Künstliches Licht verzögert die Winterruhe von *Culex pipiens*

In Städten ist es wärmer als auf dem Land, und nachts bleibt es dort deutlich heller. Beides beeinflusst die Mücken, die das West-Nil-Virus übertragen.

Ein Versuch in Privatgärten im Raum Columbus im US-Bundesstaat Ohio verglich diese beiden Faktoren während zweier Herbstsaisons miteinander. Dabei erwies sich Licht als einflussreicher als Wärme.

Mücken, die unter gewöhnlichen Veranda- und Garagenlampen aufwuchsen, verschoben ihre Winterruhe weit über den Zeitpunkt hinaus, der allein durch die Temperatur zu erklären gewesen wäre.

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand Culex pipiens, der wichtigste Überträger des West-Nil-Virus in den Vereinigten Staaten. Das Virus infiziert jährlich Tausende Menschen.

Die meisten Infektionen bleiben zwar ohne Beschwerden, doch insbesondere bei älteren Menschen und Personen mit geschwächtem Immunsystem kann es zu schweren neurologischen Erkrankungen kommen.

So funktioniert die Winterruhe

Forschende der Ohio State University züchteten junge Mücken in Gärten im gesamten Stadtgebiet. Geleitet wurde die Arbeit von Lydia Fyie, die inzwischen an der University of Maine tätig ist.

Mit den im Herbst kürzer werdenden Tagen beginnen erwachsene Weibchen von Culex pipiens, sich auf den Winter einzustellen. Sie hören auf, nach Blutmahlzeiten zu suchen, unterbrechen ihre Fortpflanzungsentwicklung und legen Energiereserven an.

Dieser Ruhezustand wird Diapause genannt. Da Mücken in der Diapause nicht stechen, können sie keine Krankheiten übertragen.

Als verlässlichstes Signal nutzen die Insekten die Tageslänge, weil diese den jahreszeitlichen Rhythmus jedes Jahr gleich abbildet. Künstliches Licht stört dieses Signal.

Um den Winter zu überstehen, ziehen sich die Weibchen in kühle, dunkle Verstecke wie Keller oder Höhlen zurück. Fettreserven und ein geschützter Unterschlupf bringen sie bis zum Frühjahr.

Künstliches Licht und städtische Wärme

Zwei typische Merkmale des Stadtlebens wirken gleichzeitig auf dieses System ein. Straßen- und Verandabeleuchtung erhellen die Nacht, während Asphalt und Ziegel durch den städtischen Wärmeinseleffekt Wärme speichern.

Auch wärmere Herbste können dazu führen, dass Mücken länger im Jahr aktiv bleiben.

Da Licht und Temperatur die Mücken in dieselbe Richtung beeinflussen, sollte das Experiment ihre jeweiligen Auswirkungen voneinander trennen.

Frühere Labortests hatten bereits gezeigt, dass selbst schwaches Licht bei dieser Art die Diapause verzögern kann. Unklar war jedoch, ob dieser Effekt auch im Freien unter echten Leuchten in realen Gärten besteht.

Daraus kann eine Falle entstehen: Eine Mücke könnte eine helle Nacht als verlängerten Tag deuten und die Winterruhe auslassen, obwohl der Winter tatsächlich näher rückt.

Verandalampen im Freilandversuch

Das Team bat Grundstückseigentümerinnen und -eigentümer in Columbus, kleine Gehege mit Mückenlarven auf ihrem Gelände aufzustellen.

Ein Gehege wurde unter einer vorhandenen Außenleuchte platziert, ein entsprechendes Vergleichsgehege in einer dunklen Ecke desselben Gartens.

Bei den Leuchten handelte es sich um bereits vorhandene Lampen der Haushalte, überwiegend warmweiße Veranda-, Garagen- und Wegbeleuchtungen. Nachdem sich die Larven zu erwachsenen Mücken entwickelt hatten, wurden sie zur Untersuchung ins Labor zurückgebracht.

Die Forschenden maßen die Länge der Eifollikel, boten Blutmahlzeiten an und prüften, ob die Weibchen Nachwuchs erzeugen konnten.

Anhand dieser Werte ließ sich unterscheiden, welche Mücken ruhten und welche weiterhin zum Stechen bereit waren.

Der Versuchsaufbau lief in den beiden Herbstperioden 2022 und 2023 an Dutzenden Standorten in und um die Stadt. Einige Gehege fielen aus, weil Lampen versagten oder Tiere sie störten.

