Lichtstress

Lichtstress bezeichnet physiologischen und biologischen Stress, der durch zu hohe oder ungünstig zusammengesetzte Lichtbedingungen entsteht. Er tritt vor allem bei lichtabhängigen Organismen wie Pflanzen, Algen und photosynthetisch aktiven Mikroorganismen auf, kann aber auch bei Tieren durch circadiane Störungen oder phototoxische Belastung auftreten.

Ursachen sind hohe Lichtintensitäten, schnelle Lichtwechsel, Geeignetheit des Lichtspektrums (z. B. viel Blau- oder UV-Anteil), sowie begleitende Umweltfaktoren wie Temperatur, Feuchte oder Trockenstress. In Pflanzen führt Lichtstress oft zu einer Überlastung der Lichtreaktionen der Photosynthese, Photoinhibition und zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, die Zellen schädigen können.

Wesentliche Mechanismen umfassen die übermäßige Anregung der Photosysteme, Schäden am D1-Protein des Photosystems II, ROS-Erzeugung, Lipid- und DNA-Schäden. Als Antwort wird häufig non-photochemical quenching (NPQ) aktiviert, antioxidative Abwehrsysteme hochgefahren und Schutzpigmente wie Carotinoide gebildet. Signalwege steuern außerdem Proteinsynthese, Reparaturprozesse und Anpassungen der Lichtkomponenten.

Auswirkungen von Lichtstress reichen von reduzierter Photosyntheseleistung und Wachstumshemmung bis zu Blattschäden und verminderter Ausbeute in Pflanzen. Tiere können durch disruptive Lichtmaktationen Schlaf-Wach-Rhythmen beeinträchtigt bekommen.

Maßnahmen zur Minderung umfassen Lichtakklimatisierung, Schatten- oder Diffusvorgaben, Anpassung der Beleuchtung in Gewächshäusern (z. B. diffuses Licht, spektral kontrollierte LED-Beleuchtung) sowie zeitliche Steuerung von Lichtintensität und Dauer. Die Überwachung erfolgt oft über Chlorophyllfluoreszenzparameter (z. B. Fv/Fm, NPQ) und ROS-Indizes.