Lichtverschmutzung verzögert die Diapause von Culex pipiens in Columbus, Ohio – Risiko fürs West-Nil-Virus

Städte sind gegenüber dem Umland nicht nur wärmer, sie bleiben nachts auch deutlich heller. Beides beeinflusst Stechmücken, die das West-Nil-Virus übertragen.

Ein Garten-Experiment in Columbus, Ohio, hat diese beiden Stadtfaktoren über zwei Herbste gezielt gegeneinander ausgespielt. Das Ergebnis: Licht wog stärker als Wärme.

Stechmücken, die unter gewöhnlichen Veranda- und Garagenlampen aufwuchsen, schoben ihre Winterruhe weit nach hinten – deutlich länger, als es sich allein über die Temperatur erklären liesse.

Im Fokus stand Culex pipiens, der wichtigste Überträger des West-Nil-Virus in den Vereinigten Staaten. Jährlich infizieren sich Tausende Menschen.

Die meisten Infektionen verlaufen zwar ohne Beschwerden, doch bei manchen Betroffenen kommt es zu schweren neurologischen Erkrankungen – insbesondere bei älteren Personen und Menschen mit geschwächtem Immunsystem.

Wie die Winterruhe funktioniert

Ein Forschungsteam der The Ohio State University zog junge Stechmücken in Gärten rund um die Stadt auf. Geleitet wurde die Arbeit von Lydia Fyie, die inzwischen an der University of Maine tätig ist.

Jeden Herbst registrieren erwachsene weibliche Culex pipiens-Mücken die kürzer werdenden Tage und stellen sich auf den Winter ein: Sie suchen kein Blut mehr, stoppen die Entwicklung ihrer Fortpflanzung und legen Energiereserven an.

Dieser Ruhezustand heisst Diapause. In der Diapause sticht eine Mücke nicht – und kann daher auch keine Krankheitserreger weitergeben.

Der wichtigste Taktgeber ist dabei die Tageslänge, weil sie die Jahreszeiten jedes Jahr auf verlässliche Weise abbildet. Künstliches Licht kann dieses Signal verfälschen.

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

Licht versus städtische Wärme

Im Stadtleben wirken zwei Dinge gleichzeitig auf dieses System: Strassenlaternen und Verandalampen hellen die Nacht auf, während Asphalt und Ziegel über den Wärmeinsel-Effekt der Stadt länger Wärme speichern.

Auch mildere Herbste können dazu führen, dass Stechmücken länger aktiv bleiben.

Weil Licht und Temperatur in die gleiche Richtung wirken, wurde das Experiment so aufgebaut, dass sich ihre Einflüsse voneinander trennen lassen.

Frühere Laborversuche hatten bereits gezeigt, dass selbst schwaches Licht die Diapause bei dieser Art hinauszögern kann. Offen blieb jedoch die Frage, ob sich dieser Effekt draussen bestätigt – unter realen Leuchten in echten Gärten.

Genau darin steckt eine mögliche Falle: Eine Mücke kann eine helle Nacht als „längeren Tag“ deuten und die Winterruhe auslassen, obwohl der Winter tatsächlich bereits näher rückt.

Verandalampen im Freien testen

Das Team bat Grundstücksbesitzerinnen und -besitzer in Columbus, kleine Gehäuse mit Stechmückenlarven im Garten aufzustellen.

Ein Gehäuse stand jeweils unter einer vorhandenen Aussenleuchte, ein zweites, passendes Gehäuse kam in eine dunkle Ecke desselben Gartens.

Verwendet wurde, was vor Ort ohnehin installiert war – überwiegend warmweisse Leuchten an Veranden, Garagen und Wegen. Nachdem aus den Larven erwachsene Tiere geworden waren, wurden die Stechmücken zurück ins Labor gebracht und dort untersucht.

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

Anhand dieser Messwerte liess sich unterscheiden, welche Tiere in Diapause waren und welche weiterhin stechbereit blieben.

