Über Lichtverschmutzung regt sich doch außer ein paar Hobby-Sternenguckern niemand auf. Und echte ökologische Konsequenzen – die gibt es sowieso nicht.
So ähnlich könnte man eine E-Mail zusammenfassen, die ich als Reaktion auf meine beiden Blogposts zum Thema Lichtverschmutzung und LED-Straßenbeleuchtung erhielt. Der Schreiber mutmaßt, dass es sich bei der ominösen “Lichtverschmutzung” mehr oder weniger nur um eine Erfindung von Hobby-Astronomen handelt, die wütend sind, weil sie die Sterne nicht mehr so gut sehen können. Und weil das außer ihnen keinen so richtig interessiert, werden Vögel, Fledermäuse, Schildkröten und sogar die menschliche Gesundheit in die Sache mit hineingezogen, um Stimmung gegen zu viel Beleuchtung zu machen.
Ich gebe zu, die Verschwörungstehorie kann allein schon von der Dramatik her mit der großen Klimaverschwörung oder dem Sternentor zur Hölle in Genf nicht mithalten, sie ist es aber doch wert, erwidert zu werden. Ich möchte daher den Versuch wagen, eine kleine Bibliographie zum Forschungsgegenstand “Lichtverschmutzung” aufzustellen und zu demonstrieren, dass es etliche (peer-reviewte) Studien gibt, welche nicht nur die Existenz des Phänomens, sondern auch dessen ökologische Folgeschäden belegen.
Um in meine Bibliographie aufgenommen zu werden, müssen die Arbeiten drei Bedingungen erfüllen: Erstens müssen sie im Volltext im Internet verfüg- und verlinkbar sein (also keine Abstracts), zweitens muss es sich um peer-reviewte Paper, andere akademische Arbeiten oder Artikel von Fachexperten handeln und drittens müssen klare Aussagen zu Ursachen und/oder Folgen der Lichtverschmutzung zu finden sein. Arbeiten, welche sich mit der Messung und/oder der Modellierung von Lichtverschmutzung auseinandersetzen, habe ich am Ende dieses Posts gemeinsam mit Büchern und Software aufgelistet.
Ich möchte versuchen, anhand der Bibliographie sechs grundlegende Fragen zu klären:
- Was genau ist Lichtverschmutzung?
- Welches Ausmaß hat Lichtverschmutzung heute?
- Wie beeinflusst Lichtverschmutzung nachtaktive Insekten?
- Wie beeinflusst Lichtverschmutzung andere Lebensformen?
- Wie beeinflusst Lichtverschmutzung die astronomische Forschung?
- Welchen Einfluss hat Lichtverschmutzung auf die menschliche Gesundheit?
Da mich beruflich bedingt vor allem der Zusammenhang zwischen Lichtverschmutzung und Straßenbeleuchtung interessiert, kommt noch eine Frage dazu:
- Welche Konsequenzen ergeben sich für die öffentliche Beleuchtung?
Beginnen wir also mit der ersten Frage…
Was genau ist Lichtverschmutzung?
Eine gute Definition zum Auftakt findet sich bei Heilig & Huemer [6] :
Astronomen klagen darüber schon lange: die Überstrahlung des Sternenhimmels. Die Nacht wird zum Tag: Licht-Orgeln am Nachthimmel, Disco-Lichtgewitter, Laser-Shows und -Inszenierungen, „Schmuckbeleuchtung” der Hochhäuser, Anstrahlen von Gebäuden und Denkmälern, Werbeflächen, Insekten-Lichtfallen, „Springlicht” der Einsatzfahrzeuge (die sonst übersehen werden), Lichtblitze aus Warnstrahlern an Straßenbaustellen, Feuerwerke und Blitzlichtgewitter zu jedem Anlass, jeder Theater- Regisseur, der auf sich hält, schießt mit Licht-Kanonen ins Publikum […]
Eine wissenschaftlichere Definition findet sich beispielsweise bei Klein [8] :
Bei dem Begriff Lichtverschmutzung handelt es sich um eine streng genommen falsche Wortbildung. Der englische Begriff „light pollution” wurde wörtlich übersetzt und erweckt dadurch den Eindruck, es würde sich um „verschmutztes Licht” handeln. Die Quelle der Verschmutzung ist jedoch das Licht selbst, welches die Umwelt verschmutzt. Durch nicht bedarfsgerecht eingesetzte Beleuchtungsanlagen wird ein erheblicher Teil des erzeugten Lichts direkt oder indirekt durch Reflexion und Streuung in die Umwelt abgegeben und verschmutzt dadurch unsere nächtliche Umwelt. Durch Reflexion an Dunstteilchen in der Luft entsteht somit eine künstliche Aufhellung des Nachthimmels.
