 0,3 lx (Abb. 3; Grubisic et al. 2019). Dosis-Wirkungs-Experimente sollten daher ein Schwerpunkt für zukünftige Studien zur ökologischen Lichtverschmutzung sein.

Abb. 3: In der Literatur dokumentierte Mindestwerte für die Unterdrückung der Melatoninsynthese bei verschiedenen Wirbeltiergruppen in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke natürlicher und künstlicher Lichtquellen (unter Verwendung der auf den Menschen bezogenen Maßeinheit Lux). Beleuchtungsstärke am Tag, in der Dämmerung und in der Nacht als Funktion des Sonnen- und Mondstands; gelbe durchgezogene Linie: Sonnenbeleuchtungsstärke an einem klaren Tag; hellgelbe gestrichelte Linie: maximales Mondlicht bei Vollmond. Der mit Sternchen gekennzeichnete zweite Wert beim Menschen in der hellblauen Verlängerung der Säule nach unten gibt den Schwellenwert bei monochromatischem blauem Licht an, ab dem die Melatoninsynthese unter kontrollierten Laborbedingungen unterdrückt wurde.

Quelle: verändert nach Grubisic et al. (2019), Symbole erstellt mit Freepik (https://www.flaticon.com).

Fig. 3: Minimum levels reported in the literature to suppress melatonin production in different vertebrate groups relative to light levels by natural and artificial light sources (using human-centric metric lux). Illuminance during day, twilight, and night as a function of elevation angle of sun and moon; yellow solid line: sun illuminance on clear day; light yellow dashed line: moonlight of full moon. The second value for humans marked with an asterisk in the light blue column extended downward indicates the threshold for monochromatic blue light above which melatonin synthesis was suppressed under controlled laboratory conditions.

Source: modified after Grubisic et al. (2019), icons made with Freepik (https://www.flaticon.com).

Die Quantifizierung wellenlängenabhängiger Reaktionen auf ALAN ist ebenfalls erforderlich für die Vorhersage von Auswirkungen und für deren Eindämmung durch maßgeschneiderte Farbspektren. Übereinstimmungen in der Anzahl der Photorezeptoren und den Wellenlängen mit maximaler Empfindlichkeit werden dafür genutzt, um Verallgemeinerungen über breite taxonomische Gruppierungen zu bilden (z. B. Longcore et al. 2018). Jedoch sind spektrale Reaktionskurven derzeit nur für wenige Arten bekannt.

W4 Auf welche Weise und wie schnell können sich Populationen an ALAN anpassen?

Forschungsergebnisse aus den vergangenen Jahren zeigen, dass physiologische Anpassungen und Verhaltensänderungen als Reaktion auf ALAN allgegenwärtig sind (Sanders et al. 2021). So kann sich ALAN auf die Überlebensfähigkeit und den Fortpflanzungserfolg von Organismen auswirken. In der Folge kann dies die Bestandsentwicklung beeinträchtigen und zu beschleunigter Evolution führen (Abb. 2C). Insekten, die stark vom Licht angezogen werden, verenden bspw. durch Erschöpfung oder werden zur einfachen Beute für ihre Räuber (z. B. Spinnen, Käfer, Fledermäuse). Übrig bleiben vermehrt Individuen, die weniger vom Licht angezogen werden, was im Fall von vererbbaren Grundlagen dieser Merkmale zu einer Reaktion im Sinne einer Auswahl von Genotypen in der Population führen kann (Altermatt, Ebert 2016). Ob ALAN so zu Merkmalsänderungen führt (z. B. bei Körpergröße, relativer Augengröße oder Flügellänge, siehe W2), kann anhand von Museumsexemplaren untersucht werden, die über lange Zeiträume gesammelt wurden (z. B. Keinath et al. 2021). Darüber hinaus sollte die ALAN-Forschung Ansätze und Instrumente aus der quantitativen Genetik übernehmen. Die Rate der genetischen Veränderungen könnte jedoch gering sein (Charmantier, Gienapp 2014) und ist oft zu langsam, um eine Anpassung zu ermöglichen. Wenn solche Effekte gefunden werden, dann vermutlich eher bei Organismen mit kurzen Generationszeiten und hoher Reproduktion, z. B. bei Insekten oder Mikroorganismen (Hölker et al. 2010b).

