Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische

Full text

Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische
69
Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische
Anika Brüning und Franz Hölker
1. Einleitung
Die Folgen der Lichtverschmutzung für Flora und Fauna sind nicht nur auf die Lebensräume
Land und Luft beschränkt. Künstliches Licht in der Nacht kann auch starke Auswirkungen auf
den Lebensraum Wasser haben (Moore et al. 2006, Perkin et al. 2011). Denn die Uferbereiche
vieler Seen, Flüsse und Kanäle und natürlich auch die Küsten der Meere und Ozeane sind
durch viele künstliche Lichtquellen (beispielsweise Ufer- und Hafenbeleuchtung, beleuchtete
Brücken, urbaner Lichtdom) geprägt.
Ein anschauliches Beispiel ist das durch Lichteinwirkung veränderte Verhalten von Wasser-
flöhen (Daphnia sp.). Unter natürlichen Bedingungen halten sich Wasserflöhe tagsüber in
tieferen Wasserschichten auf. In der Nacht wandern sie Richtung Wasseroberfläche, um Al-
gen zu fressen. Durch künstliches Licht in der Nacht wird diese tagesperiodische Vertikal-
wanderung verändert – sowohl in ihrer Amplitude als auch in der Quantität der wandernden
Individuen (Moore et al. 2000). Wenn die Wasserflöhe durch nächtliche Lichteinwirkung
dann nicht mehr in dem Maße an die Wasseroberfläche wandern, werden weniger Algen ge-
fressen. In der Folge könnte die Algenbiomasse des Gewässers ansteigen, was sich wiederum
auf die Wasserqualität auswirkt. Außerdem kann das Verhalten von Fischen beeinflusst wer-
den, denen Wasserflöhe als Nahrung dienen.
Weitere mögliche Auswirkungen nächtlicher Beleuchtung sind Stress sowie weitreichende
Veränderungen in der Chronobiologie, der zeitlichen Organisation von Physiologie und Ver-
halten eines Lebewesens (Moore et al. 2006, Perkin et al. 2011).
2. Auswirkungen auf das Verhalten
Licht wirkt auf viele Fischarten sehr anziehend. Unter anderem werden viele Beutetiere (z.B.
aquatische Insekten) von Licht angelockt. Dies macht sich beispielsweise die Fischerei zunut-
ze. Beim so genannten Lichtfischen werden in der Nacht Scheinwerfer auf die Wasseroberflä-
che gerichtet, um Fische anzulocken und zu fangen.
Viele Fischlarven und Jungfische sind dagegen eher lichtscheu. Ähnlich den Wasserflöhen
machen sie tagesperiodische Vertikal- und Horizontalwanderungen. In der Nacht schwimmen
sie beispielsweise in die oberen Gewässerschichten, um im Schutz der Dunkelheit zu fressen.
Sie folgen damit vor allem der Wanderung ihrer Beute, dem Zooplankton. Am Tage begeben
sie sich in tiefere Wasserschichten, um sich vor tagaktiven Fraßfeinden zu verbergen. Eine
künstliche Beleuchtung des Gewässers bei Nacht könnte diese Vertikalwanderung unterdrü-
cken. Dadurch würden sie zur leichten Beute für Räuber werden, die sich nachts in Bodennä-
he aufhalten. Weiterhin könnte sich die Aktivitätsphase von tagaktiven Jägern wie zum Bei-
spiel Hechten oder großen Barschen durch hellere Lichtverhältnisse in der Nacht ausdehnen.
In der Nacht wandernde Fische wären dadurch auch einem stärkeren Räuberdruck ausgesetzt.
Auch die Laichwanderung von Fischen kann durch künstliches Licht in der Nacht gestört
werden. Der Europäische Aal (Anguilla anguilla) beispielsweise wandert in den Monaten
September und Oktober zum Laichen aus dem Landesinneren über die Flüsse in sein Schlupf-
gewässer, die Sargassosee, zurück. Die Wanderung in den Flüssen erfolgt fast ausschließlich
in der Nacht. Bereits geringe Beleuchtungsstärken künstlichen Lichts können diese Wande-
rungen stören oder sogar zu ihrer Unterbrechung führen (Navara und Nelson 2007). Straßen-
laternen oder beleuchtete Brücken können dadurch für den Aal und auch für andere Wander-

Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische
70
fische wie beispielsweise Lachse eine Barriere darstellen. Dadurch kann die Wanderung zeit-
und energieaufwendiger werden, wodurch die natürliche Fortpflanzung gefährdet wird.
3. Auswirkungen auf Physiologie, Wachstum und Reproduktion
Bei Veränderungen des natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus durch künstliches Licht werden
besonders die physiologischen Prozesse beeinflusst, die hormonell gesteuert sind. Das sind
vor allem Vorgänge, die auf jahresperiodischen Rhythmen, wie beispielsweise Fortpflanzung,
und tagesperiodischen Rhythmen, wie beispielsweise Nahrungsaufnahme, beruhen. Der inne-
re Rhythmus von Fischen wird vom lichtempfindlichen Teil des Gehirns, dem so genannten
Pinealorgan und dessen lichtabhängiger Abgabe des Hormons Melatonin gesteuert. Melatonin
wird fast ausschließlich in der Nacht produziert. Durch die Änderungen des Melatoninspie-
gels im Tagesverlauf werden die Körperfunktionen synchronisiert und ermöglichen so eine
effektive Regeneration während der Ruhephase.
Bereits geringe Beleuchtungsstärken sind ausreichend, um die Melatoninsynthese partiell zu
hemmen. Ein veränderter Melatoninspiegel kann auch die Sekretion anderer Hormone wie
beispielsweise der Schilddrüsenhormone beeinflussen. Diese sind vor allem wichtig für die
Kontrolle von Entwicklung, Wachstum und Stoffwechselprozessen. Eine Schlüsselrolle spie-
len Schilddrüsenhormone beispielsweise bei der Metamorphose von Plattfischen, bei der sich
der Körper scheibenförmig abplattet, und die Augen auf die Körperoberseite wandern. Die
Beeinflussung des Melatoninhaushaltes durch Lichtverschmutzung und die damit einherge-
hende Änderung der Schilddrüsenfunktion kann daher verheerende Auswirkungen auf Wachs-
tum und Entwicklung von Fischen haben.
Die sexuelle Reifung von Fischen, also die Entwicklung der Geschlechtsorgane, wird eben-
falls vom Licht getriggert. Hier ist es jedoch vornehmlich die saisonale Änderung der Tages-
lichtdauer, die diese Vorgänge steuert. Eine Modifizierung durch künstliches Licht kann
demnach auch auf die Reproduktionsphysiologie einwirken. So ist zum Beispiel die abneh-
mende Tageslichtlänge im Herbst der Impuls für die Einleitung der Fortpflanzung. Wird diese
abnehmende Tageslichtlänge in dieser so genannten photosensiblen Phase durch kontinuierli-
ches Licht ersetzt, fehlt dieser Impuls (Abbildung 1).
In der Aquakultur, beispielsweise von Regenbogenforellen, wird dieser Umstand genutzt, um
durch gerichtete Änderung der Tageslichtlänge auch außerhalb der Laichsaison Fischeier pro-
duzieren und Fische vermehren zu können. Genauso wird in der Aquakultur durch kontinuier-
liches Licht der Rhythmus von Schlüsselhormonen unterdrückt. Ein deutlich abgeschwächter
Melatoninrhythmus kann zum Beispiel die Produktion der Sexualhormone Testosteron und
Östrogen verhindern und in der Folge die Reifung der Geschlechtsorgane. Die dadurch „ein-
gesparte“ Energie kann von den Fischen somit anderweitig investiert werden. Daher wird
kontinuierliches Licht besonders in der Wachstumsphase von Jungfischen genutzt, um
Wachstum und Gewichtszunahme zu fördern.
Die künstlich verlängerten Photoperioden dehnen außerdem die Zeit der möglichen Nah-
rungsaufnahme aus und begünstigen somit die Gewichtszunahme zusätzlich. Viele Untersu-
chungen belegen, dass auch Fischlarven unter verlängerten Photoperioden schneller wachsen
als unter natürlicher Photoperiode. Für die Aquakultur ist dies natürlich ein günstiger Um-
stand, da auf diese Weise schnell für den Verkauf geeignete Fische produziert werden kön-
nen. Für das aquatische Ökosystem jedoch könnten die Folgen künstlichen Lichts in der
Nacht weitreichend sein, wenn sich bestimmte Arten nicht mehr oder nur eingeschränkt ver-
mehren.

Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische
71
Abbildung 1: Mögliche Folgen kontinuierlicher Lichteinwirkung für die Entwicklung der Ge-
schlechtsorgane von Fischen
Während bei der natürlich abnehmenden Tageslichtlänge im Herbst der Entwicklungsprozess der Ge-
schlechtsorgane (Gonaden) normal verläuft, führt eine kontinuierliche Lichteinwirkung in dieser Zeit
zu veränderten oder fehlenden Rhythmen.
Quelle: modifiziert nach Falcón et al. (2010)
Ebenso können bestimmte Spektralbereiche des Lichts bei Fischen – vor allem im Blaulicht-
bereich – gravierende Auswirkungen auf Fortpflanzung, Wachstum und den Umgang mit
Stress haben (Boeuf und Le Bail 1999, Falcón et al. 2010). Noch sind die Informationen zum
Einfluss der unterschiedlichen Spektralbereiche des Lichts auf die Chronobiologie der heimi-
schen Fische spärlich.
Im Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin wird derzeit
eine Studie zu diesem Thema durchgeführt. Hier werden nicht nur verschiedene Lichtintensi-
täten in der Nacht, sondern die verschiedenen Farben des Lichts in ihrer Wirkung auf den
Europäischen Flussbarsch (Perca fluviatilis) und die Plötze (Rutilus rutilus) untersucht (Ab-
bildung 2).

Lichtverschmutzung und die Folgen für Fische
72
Abbildung 2: Untersuchung des Einflusses von Spektralfarben auf den Hormonhaushalt
Im Bild zu sehen ist der Europäische Flussbarsch im Versuchsaquarium mit rotem Licht.
Foto: Anika Brüning
4. Abschlussbetrachtung
Die meisten Fische reagieren auf Licht, orientieren sich am Licht oder mit Hilfe von Licht.
Dementsprechend sind sie potenziell sensibel gegenüber Veränderungen des Lichtregimes,
was langfristig sogar dazu führen könnte, dass aquatische Ökosysteme durch die Lichtver-
schmutzung aus dem Gleichgewicht gebracht werden: Denn selbst wenn nur einige Arten
vom nächtlichen Licht in ihrer Fortpflanzung gestört werden, kann sich in der Folge das Art-
gefüge insgesamt erheblich verändern.
Jede Spezies – oft auch die unterschiedlichen innerartlichen Entwicklungsstadien – reagiert da-
bei unterschiedlich auf Licht. Dies liegt vermutlich einerseits an der jeweiligen Lebensweise, also
ob die Fische nachtaktiv, dämmerungsaktiv oder tagaktiv sind. Andererseits spielen sicherlich
auch die biologischen und physikalischen Besonderheiten des Lebensraums sowie die Cha-
raktereigenschaften des Individuums eine Rolle.
Literatur
Boeuf G, Le Bail P-Y(1999): Does light have an influence on fish growth? Aquaculture 177: 129-152.
Falcón J, Migaud H, Muñoz-Cueto JA, Carrillo M. (2010): Current knowledge on the melatonin sys-
tem in teleost fish. General and Comparative Endocrinology 165: 469-482.
Moore MV, Kohler SJ, Cheers MS (2006): Artificial light at night in freshwater habitats and its poten-
tial ecological effects. In: Rich C, Longcore T (eds.): Ecological Consequences of Artificial Night
Lighting. Island Press, Washington, Covelo, London: 365-384.
Moore MV, Pierce SM, Walsh HM, Kvalvik SK, Lim JD (2000): Urban light pollution alters the diel
vertical migration of Daphnia. Proceedings of the International Association of Theoretical and Ap-
plied Limnology 27: 1-4.
Navara KJ, Nelson RJ (2007): The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and eco-
logical consequences. Journal of Pineal Research 43: 215-224.
Perkin EK et al. (2011): The influence of artificial light on freshwater and riparian ecosystems: Ques-
tions, challenges, and perspectives. Ecosphere 2(11): 122. http://dx.doi.org/10.1890/ES11-00241.1