Helles Licht verzögerte die Diapause von Culex pipiens

Der Unterschied zwischen beiden Gruppen war deutlich. Im September gingen Mücken unter künstlichem Licht nur etwa mit einem Viertel der Rate in die Diapause wie jene, die im Dunkeln gehalten wurden.

Bei den im Dunkeln aufgezogenen Insekten spielte die Temperatur weiterhin eine Rolle: In wärmeren Gärten gingen weniger Weibchen in die Winterruhe. Unter Licht machte die Temperatur dagegen überhaupt keinen Unterschied.

Im Oktober wurde die Trennung noch ausgeprägter. Sämtliche Mücken in dunklen Gehegen befanden sich in Diapause, während 59% der beleuchteten Tiere aktiv blieben.

„Lichtverschmutzung hemmte die Überwinterungsdiapause weitaus stärker als die Temperatur“, sagte Fyie.

Selbst Licht mit einer Stärke von 0,87 Lux – ungefähr so hell wie ein sternenklarer Himmel – hielt die Insekten aktiv.

Mehr Stiche bis in den Herbst

Eine Mücke, die aktiv bleibt, hat weiterhin Gelegenheit, einen Erreger aufzunehmen und weiterzugeben.

Im September nahmen 70% der lichtausgesetzten Weibchen eine Blutmahlzeit auf, gegenüber 37% der Tiere im Dunkeln.

Die Zahl der West-Nil-Fälle sinkt gewöhnlich im Oktober und November, wenn sich die Insekten für den Winter zurückziehen. Eine spätere Nahrungssuche verlängert dieses Risikofenster.

Die Stiche sind jedoch nur ein Teil des Problems. Selbst Ende Oktober nahmen einige beleuchtete Weibchen noch Blut auf und produzierten anschließend Nachwuchs. Dadurch kommt eine weitere Generation hinzu, die bis ins Frühjahr hineinreicht.

„Je länger die Saison ist, desto mehr Generationen von Culex entstehen“, sagte Dina Fonseca, Vektorbiologin an der Rutgers University, die nicht an der Arbeit beteiligt war.

Gedimmtere Lampen helfen möglicherweise nicht

Die naheliegende Lösung wären sanftere, wärmere Leuchtmittel. Die Studie deutet jedoch in die entgegengesetzte Richtung.

Warmweißes Licht in sehr niedriger Intensität hielt die Mücken weiterhin von der Winterruhe ab. Allein die Farbe zu verändern oder die Helligkeit zu reduzieren, könnte das grundlegende Problem daher bestehen lassen.

Ein Teil der Ursache steckt im Leuchtmittel selbst. Einige warmweiße LEDs senden weiterhin Spitzen von blauem Licht aus – jenem Spektralbereich, den die meisten Insekten besonders stark wahrnehmen.

Fyies Team empfiehlt, Leuchten abzuschirmen, Zeitschaltuhren oder Bewegungsmelder einzusetzen und Brutstätten für Mücken im Garten zu verringern.

Entscheidend könnte es ebenso sein, die tägliche Brenndauer einer Lampe zu verkürzen, wie das Leuchtmittel selbst.

Was noch ungeklärt ist

Fonseca wies darauf hin, dass die untersuchten Mücken aus einer seit Langem bestehenden Laborkolonie und nicht aus der freien Natur stammten. Bei Kolonieinsekten können sich Eigenschaften über viele Generationen verändern.

„Um es wirklich eindeutig zu belegen, sollte man das mit in der Natur gefangenen Mücken durchführen“, sagte Fonseca. Wilde Culex-Mücken seien in Gefangenschaft bekanntermaßen äußerst schwierig zu halten, was solche Forschung erschwere.

Katie Westby, Vektorbiologin an der Washington University in St. Louis, betrachtet das Ergebnis als weiteren Baustein eines sich verdichtenden Gesamtbildes.

„Es gibt zunehmend Belege dafür, dass [Licht in der Nacht] eine bedeutende Kraft für die Biologie und das Verhalten von Mücken ist“, sagte Westby.

Als Nächstes sollen wild lebende Mücken über mehrere Jahre an hellen und dunklen Standorten beobachtet werden. So ließe sich außerhalb des Labors feststellen, wann ihre Winterruhe beginnt und endet.