Die Nacht zum Tag machen nicht nur Menschen in Clubs oder Kneipen: Auch der großstädtische Frosch ist lange auf den Beinen und ruft die Weibchen mitten in der Nacht zur Balz auf, und die Amsel singt ihr Lied schon um zwei Uhr früh in den Ästen der Berliner Alleen. Die hell erleuchtete Großstadt bringt den Biorhythmus von Mensch und Tier ordentlich durcheinander. Leuchtreklame, Laternen und das Scheinwerferlicht von Autos verändern die Umwelt – und damit das Verhalten von Lebewesen. Die sogenannte „Lichtverschmutzung“ ist aber nur ein Aspekt des Klima- und Umweltwandels. Welche weiteren Folgen die veränderten Umweltbedingungen auf Großstadtbewohner haben, wird in einem von der Freien Universität koordinierten Forschungsverbund Berlin-Brandenburger Universitäten und Forschungseinrichtungen untersucht, der den Namen „MILIEU“ trägt.

MILIEU ist die Abkürzung für „Der Mensch im Ballungsraum unter Klima- und Umwelteinflüssen“. Das Projekt wurde vom „Center for Cluster Development“ als ein Forschungsschwerpunkt der Freien Universität ins Leben gerufen. Zurzeit erforschen 67 Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen von Meteorologie bis Medizin, wie sich der Wandel von Klima und Umwelt auf Menschen und Tiere in der Großstadt auswirkt. „Bisher wurden die Folgen des Klimawandels vor allem für Wiesen, Wälder und Äcker untersucht“, sagt Martin Wattenbach, promovierter Biologe, der das Projekt am Meteorologischen Institut der Freien Universität koordiniert, „dabei leben seit 2007 weltweit mehr Menschen in Städten als in ländlichen Siedlungen.“ Dieser Trend verstärkt sich nach Schätzungen der Vereinten Nationen, sodass im Jahr 2030 voraussichtlich rund 60 Prozent der Menschen in Städten leben werden.

In den sechs Teilbereichen des Projekts geht es um Treibhausgase und Luftqualität, um Lichtverschmutzung und Wasserwirtschaft, um Erreger, die durch Zecken übertragen werden, und um die Gesundheit des Menschen unter sich wandelnden Umweltbedingungen. Ziel ist es, ein dreidimensionales Computermodell einer Stadt am Beispiel Berlins aufzubauen: Darin simuliert werden zum Beispiel die Tier- und Pflanzenwelt des Tiergartens, die Gebäude rund um den Potsdamer Platz, Menschenmassen und Autos. Durch die virtuelle Stadt läuft Durchschnittsmensch Alexander: Er ist 49 Jahre alt, 1,74 groß und wiegt 74 Kilo. Wenn Martin Wattenbach Außentemperatur und Feinstaubbelastung in das Modell eingibt, kann er sehen, wie sich Alexanders Körpertemperatur und sein Wohlbefinden beispielsweise nach einer zweiwöchigen Hitzeperiode im Sommer verändern. „Ist das Modell einmal fertig, lässt sich daraus schließen, wie sich der Klimawandel auf die Gesundheit des Menschen auswirkt und wie man mögliche negative Einflüsse minimieren kann.“

Genau damit beschäftigen sich Wissenschaftler im Teilprojekt „Climate Change and Human Health“. „Die Folgen des Klimawandels in Städten für die menschliche Gesundheit haben sich bereits in den schweren Hitzeperioden der vergangenen Jahre gezeigt, in denen vor allem alte Menschen in Metropolen gestorben sind“, sagt Hanns-Christian Gunga, Professor am Zentrum für Weltraummedizin der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Um zu sehen, wie sich Temperatur und andere Umwelteinflüsse auf den menschlichen Körper auswirken, hat Alexander Stahn, Leistungsphysiologe und Leiter des Projekts, bereits sechs Probanden auf verschiedenen Wegen durch Berlin geschickt. An ihrem Körper trugen sie Sensoren, die zur Überwachung der körperlichen Fitness auch bei Astronauten eingesetzt werden. Gemessen wurden Herzfrequenz und Körpertemperatur der Testpersonen, während andere Sensoren zusätzlich die Außentemperatur, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung in Berlin aufzeichneten. Die Routen hatten Mitarbeiter der Arbeitsgruppe von Professor Gerhard Braun am Institut für Geografie der Freien Universität mittels GPS festgelegt, dem satellitengesteuerten globalen Navigationssystem. Mit den Daten, die die Probanden gesammelt haben, wird zunächst der virtuelle Alexander gefüttert, der so zu einem echten Berliner heranwächst – und später dabei helfen soll, Krankheits- und Todesfälle im wirklichen Leben zu verringern.

