Pflanzen haben ein Inneres circadiane Uhr das ihre Entwicklung und Physiologie beeinflusst. Diese Uhr wird morgens von der aufgehenden Sonne zurückgesetzt, aber Straßenlaternen haben in den letzten Jahrhunderten die Dunkelheit in städtischen Gebieten verbannt. In jüngerer Zeit ist das gelbe Leuchten von Natriumlampen energieeffizienteren LEDs gewichen. Diese LEDs strahlen jedoch eine andere Art von Licht aus, mit einer Spitze im roten und blauen Teil des Spektrums, perfekt für die Photosynthese. Ermes Lo Piccolo und Kollegen haben nachgeforscht welche Wirkung diese Lichter auf Stadtbäume hatten. Sie haben herausgefunden, dass es bei einigen Arten durch die längere Verfügbarkeit von Licht sogar gelungen ist, ihre Winterruhe zu verzögern.
Das Team kaufte fünfzehn Linden (Tilia × phatyphyllos) und fünfzehn Platanen (Platanus × Acerifolia) aus einer Gärtnerei und züchtete sie dann an der Universität Pisa weiter. Die Bäume wurden mit fünf Bäumen pro Licht gepflanzt, mit zwei Lichtintensitäten und einer Kontrollgruppe.
Nachts wirkte sich die Straßenlaternenbeleuchtung stark auf die Netto-Photosyntheserate aus. Die Nettowerte der Photosyntheserate waren für Bäume beider Arten sowohl in der Gruppe mit niedriger als auch mit hoher Beleuchtung positiv. Nur die jungen Aprilblätter hatten eine negative Photosyntheserate, die immer noch höher war als die Blätter in der Kontrollgruppe. Die Botaniker stellten mithilfe von Gasaustauschanalysen sicher, dass die Blätter Kohlendioxid für die Photosynthese nutzten. Sie fanden auch heraus, dass die beleuchteten Bäume einen höheren Chlorophyllgehalt in ihren Blättern hatten. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass diese ausgedehnte Nachtarbeit am Morgen Folgen hatte.
Für einige Aspekte könnte die Wirkung von Straßenlaternen auf Pflanzen als kontinuierliche Lichtbehandlung angesehen werden. Viele Studien zu den Auswirkungen einer kontinuierlichen Lichtbehandlung auf Pflanzen ergaben, dass die Verlängerung des CO2 Assimilationsprozess in der Nacht könnte Störungen im pflanzlichen Photosyntheseapparat hervorrufen … In unserem Experiment hatten beide Baumarten in den Gruppen −300 und −700 niedrigere Pn [Netto-Photosyntheserate]-Werte bei Sonnenaufgang als die Bäume in den Kontrollgruppen, insbesondere während des Sommers (vollständig entfaltete Blätter), und dieser Trend war bei [Linden]-Bäumen deutlicher als bei [Platanen]-Bäumen unter Straßenlaternenbeleuchtung. Das Pn Der Wert nahm wegen biochemischer Einschränkungen ab (wie durch die Abnahme der scheinbaren Carboxylierungseffizienz Pn/Ci Werte) anstelle von Stomata-Einschränkungen (keine signifikanten oder minimalen Unterschiede zwischen Bäumen in der –300/–700- und Kontrollgruppe).
Lo Piccolo et al. 2023.
Lo Piccolo und Kollegen haben vorgeschlagen, dass die Beleuchtung von Straßenlaternen die Lichtsammelkapazität von Pflanzen in den frühen Stunden des Tages aufgrund einer Beeinträchtigung der PSII/PSI-Elektronentransportrate negativ beeinflussen könnte.
Ein weiteres Problem für die Blätter ist die Ernährung. Blätter produzieren Zucker, aber auch Stärke, wenn die Kohlendioxid-Assimilation mehr Kohlenstoff bringt, als das Blatt durch die Zuckerbiosynthese verarbeiten kann. Während der Nacht wird die Stärke aufgebraucht, um bis zum nächsten Morgen Kohlenstoff für den Stoffwechsel und das Wachstum bereitzustellen. Die nächtliche Photosynthese verändert das chemische Gleichgewicht zwischen Zucker und Stärke und unterbricht die zirkadianen Zyklen.
Der Wechsel vom Sommer zum Winter bringt kälteres Wetter; Früher brachte es auch weniger Licht. Die vordringenden Sonnenuntergänge bedeuteten, dass das Licht ein ausgezeichneter Indikator für die Jahreszeit war und so als Auslöser für die Winterruhe fungierte. Was passiert, wenn Sie mit künstlichen Sonnen leben?
Lo Piccolo und Kollegen stellten fest, dass sich Linden immer noch auf den Winter vorbereiteten, die Platanen jedoch nicht. Stattdessen könnten sie bis zu zwei Monate später aktiv sein und immer noch Triebe bilden.
Die Ergebnisse zeigen, dass es konsistente und artspezifische Reaktionen auf künstliches Licht gibt. Der Wechsel von Natrium zu LED könnte die Reaktionen von Bäumen verändern. Die Veränderung des Lichts könnte eine weitere Herausforderung für Bäume sein und einen plötzlichen Schock für Pflanzen auslösen, die bereits mit dem schleichenden Klimawandel fertig werden.
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Lo Piccolo, E., Lauria, G., Guidi, L., Remorini, D., Massai, R. und Landi, M. (2023) „Licht auf die Wirkung von LED-Straßenlaternen auf Bäumen im urbanen Raum: Freund oder Feind?" Die Wissenschaft der gesamten Umwelt, 865(161200), p. 161200. Erhältlich unter: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161200.
