Menschen und tagaktive Tiere brauchen die Dunkelheit zum Schlafen, Astronomen zur Beobachtung des Sternenhimmels und Glühwürmchen für die Fortpflanzung. Doch die Dunkelheit ist gerade im Bereich der Großstädte kaum noch vorhanden.
Die Folgen für Umwelt und Arten sind vielfältig, denn der regelmäßige Rhythmus der natürlichen Lichtverhältnisse von Tag und Nacht ist evolutionsbiologisch auf Zellebene in so gut wie allen Organismen und Ökosystemen eingraviert. So werden durch die fortschreitende Aufhellung der nächtlichen Umgebung und der Zerschneidung oder dem Verlust von Dunkelräumen alle heimischen Arten unmittelbar beeinflusst.
Tiere richten Zeiten der Nahrungssuche, der Ruhephasen und der Fortpflanzung nach dem natürlichen Ablauf der hellen und dunklen Tagesrhythmen aus. 30% aller Wirbeltiere und mehr als 60% aller Wirbellosen sind nachtaktiv und daher direkt von Lichtverschmutzung betroffen.
Nicht nur der direkte Einfluss einer einzelnen Lichtquelle (z.B. Straßenlaternen, Industrie- und Hausbeleuchtung) ist dabei maßgeblich, sondern auch die großflächigen Lichtglocken über den Städten, die die Folge einer „ungebremsten“ nächtlichen Beleuchtung sind.
Einzelne Lichtquellen bewirken schnell Verhaltensänderungen (z.B. Desorientierung, Anlockung oder Abschreckung). So wurde beobachtet, dass Vögel, die auf ihren Zügen einem Sternenkompass folgen oftmals an beleuchteten Gebäuden verenden. Offenbar werden sie durch künstliche Lichtquellen von ihrem Kurs abgebracht (so geschehen am sog. „Posttower“ in Bonn oder am „Bayer-Kreuz“ in Leverkusen). Bereits aus früheren Jahren gibt es zeitgenössische Darstellungen, die Vogelschlag an Leuchttürmen zeigen. Dieser Zusammenhang zwischen Vogelflug und Licht ist folglich schon lange Zeit bekannt.
Auch die für die Ökosysteme so wichtigen Insekten werden durch künstliches Licht massiv beeinträchtigt. Diese werden v.a. durch sog. „kaltweißes“ Licht angezogen und verenden an falsch installieren Beleuchtungsanlagen. In Folge fehlen sie in der nachfolgenden Nahrungskette (z.B. bei Vögeln oder Fledermäusen) oder zur wichtigen Bestäubung von Nutzpflanzen. Bei 8-9 Millionen Straßenlaternen werden hier Unmengen von Insekten dem natürlichen Kreislauf entzogen. Ökosysteme gelangen dabei langsam aus dem Gleichgewicht, auch weil die Natur durch das Fehlen der Insekten artenärmer wird – mit allen Folgen.
Forschungen an Gewässern haben bewiesen, dass städtische Beleuchtung und Lichtglocken Wanderfischarten und die täglichen Wanderungen des Zooplanktons stören.
Der größte Teil der geschützten Tiere ist nachtaktiv. Ihr Habitat ist nur dann gesund, wenn in der Nacht nur die natürlichen Lichtstärken vorherrschen. Erreicht der Taghimmel bis zu 128.000 Lux, so sind es bei Vollmond nur noch 0,3 Lux und bei Neumond sogar unter 0,0001 Lux. Nach diesen Lichtstärken hat sich das Leben auf der Erde entwickelt. Jedes künstliche Licht ist also eine Unterbrechung dieses grundlegendsten Rhythmus der Natur und damit ein Stressfaktor für jedes Lebewesen.
- Mehr als die Hälfte der Arten ist nachtaktiv. Durch künstliches Licht werden ihre nächtlichen Lebensräume verkleinert, zerstört oder anderweitig beeinträchtigt. Hiervon sind auch die tagaktiven Arten betroffen.
- Dämmerungs- und nachtaktive Insekten (z. B. Nachtfalter) werden insbesondere von Lichtquellen mit hohen Blauanteilen angezogen. Häufig verenden sie an den Lichtquellen durch Erhitzung oder indem sie nicht mehr entweichen können. Noch gravierender ist, dass durch das Licht ihre Fortpflanzungsaktivität gestört wird und keine Vermehrung mehr stattfindet. Auch ihre Funktion etwa als Bestäuber stellen sie ein.
- Singvögel werden in hell erleuchteten Städten zur Änderung ihrer Aktivitätsphasen und ihres Brutgeschäfts gezwungen. Vögel meiden beispielsweise Bäume als Brut- oder Schlafplätze, wenn diese nachts angestrahlt werden. Zugvögel werden von ihren Flugrouten abgelenkt oder stoßen mit beleuchteten Bauwerken zusammen. Auch Himmelsstrahler tragen zum Tod von Zugvögeln bei.
- Künstliches Licht zwingt Fledermäuse zu energiezehrenden Umwegen oder vertreibt sie aus ihren Lebensräumen. So werden etwa historische Bauwerke von Fledermäusen als Lebensraum aufgegeben, wenn sie angestrahlt werden. Manche Fledermaus-Arten hindert dies am Ausfliegen.