In dem Projektteil „The Dark Side of Light Pollution“ gehen unter anderem Meteorologen, Mediziner, Biologen und Stadtplaner den schädlichen Auswirkungen von „Lichtverschmutzung“ auf den Grund. Physiker der Freien Universität entwickeln hierfür sensible Messgeräte – sogenannte Spektrometer – mit deren Hilfe sie die räumliche Verteilung des Lichts in der Atmosphäre messen und untersuchen können: „Für uns ist interessant, wie sich das nächtliche Licht spektral beziehungsweise farblich zusammensetzt und wie es sich zeitlich verändert, weil wir damit sehen können, wie sich die Spektralbereiche verschiedener Lichtquellen überlagern und wie stark die Lichtverschmutzung letztendlich ist“, erklärt Jürgen Fischer, Professor am Institut für Weltraumwissenschaften. Die Physiker messen das nächtliche Lichtspektrum vom Boden aus und per Flugzeug aus der Luft.

Im selben Projekt untersucht Franz Hölker die negativen Auswirkungen auf das Ökosystem. Der promovierte Biologe forscht am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin und ist Privatdozent am Institut für Biologie der Freien Universität. „Oft sitzen Menschen stundenlang in einem Büro mit künstlichem Licht, dann kommen sie nach Hause in eine helle Wohnung“, sagt Hölker, „es spielt für Großstadtmenschen keine Rolle, ob es draußen dunkel ist, denn solange drinnen das Licht brennt, ist es für sie Tag, und es fehlt das Signal an den Körper, das sagt: Jetzt ist es Nacht.“ Diese Ignoranz der natürlichen Tag-Nacht-Verhältnisse hat nicht nur Müdigkeit zur Folge, auch Herz-Kreislaufsystem und Stoffwechsel können langfristig Schaden nehmen. Mit seinen Kollegen möchte Hölker Schwellenwerte für die Lichtverschmutzung ermitteln, aus denen sich Richtwerte für die optimale Beleuchtung ableiten lassen. Während Menschen mithilfe der Beleuchtung wissentlich die Nacht zum Tag machen, können Insekten und Nachtfalter Tag und Nacht in der hell erleuchteten Großstadt nicht mehr voneinander unterscheiden: „Diese Tiere halten die Straßenlaternen für den Mond, sie schwirren um die Lichtquelle herum und landen darauf“, erklärt Hölker. Die vermeintliche „Mondlandung“ endet für die Insekten oft tödlich, denn so sind sie ein gefundenes Fressen für Spinnen und Fledermäuse, die sich vor allem von Insekten ernähren.

Um Spinnentiere – genauer gesagt um Zecken und die Erreger, die sie übertragen – geht es auch in der Forschungskette „Vector-borne Diseases in an Urban Environment“. „Anders als manche glauben, lauern Zecken nicht nur im Wald und im Berliner Umland, sondern auch in innerstädtischen Parks, Alleen und sogar in Hinterhöfen“, sagt Dania Richter, promovierte Wissenschaftlerin an der Charité – Universitätsmedizin Berlin. In dem Forschungsprojekt sollen die natürlichen Lebenszyklen von Zecken und den von ihnen übertragenen Erregern in Großstädten erkundet werden sowie deren Abhängigkeit von Umweltfaktoren. In den nächsten Jahren wollen die Wissenschaftler Zecken in Berlin einsammeln und an den Fundstellen Mikroklima-Stationen errichten. Die damit gewonnenen Daten sollen zeigen, welche Umweltfaktoren bestimmte Gebiete in der Stadt besonders attraktiv für Zecken und ihre Wirte machen.

