Die Einwirkung von blauem Licht führt bei Fischen zu Verhaltens- und genetischen Veränderungen

Zusammenfassung: Künstliches Licht in der Nacht, insbesondere blaues Licht, stört das Verhalten der Fische und beeinträchtigt ihre Jungen. Bereits nach wenigen Nächten, in denen sie blauem Licht ausgesetzt waren, zeigten die Zebrafische angstähnliche Verhaltensweisen, wie z. B. vermindertes Schwimmen und Umarmen an Wänden, und ihre Jungen zeigten eine verminderte Aktivität, obwohl sie nie dem Licht ausgesetzt waren.

Die Studie zeigt, wie blaues Licht den Tagesrhythmus bei Tieren stört und langfristige Auswirkungen auf die Umwelt haben kann. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, die Blaulichtverschmutzung in der Nähe von Tierlebensräumen zu reduzieren.

Wichtige Fakten:

• Blaulichtverschmutzung führt bei Fischen bereits nach fünf Tagen zu angstähnlichen Verhaltensweisen.
• Untersuchungen haben gezeigt, dass Fische, die ALAN ausgesetzt waren, Nachkommen mit geringerer Aktivität zur Welt brachten.
• Eine Verringerung der Wellenlänge des blauen Lichts in Tierlebensräumen kann diese Auswirkungen abmildern.

Quelle: Max-Planck-Institut

Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass Lichtverschmutzung – insbesondere Licht im blauen Spektrum – das Verhalten von Fischen bereits nach wenigen Nächten verändern und Auswirkungen auf ihre Jungen haben kann.

Das Team untersuchte, wie weibliche Zebrafische reagieren, wenn sie nachts künstlichem Licht, bekannt als ALAN, ausgesetzt werden, das als Hauptquelle der Lichtverschmutzung weltweit gilt.

Die Fische wurden neun Nächte lang blauem Licht unterschiedlicher Wellenlänge ausgesetzt, was dazu führte, dass ihre Schwimmgeschwindigkeit abnahm, sie zusammenklebten und mehr Zeit in der Nähe der Beckenwand verbrachten. Diese angstähnlichen Verhaltensweisen wurden bei Fischen bei allen Lichtwellenlängen beobachtet, kurzwelliges Licht im blauen Spektrum verursachte jedoch die schnellsten und stärksten Veränderungen.

Die Ergebnisse zeigen auch, dass Lichtverschmutzung langfristige Auswirkungen haben kann: Babys von Müttern, die Licht ausgesetzt waren, schwammen weniger, obwohl sie nie Licht ausgesetzt waren.

Die Studie wurde von Wissenschaftlern des Instituts für Aquatische Biologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie (MPI-AB) durchgeführt.

Künstliche Beleuchtung in der Nacht verschmutzt die Umwelt, indem sie Orte beleuchtet, die sonst nachts dunkel wären. Künstliche Beleuchtung gibt es im Freien durch Lichter, die Straßen, Gebäude und Industriegebiete die ganze Nacht über beleuchten; Im Inneren gibt es künstliche Beleuchtung durch Geräte, die unsere Aufmerksamkeit bis zum Abend auf sich zieht.

Es ist bekannt, dass ALAN die meisten lebenden Organismen beeinflusst, indem es die natürlichen Rhythmen biologischer Prozesse stört, die durch Hell-Dunkel-Zyklen koordiniert werden.

„Schlaf ist einer der Schlüsselprozesse bei Tieren, der durch ALAN gestört wird, daher waren wir neugierig, was dies für ihre Fähigkeit bedeutet, ihr Leben zu meistern“, sagt Wei Wei Li, Erstautor der Studie, der als Doktorand arbeitete am MPI-AB: „Mit anderen Worten: Was bedeutet das für ihr Verhalten?“

„Die Lichtstärken, die wir in unserer Studie verwendet haben, waren identisch mit den Lichtstärken, die nachts von vielen der Quellen, die wir im Freien aufstellen, tatsächlich auf die Behausungen der Tiere scheinen. Wir fanden sehr starke und ausgeprägte negative Auswirkungen auf das Verhalten der Fische und ihrer Jungen.“ nach nur wenigen sonnigen Nächten.“

Gefahren von blauem Licht

Da bekannt ist, dass ALAN bei Menschen durch die Einwirkung von Licht im blauen Spektrum negative Auswirkungen hat, wollte das Team wissen, ob sich unterschiedliche Wellenlängen auch unterschiedlich auf das Verhalten von Fischen auswirken.

Sie setzten weibliche Zebrafische über Nacht Licht in zehn Lichtregimen aus: neun verschiedene Wellenlängen im gesamten sichtbaren Spektrum plus weißes Licht. Die Beleuchtung wurde auf 20 Lux eingestellt, was der Intensität der Straßenbeleuchtung entspricht, die aus der Ferne sichtbar ist, und der gleichen Intensität, der Tiere im Freien ausgesetzt wären.

Die Forscher fanden heraus, dass die Fische nach acht Nächten, in denen sie blauem Licht aller Wellenlängen ausgesetzt waren, weniger schwammen, näher zusammenrückten und mehr Zeit in der Nähe der Aquariumwand verbrachten, ein Verhalten, das als „Taxi-Seeking“ oder „Wall-Hugging“ bekannt ist. Dies ist ein Indikator für die Angst der Tiere. Die Wirkung von blauem Licht ist jedoch bereits nach fünf Tagen Einwirkung von blauem Licht sichtbar, wobei Licht bei 470 nm die stärkste Wirkung von allen hat.