W5 Wie verändert ALAN die Biodiversität durch räumliche Neuverteilung von Arten und welche Auswirkungen hat dies auf die Wechselbeziehungen zwischen den Arten?

ALAN kann durch Phototaxis, beeinträchtigte Orientierung oder verändertes Nahrungssuch- oder Räubervermeidungsverhalten die räumliche Verteilung von Individuen, Populationen oder Arten beeinflussen. Abhängig von ihrer Reaktion auf ALAN konzentrieren sich Individuen in künstlich beleuchteten Bereichen und sind dann weniger häufig dort anzutreffen, wo es besonders dunkel ist, oder umgekehrt konzentrieren sich Individuen, die vom Licht abgestoßen werden, in dunkleren Räumen (Manfrin et al. 2017; Giavi et al. 2020). Solche heterogenen Reaktionen auf ALAN zwischen taxonomischen Gruppen und innerhalb dieser Gruppen verändern die Verteilungsmuster der Arten und schaffen neuartige Lebensgemeinschaften (Abb. 2C) mit potenziell kaskadenartigen Auswirkungen auf Ökosystemfunktionen wie Bestäubung oder Ausbreitung von Samen (Lewanzik, Voigt 2014; Knop et al. 2017; Knop 2023 in dieser Ausgabe).

Veränderungen der Physiologie und des Verhaltens durch ALAN können sich auch indirekt auf Interaktionen zwischen Arten innerhalb ökologischer Gemeinschaften auswirken. Will man derartige Auswirkungen von ALAN auf Gemeinschaftsebene besser verstehen, können Feldstudien und Mesokosmen-Experimente (d. h. mit teilgeschlossenen experimentellen Freilandanlagen), bei denen Lebensgemeinschaften manipuliert bzw. beobachtet werden, hilfreich sein, wie auch Studien, die die Struktur ganzer Interaktionsnetzwerke von Arten und deren Kopplung an Ökosystemfunktionen miteinander verbinden (z. B. Knop et al. 2017).

W6 Welche Auswirkungen hat ALAN auf der Ökosystem- und Landschaftsebene?

Die Folgen des globalen Wandels für die biologische Vielfalt und für die Funktionsweise der Ökosysteme können von System zu System unterschiedlich sein, so auch unter ALAN. Ökosystemare Auswirkungen von Licht können je nach Beleuchtungstechnologie, Lebensraumtyp (z. B. Lebensräume im Offenland, in Siedlungen oder in Wäldern), Medium (z. B. Luft, Wasser) und den damit verbundenen Artmerkmalen variieren (siehe auch W2). Inwieweit die Photoperiode und das Klima die Exposition gegenüber ALAN in einem bestimmten Breitengrad beeinflussen, ist jedoch unbekannt (Secondi et al. 2020). Eine empirische Hochskalierung auf die Artenbiogeographie würde entscheidende Evidenz für das Wirkpotenzial von ALAN liefern.

Die meisten Forschungsarbeiten haben sich auf eine sehr begrenzte Anzahl von Ökosystemen konzentriert, insbesondere auf terrestrische Systeme in gemäßigten und industrialisierten Regionen. Der Zugang zu bestimmten Ökosystemen (z. B. zu ozeanischen Bereichen, Hochgebirgen oder tiefen Seen) ist nach wie vor schwierig und es gibt nur wenige Forschungsarbeiten dazu (z. B. Berge et al. 2020). Nicht zuletzt stehen Ökosysteme miteinander in Wechselwirkung, so dass sich Veränderungen in einem Ökosystem infolge von ALAN wahrscheinlich auch auf mit diesem verbundene Ökosysteme auswirken (z. B. Manfrin et al. 2017; Abb. 2C).

Auf der Landschaftsebene können Lichtkorridore und -netze (z. B. beleuchtete Straßen) sowohl als Barrieren für Migration und Ausbreitung als auch als Populationssenken für bestimmte Arten eine Rolle spielen (Hale et al. 2015; Degen et al. 2016). Diese Barrieren und Senken können sich auf Nahrungssuche und Reproduktionsmöglichkeiten auswirken, die Konnektivität von Lebensräumen und den Genfluss zwischen Populationen verändern, die Wiederbesiedlung von Lebensräumen unterbrechen und die Dynamik von Metapopulationen verändern (Gaston et al. 2021).