Die nachhaltige Wasserbewirtschaftung von Großstädten steht im Mittelpunkt des Teilprojekts „Sustainable Water Management, Land Use and Ecology“. In Städten wird Wasser vor allem von Industrie- und Energiekonzernen stark genutzt. „Diese intensive wirtschaftliche Nutzung von Wasser in urbanen Räumen ist vielschichtig mit dem Wasserkreislauf in Städten und den angrenzenden ländlichen Randgebieten verknüpft“, sagt Torsten Liedholz, promovierter Hydrogeologe an der Freien Universität. Das sich verändernde Klima habe zur Folge, dass Wasser schneller verdunste und sich sowohl Intensität als auch Zeitpunkt von Niederschlägen veränderten: Die Grundwasserstände würden deshalb weiter sinken. „Dies kann in einzelnen Regionen zu einem Trockenfallen von Oberflächengewässern führen“, sagt Liedholz. Ziel des Projekts ist es, auf Grundlage der Forschungsergebnisse ein Konzept zu entwickeln, das eine dem Klimawandel und den sich ändernden Umwelteinflüssen angepasste Land- und Wasserwirtschaft in der Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg ermöglicht.

„Air Quality in Cities“ heißt ein weiteres Projekt, das den Einfluss des Klimawandels auf die Luftqualität in der Großstadt mit Schwerpunkt auf Feinstaubbelastung, Ozon und Stickoxiden untersucht. Denn Großstädte und Ballungsräume wie Berlin-Brandenburg sind wesentlich für die von Menschen verursachten Schadstoff-Emissionen verantwortlich: vor allem für solche, die zur Luftverschmutzung und Veränderung des Klimas beitragen. Die Wissenschaftler arbeiten mit einem numerischen Computermodell, das die Konzentration von Schadstoffen in der Region Berlin-Brandenburg berechnet. Mit den Daten, die bei den Messungen gesammelt werden, soll simuliert werden, wie sich die Luftverschmutzung auf den virtuellen Berliner Alexander auswirkt – und im nächsten Schritt auf die realen Menschen.

Treibhausgase werden gesondert behandelt: Im Teilprojekt „Greenhouse Gases in Berlin“ möchten Forscher ein Kohlenstoffkreislauf-Modell entwickeln, mit dem der Treibhausgas-Haushalt von Berlin erfasst werden kann. So wollen die Wissenschaftler herausfinden, welche Parameter verändert werden müssen, um die Treibhausgasbilanz Berlins zu optimieren. Städtische Treibhausgase entstehen hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in der Industrie, zur Energiegewinnung und durch den Verkehr. Doch auch durch die Müll- und Abwasserbehandlung werden Treibhausgase erzeugt. Allerdings können Städte Treibhausgase, insbesondere Kohlendioxid, auch durch ihre Grünflächen, Gebäude und ihre Mülldeponien aufnehmen und speichern.

Grünflächen in der Stadt sind übrigens für alle Teilprojekte ein Schwerpunkt – und das nicht nur, weil der Tiergarten Berlins „grüne Lunge“ ist. Pflanzen und Bäume können nämlich nicht nur Kohlendioxid aufnehmen und somit die Treibhausgasbilanz verbessern, sondern gleichzeitig das gesamte Klima in der Stadt. „Dieser positive Einfluss auf das Stadtklima ist ein Ergebnis der Verdunstung von Wasser über die Blätter, die wie eine natürliche Klimaanlage wirken“, sagt Projekt-Koordinator Martin Wattenbach. Um diese Funktion zu erhalten, brauchen die Pflanzen genügend Wasser und eine kluge Wasserwirtschaft. In ausreichend bewässerten Grünanlagen fühlen sich allerdings auch Zecken richtig wohl, in trockenen Lebensräumen sind sie nicht gern zuhause. Auch Pflanzenpollen tummeln sich in Grünanlagen, etwa die von der Beifuß-Ambrosie – sie lösen bei vielen Menschen Allergien aus und sind Teil der Luftverschmutzung.

Im MILIEU-Projekt sollen Strategien entwickelt werden, wie Grünflächen in Zeiten des Klimawandels ihr volles Potenzial entfalten und wie sie Menschen und Tieren einen gesunden Lebensraum bieten können: indem sie Treibhausgase reduzieren, ein gutes Klima erzeugen, die Luftverschmutzung minimieren und dabei nicht zu viele Zecken beherbergen.