Die Problematik existiert dabei nicht erst seit gestern. Bereits 1976 berichteten beispielsweise Osterbrook et al [12] :
The problem of light pollution is becoming increasingly severe at essentially all major observatories in the continental United States […]. In particular, the growth of San Jose and other communities in the Santa Clara Valley is causing an increase in the sky brightness over Lick Observatory at a rate of approximately 1 magnitute per 25 years.
Da 1976 bereits eine ganze Weile her ist, bringt mich dies direkt zur zweiten Frage:
Welches Ausmaß hat Lichtverschmutzung heute?
Der “Atlas der Lichtverschmutzung” von Cinzano et al [3] belegt, dass das Phänomen in allen Industrienationen auftritt – aber nicht nur dort:
The Atlas reveals that light pollution of the night sky is not confined, as commonly believed, to developed countries, but rather appears to be a global-scale problem affecting nearly every country of the World. The problem is more severe in the US, Europe and Japan, as expected. However the night sky appears more seriously endangered than commonly believed.
Wie Cawford [4] feststellt, geht diese Lichtverschmutzung auch noch mit einer Energieverschwendung einher, die ihres Gleichen sucht:
We waste an astronomical amount of energy and money by all this bad lighting, shining it where it is not needed or wanted (including up into the sky) and by using energy inefficient light sources and lighting designs. Better to use such money for improving our world, not trashing it. In the United States alone, over One Billion Dollars is wasted every year just to light up the night sky.
Bei Lichtverschmutzung handelt es sich also nicht nur um ein reales, sondern auch noch um ein weit verbreitetes Phänomen. Aber beeinflusst zuviel Licht in der Nacht wirklich die Umwelt – beispielsweise die nachtaktiven Insektenarten?
Wie beeinflusst Lichtverschmutzung nachtaktive Insekten?
Auf alle Fälle negativ, wie Höttinger & Graf [7] berichten:
Die Auswirkungen von Lichtemissionen auf die Tierwelt sind in ihrer gesamten Dimension noch unzureichend bekannt. Exakte Aussagen zur Gefährdung einzelner Arten mangels einschlägiger wissenschaftlicher Studien sind noch nicht möglich. Umfassendere Studien belegen jedoch erhebliche Belastungen für verschiedenste Insektengruppen […]. Da Insekten jedoch wesentliche Glieder von Ökosystemen darstellen (Stoffhaushalt, Nahrungsketten, Blütenbestäubung, etc.), sind Veränderungen nicht nur in Hinsicht auf Art und Populationsebene zu sehen, sondern im gesamtökologischen Kontext nicht auszuschließen.
Die Beeinflussung durch das Licht kann dabei unterschiedlich ausfallen, wie Longcore & Rich [10] erläutern:
Ecological light pollution has demonstrable effects on the behavioral and population ecology of organisms in natural settings. As a whole, these effects derive from changes in orientation, disorientation, or misorientation, and attraction or repulsion from the altered light environment, which in turn may affect foraging, reproduction, migration, and communication.