W7 Wie interagiert ALAN mit verschiedenen Stressfaktoren des globalen Wandels?

Insbesondere in urbanen Gebieten tritt ALAN in der Regel zusammen mit anderen Faktoren des globalen Wandels auf, z. B. mit dem Klimawandel, menschengemachtem Lärm oder Landnutzungsänderungen (Abb. 2D). Interaktive Effekte von ALAN mit anderen Stressfaktoren können dabei additiv, antagonistisch oder synergistisch sein (Halfwerk, Jerem 2021). Nächtliche Erwärmung in Kombination mit Lichtverschmutzung hat z. B. synergistische Auswirkungen auf Räuber-Beute-Interaktionen (hier Marienkäfer, Coccinellidae, und Erbsenlaus – Acyrthosiphon pisum) gezeigt, was besonders für die Landwirtschaft in der Nähe städtischer Gebiete problematisch sein kann (Miller et al. 2017).

So genannte Multiple-Stressoren-Experimente können Wechselwirkungen zwischen Stressfaktoren empirisch quantifizieren, sind aber logistisch komplex und ressourcenintensiv. Die Wechselwirkung zwischen ALAN und anderen Stressfaktoren kann bewertet werden, wenn ALAN über Jahre hinweg unter natürlichen Bedingungen experimentell kontrolliert wird und ein zweiter Faktor, wie Temperatur oder Niederschlag, im Laufe der Zeit variiert(Dominoni et al. 2020). Wenn die Beleuchtungsstärke oder die spektralen Eigenschaften von ALAN verändert werden und ein anderer Stressfaktor konstant bleibt, könnte ein BACI-Ansatz(before-after, control-impact, deutsch: vorher-nachher, Kontrolle-Wirkung) verwendet werden. Wilson et al. (2021) nutzten einen von Bürgerinnen und Bürgern sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusammengetragenen Datensatz, um die Auswirkungen von ALAN und Lärmbelastung auf das Vorkommen von Vögeln zu analysieren. Bei distributed experiments (verteilten Experimenten) werden Experimente von mehreren Forschungsteams über Länder und Kontinente hinweg durchgeführt. Schließlich können additive oder interaktive Auswirkungen von Stressoren anhand von Metaanalysen abgeschätzt werden, sofern eine ausreichende Anzahl von Studien vorliegt.

W8 Welche Möglichkeiten bieten sich für ein nachhaltiges ALAN-Management an?

Im Prinzip ist es einfach, Lichtverschmutzung zu reduzieren. Es gibt mittlerweile funktionierende und kostengünstige Strategien, z. B. Lichtausrichtung, angemessene Abschirmung, auf den Bedarf abgestimmte Beleuchtungsstärke und maßgeschneiderte Spektren (Hölker et al. 2010a; Gaston et al. 2013) sowie die aktuellen technologischen Fortschritte bei der Außenbeleuchtung ermöglichen grundsätzlich die Entwicklung nachhaltiger Managementstrategien. Dieses Potenzial bleibt aber noch weitgehend ungenutzt (Schroer et al. 2020; Jägerbrand, Bouroussis 2021). Der Einsatz energieeffizienterer Technologien, die Nettoeinsparungen beim Energieverbrauch versprechen, führt häufig zu Rebound(Rückprall)-Effekten, bei denen eine Erhöhung der Lichtausbeute zu höheren Lichtemissionen führt und nicht zu den angestrebten Energieeinsparungen. Ein solcher Rebound-Effekt ist derzeit auch bei der Leuchtdioden(LED)-Technologie zu beobachten, was letztlich zu einem weiteren Verlust natürlicher Nachtlandschaften führen kann (Hölker et al. 2010a; Kyba et al. 2014). Viele Bemühungen, die rasche Zunahme der Lichtverschmutzung in den Griff zu bekommen, stoßen nach wie vor auf Widerstand, da Beleuchtung im Allgemeinen positiv mit Ästhetik, Modernität und Sicherheit assoziiert wird, wobei die empirische Evidenz für eine Erhöhung der Sicherheit durch Beleuchtung nicht besonders solide ist (Marchant et al. 2020) und ein Großteil der Bevölkerung sich der negativen Auswirkungen der Lichtverschmutzung auf Mensch und Natur nicht bewusst ist. So ist es erforderlich, durch Aufklärung größere öffentliche Unterstützung zur Umsetzung eines nachhaltigen ALAN-Managements zu gewinnen.

