Städte sind wärmer als das Umland und bleiben nachts deutlich heller. Beide Veränderungen beeinflussen jene Stechmücken, die das West-Nil-Virus übertragen.
Ein Freilandversuch in Privatgärten im Raum Columbus im US-Bundesstaat Ohio stellte diese beiden Faktoren während zweier Herbstsaisonen gegenüber. Dabei zeigte sich, dass Licht einen stärkeren Einfluss hatte als Wärme.
Stechmücken, die unter üblichen Veranda- und Garagenleuchten aufwuchsen, verschoben ihre Winterruhe weit über den Zeitpunkt hinaus, den die Temperatur allein erwarten ließ.
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 symptomlos, doch besonders bei älteren Menschen und Personen mit geschwächtem Immunsystem kann es zu schweren neurologischen Erkrankungen kommen.
So funktioniert die Winterruhe
Ein Forschungsteam der Ohio State University zog junge Stechmücken in Gärten über das Stadtgebiet verteilt auf. Geleitet wurde die Arbeit von Lydia Fyie, die heute an der University of Maine tätig ist.
Jeden Herbst nehmen erwachsene Weibchen von Culex pipiens die kürzer werdenden Tage wahr und stellen sich auf den Winter ein. Sie hören auf, nach Blutmahlzeiten zu suchen, setzen ihre Fortpflanzungsentwicklung aus und legen Energiereserven an.
Dieser Ruhezustand wird Diapause genannt. Eine Stechmücke in Diapause sticht nicht und kann daher keine Krankheiten übertragen.
Am stärksten verlassen sich diese Insekten auf die Tageslänge, weil sie den Jahreszeiten verlässlich folgt. Künstliches Licht stört dieses Signal.
Um den Winter zu überstehen, ziehen sich die Weibchen an kühle, dunkle Orte wie Keller und Höhlen zurück. Eingelagertes Fett und ein geschütztes Versteck helfen ihnen bis zum Frühjahr.
Künstliches Licht und städtische Wärme
Zwei Merkmale des Stadtlebens wirken gleichzeitig auf dieses System ein. Straßenlaternen und Verandaleuchten erhellen die Nacht, während Asphalt und Ziegel durch den städtischen Wärmeinseleffekt Wärme speichern.
Auch wärmere Herbstmonate können Stechmücken länger im Jahr aktiv halten.
Da sowohl Licht als auch Temperatur die Stechmücken in dieselbe Richtung beeinflussen, sollte das Experiment ihre jeweiligen Effekte voneinander trennen.
Frühere Laborversuche hatten bereits gezeigt, dass selbst schwaches Licht die Diapause dieser Art verzögern kann. Offen war jedoch, ob sich dieser Effekt im Freien unter echten Leuchten in realen Gärten ebenfalls zeigt.
Diese Diskrepanz kann zur Falle werden: Eine Stechmücke könnte eine helle Nacht als Zeichen eines längeren Tages deuten und die Winterruhe auslassen, obwohl der Winter tatsächlich naht.
Verandaleuchten im Freilandversuch
Das Team bat Grundstückseigentümerinnen und -eigentümer in ganz Columbus, kleine Behälter mit Stechmückenlarven aufzustellen.
Ein Behälter wurde unter einer vorhandenen Außenleuchte platziert, ein entsprechender zweiter an einer dunklen Stelle desselben Gartens.
Verwendet wurden die bereits vorhandenen Lampen der Haushalte, überwiegend warmweiße Leuchten an Veranden, Garagen und Wegen. Sobald die Larven zu erwachsenen Stechmücken geworden waren, brachte man sie zur Untersuchung zurück ins Labor.
Die Forschenden bestimmten die Länge der Eifollikel, boten Blutmahlzeiten an und überprüften, ob die Weibchen Nachwuchs erzeugen konnten.
Anhand dieser Messwerte ließen sich ruhende Stechmücken von jenen unterscheiden, die weiterhin zum Stechen bereit waren.
Der Versuchsaufbau lief in den beiden Herbstsaisonen 2022 und 2023 in Dutzenden Gärten in und um die Stadt. Einige Behälter fielen aus der Auswertung, weil eine Leuchte nicht mehr funktionierte oder Tiere sie störten.