Davon sind natürlich nicht nur nachtaktive Insekten betroffen, wie sich Heilig & Huemer [6] entnehmen lässt:
Sky- Beamer führen zur Irreleitung von Zugvögeln. Grelle blauweiße Strahler der LKW-Mautstellen stören empfindlich, sowohl Autofahrer als auch gefährdet Tiere. Besonders Nachtfalter lassen sich von diesem kurzwelligen Licht in Heerscharen anlocken und gehen zu Grunde. Noch bedrohlicher für Schmetterlinge sind die stetig zunehmenden, sicherheitstechnisch nicht mehr begründbaren Straßenbeleuchtungen bis in die winzigste verschlafene Gemeinde. Den Vogel schießen hier die „Kugelleuchten” ab […], im wahrsten Sinn des Wortes. Denn sie entvölkern auf Dauer ganze Landstriche an nachtaktiven Insekten und gefährden die von diesen Tieren abhängigen Fledermäuse oder Vögel. Dadurch reißen sie Lücken in Öko-Systeme, die sich vielleicht nie mehr schließen.
Details zu negativen Folgen für viele Insektenarten finden sich bei Höttinger & Graf [7] :
Die Hitzeentwicklung der Lampen kann die Insekten abtöten oder sie verbrennen sich die Flügel, was ihre Flugfähigkeit stark einschränken oder sogar völlig zerstören kann. Dies trifft insbesondere auf kleine und zart gebaute Insekten zu. […] Durch den Aufprall an das Lampengehäuse können insbesondere größere, schnell fliegende Insekten getötet oder schwer verletzt werden. Bei Beschädigung von empfindlichen Rezeptoren ist mit erhöhter Mortalität bzw. reduzierter Fitness zu rechnen.
Künstliches Licht führt zu gesteigerter Flugaktivität und zu künstlich verlängerten Aktivitätszeiten der Insekten. Die Tiere erleiden hierdurch höhere Energieverluste, unter Umständen zu Lasten der Partnersuche, Reproduktion, Nahrungssuche, Ausbreitung etc. In jedem Fall ist das Herumschwirren um Lichtquellen ein unnötiger Energieverbrauch und viele Individuen gehen möglicherweise durch Erschöpfung zugrunde.
Tiere einer Population werden aus ihren Herkunfts-Lebensräumen herausgelockt und finden bei der Lichtquelle keine geeigneten Entwicklungshabitate, Nahrungsquellen und Geschlechtspartner. Bei Nachtfaltern kommt es im eigentlich ungeeigneten Bereich um die Lichtquelle auch zur Eiablage […]. Sie fallen auf diese Weise für die Reproduktion der Population letztendlich aus („Leerfangeffekt”). Ein solcher Leerfangeffekt von Lebensräumen muss insbesondere in stark anthropogen geprägten Landschaften in Bezug auf besonders leicht durch Licht anlockbare Arten vermutet werden.
Das zahlenmäßige Ausmaß der Zerstörung lässt sich ebenfalls bei Höttinger & Graf [7] erahnen:
Nach einer Schätzung werden in den Sommermonaten etwa 150 Insekten pro Straßenlampe und Nacht getötet […] [Des weiteren] lockte eine mit Lichtbogenscheinwerfern bestrahlte Fabrikshalle an einem einzigen Abend 100.000 Insekten an, und zwar vor allem Eulenfalter. Der Nachtfalteranflug an einem Strahler zur Beleuchtung einer Statue in Süditalien wird in den Sommermonaten auf ca. 5.000 Individuen pro Nacht geschätzt, wovon ein Großteil davon zu Tode kommt.
Insekten sind also eindeutig von der Lichtverschmutzung betroffen. Was aber ist mit anderen nachtaktiven Lebewesen – werden auch diese durch den Lichtsmog beeinflusst?
Wie beeinflusst Lichtverschmutzung andere Lebensformen?
Neben nachtaktiven Insekten sind in der Tat noch eine ganze Reihe anderer Lebewesen von der Lichtverschmutzung betroffen. Kobler [9] bringt es auf den Punkt:
Wir sind aber heute an einem Punkt angelangt, wo die Aussenbeleuchtung in ihrem Uebermass teilweise lästige, ja sogar schädliche Auswirkungen auf die Umwelt in und ausserhalb der Siedlungsgebiete hat.