Der Versuchsaufbau lief über zwei Herbste (2022 und 2023) an Dutzenden Standorten in und um die Stadt. Einige Gehäuse fielen aus, etwa wenn eine Lampe nicht mehr funktionierte oder Tiere die Aufbauten störten.

Helles Licht verzögerte die Diapause

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

Bei den in Dunkelheit aufgezogenen Tieren spielte die Temperatur weiterhin eine Rolle: In wärmeren Gärten gingen weniger Weibchen in Winterruhe. Unter Licht hingegen machte die Temperatur überhaupt keinen Unterschied.

Im Oktober zeigte sich die Trennung noch klarer. In den dunklen Gehäusen waren alle Mücken in Diapause, während unter Licht 59% aktiv blieben.

„Lichtverschmutzung war ein viel stärkerer Hemmfaktor für die Überwinterungs-Diapause als die Temperatur“, sagte Fyie.

Selbst Beleuchtung von nur 0,87 Lux – etwa so hell wie ein sternenklarer Himmel – reichte aus, um die Insekten aktiv zu halten.

Mehr Stiche bis in den Herbst

Eine Mücke, die aktiv bleibt, behält länger die Möglichkeit, einen Erreger aufzunehmen und weiterzugeben.

Im September nahmen 70% der licht-exponierten Weibchen eine Blutmahlzeit auf – gegenüber 37% der Tiere, die im Dunkeln blieben.

West-Nil-Fälle gehen üblicherweise im Oktober und November zurück, wenn die Mücken in die Winterruhe wechseln. Wenn sich die Zeit, in der Mücken noch Blut aufnehmen, nach hinten verschiebt, verlängert sich auch dieses Risiko-Zeitfenster.

Und es bleibt nicht bei den Stichen: Selbst Ende Oktober gab es unter Licht noch Weibchen, die Blut aufnahmen und anschliessend Nachwuchs produzierten. Damit kommt eine zusätzliche Generation hinzu, die bis ins Frühjahr hineinwirkt.

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

Schwächere Lampen helfen womöglich nicht

Naheliegend wäre, einfach auf weichere, wärmere Leuchtmittel umzusteigen. Die Ergebnisse deuten jedoch in eine andere Richtung.

Warmweisses Licht wirkte selbst bei sehr niedriger Intensität weiterhin gegen die Diapause. Nur die Farbe zu verändern oder die Helligkeit zu reduzieren, könnte für sich genommen das Grundproblem bestehen lassen.

Ein Teil der Ursache liegt im Inneren der Leuchtmittel: Manche warmweissen LEDs senden trotz ihres Farbtons Peaks im blauen Spektralbereich aus – genau in dem Bereich, den viele Insekten besonders gut wahrnehmen.

Fyies Team empfiehlt daher, Leuchten abzuschirmen, Zeitschaltuhren oder Bewegungsmelder zu nutzen und Brutplätze für Stechmücken im Garten zu reduzieren.

Wie lange eine Leuchte pro Nacht eingeschaltet ist, könnte dabei genauso entscheidend sein wie das Leuchtmittel selbst.

Was noch unklar ist

Fonseca wies darauf hin, dass die verwendeten Mücken aus einer langjährig gepflegten Labor-Kolonie stammten und nicht aus der Wildpopulation. Kolonietiere können sich über viele Generationen verändern.

„Um es wirklich wasserdicht zu machen, sollte man das mit feldgesammelten Mücken durchführen“, sagte Fonseca. Sie ergänzte, dass sich wilde Culex-Mücken in Gefangenschaft notorisch schlecht handhaben lassen, was solche Studien erschwert.

Katie Westby, Vektorbiologin an der Washington University in St. Louis, sieht die Resultate als weiteren Baustein in einem grösseren Gesamtbild.

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

Als nächster Schritt gilt, wildlebende Mücken an hellen und dunklen Standorten über mehrere Jahre hinweg zu beobachten. So liesse sich ausserhalb des Labors nachvollziehen, wann ihre Winterruhe beginnt und wann sie endet.