Helles Licht verzögerte die Winterruhe von Culex pipiens
Der Unterschied zwischen den beiden Gruppen war groß. Im September gingen Stechmücken unter Licht nur etwa mit einem Viertel der Rate jener Tiere in Diapause, 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 Beleuchtung hatte die Temperatur dagegen überhaupt keinen Einfluss.
Im Oktober war die Trennung noch deutlicher. Sämtliche Stechmücken in dunklen Behältern befanden sich in Diapause, während 59% der Tiere unter Licht aktiv blieben.
„Lichtverschmutzung hemmte die Überwinterungsdiapause wesentlich stärker als die Temperatur“, sagte Fyie.
Selbst Licht mit einer Stärke von 0,87 Lux – ungefähr so hell wie ein Sternenhimmel – hielt die Insekten aktiv.
Mehr Stiche bis in den Herbst
Eine aktiv bleibende Stechmücke behält die Möglichkeit, einen Krankheitserreger aufzunehmen und weiterzugeben.
Im September nahmen 70% der lichtausgesetzten Weibchen eine Blutmahlzeit auf, gegenüber 37% jener Tiere, die im Dunkeln blieben.
Die Zahl der West-Nil-Fälle geht üblicherweise im Oktober und November zurück, wenn sich die Insekten für den Winter zurückziehen. Eine spätere Fresssaison verlängert dieses Risikofenster.
Die Stiche sind jedoch nur ein Teil des Problems. Noch Ende Oktober nahmen einige lichtausgesetzte Weibchen Blut auf und erzeugten anschließend Nachwuchs. Dadurch kommt eine weitere Generation hinzu, die bis ins Frühjahr reicht.
„Je länger die Saison, desto mehr Generationen von Culex entstehen“, sagte Dina Fonseca, Vektorbiologin an der Rutgers University, die nicht an der Arbeit beteiligt war.
Schwächere Leuchtmittel helfen möglicherweise nicht
Als naheliegende Lösung könnten sanftere, wärmere Leuchtmittel erscheinen. Diese Studie deutet jedoch in eine andere Richtung.
Warmweißes Licht mit sehr geringer Intensität hielt die Stechmücken weiterhin von der Winterruhe ab. Allein die Lichtfarbe zu verändern oder die Helligkeit zu senken, könnte das Kernproblem daher bestehen lassen.
Ein Teil des Problems steckt im Leuchtmittel selbst. Manche warmweißen LEDs senden weiterhin Spitzen von blauem Licht aus – jenem Spektralbereich, den die meisten Insekten besonders stark wahrnehmen.
Fyes Team empfiehlt, Leuchten abzuschirmen, Zeitschaltuhren oder Bewegungsmelder einzusetzen und Brutstätten für Stechmücken im Garten zu verringern.
Die Zahl der Stunden, in denen eine Lampe pro Nacht brennt, könnte ebenso wichtig sein wie das Leuchtmittel selbst.
Was noch offen ist
Fonseca wies darauf hin, dass die untersuchten Stechmücken aus einer seit Langem bestehenden Laborzucht und nicht aus der Wildnis stammten. Zuchttiere können sich über viele Generationen hinweg verändern.
„Um das wirklich eindeutig zu klären, sollte man dies mit in der Natur gesammelten Stechmücken durchführen“, sagte Fonseca. Sie ergänzte, dass wilde Culex-Stechmücken in Gefangenschaft bekanntermaßen schwer zu handhaben seien, was solche Untersuchungen erschwere.
Katie Westby, Vektorbiologin an der Washington University in St. Louis, sieht das Ergebnis als weiteres Element eines zunehmend klareren Gesamtbildes.
„Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass [Licht in der Nacht] eine bedeutende Kraft für die Biologie und das Verhalten von Stechmücken ist“, sagte Westby.
Als nächster Schritt sollen wilde Stechmücken über mehrere Jahre hinweg an hellen und dunklen Standorten beobachtet werden. Das würde zeigen, wann ihre Winterruhe außerhalb des Labors beginnt und endet.
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