Besonders schlimm trifft es offenbar Vögel, wie man Longcore & Rich [10] entnehmen kann:
Once a bird is within a lighted zone at night, it may become “trapped” and will not leave the lighted area. Large numbers of nocturnally migrating birds are therefore affected when meteorological conditions bring them close to lights, for instance, during inclement weather or late at night when they tend to fly lower. Within the sphere of lights, birds may collide with each other or a structure, become exhausted, or be taken by predators. Birds that are waylaid by buildings in urban areas at night often die in collisions with windows as they try to escape during the day. Artificial lighting has attracted birds to smokestacks, lighthouses, broadcast towers, boats, greenhouses, oil platforms, and other structures at night, resulting in direct mortality, and thus interfering with migration routes.
Warum insbesondere Zugvögel stark von Lichtverschmutzung betroffen sind, das lässt sich bei Klein [8] nachlesen:
Jedes Jahr ziehen Milliarden von Vögel im Bereich von unter 1.000 m von Europa nach Afrika und im Frühjahr wieder zurück. Dies spielt sich meist in der ersten Nachthälfte vor Mitternacht ab. Auch Vögel orientieren sich bei Nacht am Sternenhimmel sowie am Magnetfeld der Erde. Diese beiden Orientierungsmittel ermöglichen den Vögeln auch bei bedecktem Himmel einen geradlinigen Flug.
Aber nicht nur Vögel, auch Seeschildkröten sind von Lichtverschmutzung betroffen. Diese Aussage mag im ersten Moment verwundern, sie erschließt sich einem aber doch, wenn man an die Bilder von hunderten frisch geschlüpfter Seeschildkröten denkt, die ihren ersten Weg in Richtung Wasser antreten. Ist der Strand künstlich beleuchtet, wird diese natürliche Entwicklung gestört. Longcore & Rich [10] stellen dazu fest:
Constant artificial night lighting may also disorient organisms accustomed to navigating in a dark environment. The best-known example of this is the disorientation of hatchling sea turtles emerging from nests on sandy beaches. Under normal circumstances, hatchlings move away from low, dark silhouettes (historically, those of dune vegetation), allowing them to crawl quickly to the ocean. With beachfront lighting, the silhouettes that would have cued movement are no longer perceived, resulting in disorientation. Lighting also affects the egg-laying behavior of female sea turtles.
Sogar auf Kleinstlebewesen im Wasser wirkt sich Lichtverschmutzung aus, was wiederum die Wasserqualität nachhaltig verschlechtern kann, wie Moore et al [11] berichten:
Diel vertical migration of Daphnia was significantly reduced in both amplitude (2 m lower) and magnitude (10-20% fewer individuals) by urban light pollution in a suburban lake. Reduced algal grazing by zooplankton at night in epilimnetic waters could potentially contribute to enhanced algal biomass in lakes and coastal waters near urban areas, thereby lowering water quality.
Auch viele andere Tierarten wie beispielsweise Fledermäuse können durch übermäßige Nachtbeleuchtung in Mitleidenschaft gezogen werden. Der Ausgangspunkt dieses Blogposts waren ja aber die Klagen der Astrologen, was mich zur fünften Frage bringt:
Wie beeinflusst Lichtverschmutzung die astronomische Forschung?
Zunächst einmal sorgt die Lichtverschmutzung dafür, dass sehr viele Menschen mit bloßem Auge in der Nacht kaum noch Sterne wahrnehmen können, wie Cinzano et al [3] berichten:
We found that more than 99% of the US and EU population, and about two thirds of the World population live in areas where the night sky is above the threshold considered polluted (i.e. the artificial sky brightness is greater than 10% of the natural night sky brightness above 45 degrees of elevation). […] 93% of the US population, 90% of the EU population and about 40% of the World population live under a zenith night sky which is brighter than they would have in the same location with a first quarter moon at 15 degrees elevation and zero light pollution. So they effectively live in perennial moonlight. They rarely realize it because they still experience the sky to be brighter under a full moon than under new moon conditions.
Assuming average eye functionality, more than two thirds of the US population, about half of the EU population and one fifth of the World population have already lost the possibility to see the Milky Way, the galaxy where we live.
Und wie Cinzano & Elvidge [2] darlegen, ist dies in der Tat ein großer Verlust:
The starry sky constitutes mankind’s the only window to the universe beyond the Earth. A fundamental heritage for the culture, both humanistic and scientific, and an important part of the our nighttime landscape patrimony is going to be lost, for those alive today and for our children and their children.