„Dies steht im Einklang mit dem, was beim Menschen bekannt ist, nämlich dass die Einwirkung von blauem Licht durch unsere elektronischen Bildschirme den größten Einfluss auf unseren Schlaf und vielleicht auch auf andere physiologische Zyklen hat“, sagt Co-Autor Anish Bose, der die Arbeit während seiner Zeit am MPI durchgeführt hat. AB.

Ziel der Studie war es nicht, einen bestimmten Mechanismus aufzudecken, aber die Autoren spekulieren, dass Schlafentzug für die Muster in ihren Daten verantwortlich sein könnte. Ihre Feststellung, dass sich Verhaltensänderungen erst nach fünf oder acht Nächten der AVN-Exposition und nicht sofort bemerkbar machen, kann durch Schlafmangel erklärt werden.

„Die Fische konnten viele Nächte wach bleiben, aber nach vielen Nächten mit Schlafstörungen holten sie schließlich auf“, erklärt Bussey, der heute als Forscher an der schwedischen Universität für Agrarwissenschaften arbeitet.

Langfristige Veränderungen

Die Studie ergab auch, dass die Auswirkungen der Lichtverschmutzung nicht beim Einzelnen endeten, sondern auf Kinder übertragen wurden. Nachdem sie natürlichem Licht ausgesetzt worden waren, konnten sich die weiblichen Zebrafische fortpflanzen und das Team zog ihre Jungen unter natürlichen Lichtbedingungen auf.

Nach 15 Tagen testeten die Forscher das Schwimmverhalten der Larven mithilfe einer speziellen automatisierten Tracking-Software, die das Aktivitätsniveau junger Fische messen sollte. Welpen von Müttern, die Licht ausgesetzt waren, zeigten tagsüber eine eingeschränkte Bewegung, obwohl sie nachts keinem Licht ausgesetzt waren.

„Wir haben herausgefunden, dass Lichtverschmutzung das natürliche Verhalten von Fischen stört und diese Störung Auswirkungen auf Fitness und Leistung haben kann“, sagt Ming Duan, Endautor der Studie vom Institut für Aquatische Biologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

Um diese Folgen des blauen Lichts auf Wildtiere abzumildern, ist es laut den Autoren notwendig, dem von menschlichen Quellen emittierten Licht besondere Aufmerksamkeit zu schenken. „Viele der Orte, die wir nachts beleuchten, liegen in der Nähe von Tierlebensräumen“, fügt Duane hinzu. „Das Beste, was wir tun können, ist, den Einsatz von Lichtquellen mit blauer Wellenlänge dort zu reduzieren, wo Tiere versuchen zu schlafen.“

Über Neuigkeiten aus der Genetik- und Lichtverschmutzungsforschung

Autor: Carla Avolio
Quelle: Max-Planck-Institut
Kommunikation: Carla Avolio – Max-Planck-Institut
Bild: Bild entnommen aus Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Der Zugang ist offen.
„Verhaltens- und Fortpflanzungseffekte von künstlichem Licht in der Nacht (ALAN) unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung bei Zebrafischen (Danio rerio)„Von Wei Wei Li et al.“ Makroökologie

eine Zusammenfassung

Verhaltens- und Fortpflanzungseffekte von künstlichem Licht in der Nacht (ALAN) unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung bei Zebrafischen (Danio rerio)

Künstliches Licht in der Nacht kann das normale Verhalten, die Physiologie und den Tagesrhythmus der ihm ausgesetzten Organismen stören und stellt daher ein großes und weit verbreitetes Umweltproblem dar.

ALAN umfasst typischerweise ein breites Spektrum an Wellenlängen, und unterschiedliche Wellenlängen haben unterschiedliche Auswirkungen auf die zirkadianen Uhren.

Bei den bisher untersuchten Tieren waren kurze und mittlere Wellenlängen in hohem Maße an der Synchronisation und Synchronisierung beteiligt, aber wir wissen immer noch nur unzureichend, wie sich unterschiedliche Wellenlängen auf das Verhalten auswirken, wenn Tiere dem ANS ausgesetzt sind, und insbesondere, ob einige Wellenlängen übermäßig schädlich sind. proportional.

Dieses Experiment untersuchte die direkten und generationsübergreifenden Auswirkungen von 10 verschiedenen Wellenlängenbehandlungen von ALAN auf das Verhalten von Zebrafischen (Danio rerio), einem täglich aktiven Modellorganismus.

Über einen Zeitraum von 10 Tagen wurden weibliche Zebrafische entweder einer monochromatischen Wellenlänge, ALAN-Weißlicht oder einer Kontrollbehandlung ausgesetzt, und die individuellen Auswirkungen jeder Behandlung auf Fortbewegung und angstähnliches Verhalten wurden sowohl bei Einzelfischen als auch bei Fischen in Gruppen untersucht.

Wir fanden heraus, dass der stärkste Effekt bei kurzen Wellenlängen (365 bis 470 nm) auftrat, wo Einzelpersonen und Zebrafischgruppen nach weniger Nächten mit ALAN-Exposition ein angstähnlicheres Verhalten zeigten als bei anderen Wellenlängen.

Darüber hinaus zeigten F1-Nachkommen von Müttern, die ALAN ausgesetzt waren, unabhängig von der Spektralbehandlung weniger häufige Bewegungen und kürzere Bewegungsdistanzen, obwohl sie nie ALAN ausgesetzt waren.

Unsere Ergebnisse unterstreichen das spezifische und breite Potenzial von ALAN bei der Verursachung von Bewegungsstörungen bei erwachsenen und jugendlichen Zebrafischen.