Trotz einiger Erfolge bei der Regulierung von Lichtverschmutzung (z. B. Sternenparks, regionale und nationale Rechtsvorschriften) sind diese nicht in dem Maße wirksam, wie es für die Minimierung von ALAN erforderlich wäre (Kyba et al. 2017; Barentine 2020). Negative Auswirkungen auf Arten und Landschaften, die keinen besonderen Schutzstatus genießen, werden von den bestehenden Rechtsvorschriften häufig nicht erfasst. Die Schutzlücken ergeben sich aus der Schwierigkeit, die Beeinträchtigung von Populationen nachzuweisen, Fehler beim Beleuchtungsmanagement zu erkennen und die Rechtsvorschriften auf Situationen anzuwenden, die mit ALAN in Zusammenhang stehen (Schroer et al. 2020). Regulierungen hängen zudem stark von den beteiligten Akteuren aus Politik, Verwaltung und unterschiedlichen Interessengruppen/-verbänden ab, die häufig nur einzelne Aspekte wie Sicherheit, Energieeffizienz, Design oder Gesundheits- und Umweltbelange in den Fokus ihrer Bemühungen stellen.

Künftige Maßnahmen zur Bekämpfung von Lichtverschmutzung müssen daher fachübergreifend sein und sowohl die oft gegensätzlichen kulturellen, politischen, wirtschaftlichen und institutionellen Beleuchtungsanforderungen als auch die damit verbundenen Umweltfolgen berücksichtigen (Abb. 2E; Hölker et al. 2010a). Sie dürfen sich nicht nur auf die Straßenbeleuchtung konzentrieren, sondern müssen das gesamte Portfolio der Außenbeleuchtung berücksichtigen. Darüber hinaus wäre wünschenswert, dass bei umstrittenen Beleuchtungen der legitime Beleuchtungszweck nachzuweisen ist (unter Beachtung des Vorsorgeprinzips). Entscheidend sind daher transdisziplinäre Lösungen aus der Zusammenarbeit von Praxis, Forschung, Produktion, Politik sowie Planung.

Ein Lichtblick in der ALAN-Gesetzgebung ist das deutsche „Insektenschutzgesetz“, das kürzlich in das Bundesnaturschutzgesetz implementiert wurde. Die entsprechende Verordnung steht noch aus, wobei eine Reihe von Fragen zur Messung und Bewertung zu klären ist (siehe auch W1, W2, W3, W4, W5, W6). Ein weiteres vielversprechendes Beispiel ist das Schutzkonzept zur Einrichtung ökologischer Dunkelzonen, die aus Kerngebieten, Korridoren und Pufferzonen bestehen, um auf Landschaftsebene die Auswirkungen der Lichtverschmutzung auf die biologische Vielfalt zu begrenzen (z. B. Sordello et al. 2022).

3 Schlussfolgerung

Weltweit nimmt die biologische Vielfalt auf Grund anthropogener Einflüsse ab und ALAN ist einer der Treiber des globalen Wandels (Davies, Smyth 2018). Die bestehenden Wissenslücken erfordern, dass sich zukünftige inter- und transdisziplinäre Forschung mit einer Reihe komplexer und miteinander verbundener Probleme auseinandersetzt, um erstens die Folgen von ALAN für die biologische Vielfalt besser abschätzen zu können und zweitens effektivere Maßnahmen zur Minimierung zu finden. Unser Artikel zeigt, dass das verfügbare Wissen über Strategien zur Verringerung der Lichtverschmutzung noch begrenzt ist, so dass das Vorsorgeprinzip als Grundlage für Managementempfehlungen herangezogen werden sollte, solange die in dieser Studie identifizierten Wissenslücken weiter bestehen.

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