Zur Situation in Deutschland schreibt Hänel [5] :
Sind in einer mondlosen Nacht fern heller künstlicher Beleuchtung 3000 oder mehr Sterne zu sehen, kann man von Glück sagen, wenn man in den Städten noch wenige hundert Sterne erblicken kann. […] So verwundert es nicht, dass nach einer Umfrage im Jahr 2003 33 Prozent der Deutschen das schwach schimmernde Band der Milchstraße noch nie gesehen haben und sogar 44 Prozent der unter 30-jährigen.
Lichtverschmutzung beeinflusst also nicht nur Insekten und viele andere Lebewesen, sie nimmt auch Jahr um Jahr zu. Ist es da ein abwegiger Gedanke, wenn man auch Gefahren für die menschliche Gesundheit vermutet?
Welchen Einfluss hat Lichtverschmutzung auf die menschliche Gesundheit?
Nein, abwegig ist der Gedanke keinesfalls, wie sich bei Klein [8] schon erahnen lässt:
Es liegt im Allgemeinen noch relativ wenig Forschungsmaterial darüber vor, wie sich die Aufhellung des Nachthimmels auf die menschliche Gesundheit auswirkt. Laboruntersuchungen mit Labortieren (z.B. Ratten) haben gezeigt, dass sich das künstliche Licht auf deren Gesundheit negativ auswirkt.
Seit dem Erscheinen ihrer Arbeit in 2002 hat sich die Situation dank weiterer Untersuchungen zum Thema ein wenig verbessert. Insbesondere gibt es nun Hinweise darauf, dass starke nächtliche Beleuchtung sich auf die Brustkrebsrate bei Frauen auswirkt:
After adjusting for several variables available on a population level, such as ethnic makeup, birth rate, population density, and local income level, a strong positive association between LAN intensity and breast cancer rate was revealed (p<0.05), and this association strengthened (p<0.01) when only statistically significant factors were filtered out by stepwise regression analysis. Concurrently, no association was found between LAN intensity and lung cancer rate. These results provide coherence of the previously reported case-control and cohort studies with the co-distribution of LAN and breast cancer on a population basis. The analysis yielded an estimated 73% higher breast cancer incidence in the highest LAN exposed communities compared to the lowest LAN exposed communities.
Die Ergebnisse (LAN steht übrigens für “Light at Night”) stammen aus einer kürzlich veröffentlichten Studie von Kloog et al. Im Internet findet sich hierzu leider nur ein Abstract, und auch zu anderen Studien konnte ich lediglich Zeitungsberichte ausfindig machen, weshalb sich in meiner kleinen Bibliographie am Ende des Blogposts auch noch kein Paper findet, welches sich mit den Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit befasst.
So oder so gibt es offensichtlich genügend Gründe, um etwas gegen die Lichtverschmutzung zu unternehmen. Aus beruflichen Gründen bin ich besonders an der Verschmutzung durch öffentliche Straßenbeleuchtung interessiert, was mich zur letzten der sieben Fragen bringt:
Welche Konsequenzen ergeben sich für die öffentliche Beleuchtung?
Wie Carl Shaflik [13] feststellt, sind Straßenlampen eine wesentliche Quelle von Lichtverschmutzung:
Light pollution is becoming an increasing problem in our modern urbanized society and must be dealt with. For many years it has been generally overlooked by engineers, possibly because items such as air and water pollution have attracted much more attention from the public. As 35% to 50% of all light pollution is caused by roadway lighting it now becomes the responsibility of the traffic engineer to face the problem and find solutions. The solutions to the problem are quite simple, they only require the political will to act.
Cinzano [1] leitet aus diesen Tatsachen klare Handlungsempfehlungen ab:
An effective control of light pollution produced by roadway lighting requires that (a) the light necessarily re-emitted by the road pavements be limited as much as possible avoiding overlighting, (b) direct upward light emission by luminaires be negligible in respect to it, (c) the un-necessary light re-emitted by other surfaces be limited as much as possible minimizing the downward light wasted out of the road pavement.
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