Wenn die Straßenlaternen die ganze Nacht über brennen, werden die Blätter so hart, dass Insekten sie nicht fressen können. Das gefährdet die Nahrungskette.

Lichtverschmutzung stört den circadianen Rhythmus und Ökosysteme weltweit – aber für Pflanzen, die für die Photosynthese auf Licht angewiesen sind, könnten die Auswirkungen gravierend sein. Wissenschaftler schreiben nun in Grenzen der Pflanzenwissenschaft haben herausgefunden, dass die Einwirkung von starkem künstlichem Licht in der Nacht dazu führt, dass die Blätter der Bäume zäher werden und für Insekten schwerer zu fressen sind, was eine Gefahr für die Nahrungsketten in den Städten darstellt.

„Wir haben festgestellt, dass die Blätter der Bäume in den meisten städtischen Ökosystemen im Vergleich zu natürlichen Ökosystemen im Allgemeinen kaum Anzeichen von Insektenschäden aufweisen. Wir waren neugierig, warum das so ist“, sagte der korrespondierende Autor Dr. Shuang Zhang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. „Hier zeigen wir, dass bei zwei der häufigsten Baumarten in Peking künstliches Licht in der Nacht zu einer erhöhten Blatthärte und einem Rückgang der Blattfraßneigung führte.“

Etwas Licht ins Dunkel bringen

Künstliches Licht hat die nächtliche Helligkeit um fast 10 % erhöht: Der Großteil der Weltbevölkerung ist jede Nacht Lichtverschmutzung ausgesetzt. Da die Eigenschaften von Pflanzen ihre Interaktionen mit anderen Pflanzen und Tieren beeinflussen, könnten durch künstliches Licht verursachte Veränderungen an Pflanzen erhebliche Auswirkungen auf das Ökosystem haben.

„Blätter, die frei von Insektenschäden sind, mögen den Menschen ein Trost sein, aber nicht den Insekten“, sagte Zhang. „Pflanzenfraß ist ein natürlicher ökologischer Prozess, der die Artenvielfalt der Insekten erhält.“

Die Wissenschaftler vermuteten, dass Pflanzen, die viel künstlichem Licht ausgesetzt sind, sich eher auf Verteidigung als auf Wachstum konzentrieren und härtere Blätter mit mehr chemischen Abwehrstoffen produzieren. Um dies zu testen, wählten sie zwei gängige Straßenbaumarten aus: Japanische Schnurbäume und Grüne Eschen. Obwohl sich diese Bäume in vielerlei Hinsicht ähneln, haben Japanische Schnurbäume kleinere, weichere Blätter, die Pflanzenfresser bevorzugen.

Die Wissenschaftler identifizierten 30 Probenstandorte im Abstand von etwa 100 Metern an Hauptstraßen, die normalerweise die ganze Nacht über beleuchtet sind. Um das Ausmaß der künstlichen Beleuchtung zu bestimmen, maßen sie die Beleuchtungsstärke an jedem Standort. Fast 5.500 Blätter wurden gesammelt und auf Insektenfraß und Merkmale untersucht, die durch künstliches Licht beeinflusst werden könnten, wie Größe, Zähigkeit, Wassergehalt und Nährstoff- und chemische Abwehrwerte.

Größere Blätter deuten auf Ressourcen hin, die dem Wachstum zugewiesen werden, während Robustheit und höhere Konzentrationen chemischer Abwehrstoffe wie Tannine auf Ressourcen hinweisen, die der Verteidigung zugewiesen werden. Höhere Konzentrationen von Wasser und Nährstoffen deuten auf eine qualitativ hochwertigere Ernährung hin, die Pflanzenfresser anlockt.

Schwer zu schlucken

Bei beiden Baumarten führte eine höhere künstliche Beleuchtung zu härteren Blättern. Je härter das Blatt, desto weniger Anzeichen von Insektenfraß. Je intensiver das Licht, desto häufiger stießen die Wissenschaftler auf Blätter, die überhaupt keine Anzeichen von Pflanzenfraß zeigten.

„Der zugrunde liegende Mechanismus dieses Musters ist noch nicht vollständig verstanden“, sagte Zhang. „Es ist möglich, dass Bäume, die nachts künstlichem Licht ausgesetzt sind, ihre Photosynthesedauer verlängern. Darüber hinaus könnten diese Blätter einen größeren Anteil der Ressourcen für Strukturverbindungen wie Fasern bereitstellen, was zu einer Erhöhung der Blatthärte führen könnte.“

Japanische Schnurbäume, die mehr künstlichem Licht ausgesetzt waren, hatten einen geringeren Nährstoffgehalt wie Phosphor: Wo japanische Schnurbäume mehr Nährstoffe hatten, kam es zu mehr Pflanzenfraß. Aber die Blätter der Grünen Esche wurden stärker von höheren Lichtintensitäten beeinflusst: Sie hatten einen höheren Stickstoffgehalt, kleinere Blätter und geringere chemische Abwehrkräfte.

Dies könnte daran liegen, dass Grüneschen bei Pflanzenfressern weniger beliebt sind und es sich daher leisten können, Ressourcen für das Wachstum aufzuwenden. Japanische Schnurbäume hingegen stecken mehr Ressourcen in die Verteidigung, was ihren Nährstoffgehalt senkt.

Insekten hungern

„Ein Rückgang der Pflanzenfresser kann in der Ökologie zu trophischen Kaskadeneffekten führen“, sagte Zhang. „Ein geringerer Grad an Pflanzenfressern bedeutet einen geringeren Bestand an pflanzenfressenden Insekten, was wiederum zu einem geringeren Bestand an Raubinsekten, insektenfressenden Vögeln usw. führen könnte. Der Rückgang der Insekten ist ein globales Muster, das in den letzten Jahrzehnten zu beobachten war. Wir sollten diesem Trend mehr Aufmerksamkeit schenken.“

Obwohl die Blatthärte eine mechanische Verteidigung gegen Räuber ist, ist es möglich, dass auch andere Faktoren zu einem Rückgang der Pflanzenfresser beitragen: So könnte mehr Licht beispielsweise dazu führen, dass Insekten für ihre Räuber besser sichtbar sind. Um die Auswirkungen von künstlichem Licht vollständig zu verstehen, bedarf es weiterer Forschung.

„Unsere Studie wurde nur in einer Stadt durchgeführt und umfasste nur zwei Baumarten“, warnte Zhang.

„Diese Einschränkung behindert unsere Fähigkeit, die Schlussfolgerungen auf breitere räumliche und taxonomische Maßstäbe zu übertragen. Die Forschung darüber, wie sich die Urbanisierung auf Insekten und insektenbezogene ökologische Prozesse auswirkt, steckt noch in den Kinderschuhen.“