Lichtverschmutzung unterdrückt „Dunkelhormon“ Melatonin bei Mensch und Tier

Der Himmel über Berlin ist nachts nicht dunkel. Foto: Chris Kyba

Lichtverschmutzung unterdrückt „Dunkelhormon“ Melatonin bei Mensch und Tier

Autor*innen: PD Dr. Franz Hölker, Nadja Neumann, Dr. Andreas Jechow und Dr. Maja Grubisic (Leibnitz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB))

Melatonin taktet die innere Uhr, dank einem hohen Melatoninspiegel werden wir abends müde. In einem internationalen Team haben wir Daten zur Auswirkung von Lichtverschmutzung auf die Melatoninbildung beim Menschen und bei Wirbeltieren ausgewertet. Das Ergebnis: Selbst die niedrigen Lichtintensitäten einer städtischen Lichtglocke reduzieren die Bildung des sogenannten Dunkelhormons.

Melatonin prägt den Tag-Nacht-Rhythmus beim Menschen und bei Wirbeltieren. Organe, Gewebe und Zellen stellen abhängig von der Konzentration dieses Hormons ihre innere Uhr. Melatonin steuert auch Prozesse wie Fortpflanzung und Wachstum. Über Lichtrezeptoren, beispielsweise auf der Netzhaut im Auge, nehmen Wirbeltiere und der Mensch Unterschiede in der Helligkeit ihrer Umgebung war. Wenn viel Licht auf die Rezeptoren wirkt, wird die Bildung von Melatonin unterdrückt. Bei Dunkelheit wird viel Melatonin gebildet.

Die Empfindlichkeitsschwelle beim Menschen liegt bei 6 Lux – Straßenbeleuchtung strahlt meist heller

Künstliches Licht bei Nacht kann den Melatoninhaushalt stören, wenn mit der Dunkelheit eigentlich die Melatoninproduktion einsetzten sollte. Wir identifizierten im Rahmen einer Literaturrecherche aus 1900 Studien 72 relevante Arbeiten, die die Kriterien zur Untersuchung von Lichtverschmutzung erfüllten. Wir konnten anhand der Datenlage zeigen, dass bereits sehr geringe Lichtintensitäten die Ausschüttung des Melatonins unterdrücken: bei Fischen liegt die Schwelle bei 0,01 Lux, bei Nagern bei 0,03 Lux und bei empfindlichen Menschen bei 6 Lux; bei Licht mit einem hohen Blaulichtanteil sogar darunter.

Dazu im Vergleich die Beleuchtungsstärken, welche die Lebewesen in der Nacht erfahren: In einer sternenklaren Nacht liegt die Beleuchtungsstärke bei 0,001 Lux. In einer Vollmondnacht erreicht sie ein Maximum von 0,3 Lux. Die Lichtglocke einer Stadt kann Beleuchtungsstärken bis zu 1 Lux, eine Straßenbeleuchtung mehr als 150 Lux erreichen.

In der Literatur angegebene Schwellenwerte zur Unterdrückung von Melatonin in verschiedenen Wirbeltiergruppen im Verhältnis zu den Lichtintensitäten durch natürliche und künstliche Lichtquellen. Abb.: Gubisic et al., Sustainability 2019

Das Erstaunliche ist, dass schon die sehr geringen Intensitäten der Lichtglocke einer Stadt ausreichen, um bei bestimmten Wirbeltierklassen wie Fischen und Nagern die Melatoninproduktion zu unterdrücken. Von dieser Art Lichtverschmutzung sind weltweit große Areale betroffen, wie wir aus der Auswertung von Satellitendaten wissen. Denn das Licht von künstlicher Beleuchtung strahlt in den Himmel und wird an Wolken und Partikeln reflektiert, wodurch eine große Lichtglocke entsteht, die über den eigentlichen Beleuchtungsradius der Lichtquelle hinausgeht.

Wissenslücken

Bisher gibt es keine Studien zu den Folgen von Lichtverschmutzung auf die Melatoninbildung bei Reptilien und Amphibien, Langzeitfolgen sind wenig erforscht. Und insbesondere die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit sind noch nicht hinreichend verstanden.

Quelle:

Grubisic, M., Haim, A., Bhusal, P., Dominoni, D. M., Gabriel, K., Jechow, A., … & Stebelova, K. (2019). Light pollution, circadian photoreception, and melatonin in vertebrates. Sustainability, 11(22), 6400.

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