In den letzten Jahren ist das Bewusstsein für die Thematik der zunehmenden Lichtverschmutzung weltweit und auch in Deutschland gestiegen. Mittlerweile befassen sich nicht mehr nur Astronom:innen und Biolog:innen mit den Auswirkungen der künstlichen Nachthelligkeit. Auch Beleuchtungsplanung, Stadtverwaltung und Politik suchen nach Wegen, der Problematik zu begegnen. Die Landschaftsplanung als Fachplanung des Naturschutzes in Deutschland hat die Aufgabe, Natur und Landschaft sowie Auswirkungen anthropogener Aktivitäten auf diese zu analysieren und zu bewerten. Künstliche Beleuchtung bewirkt nach aktuellen Forschungen negative Effekte insbesondere auf die Schutzgüter Arten und Biotope sowie Landschaftsgestalt und Erholung. An Lichtquellen aufgrund von Hitze und Erschöpfung sterbende Insekten, Fledermäuse, die am Ausflug aus ihren Quartieren gehindert werden, ein erhöhtes Krebsrisiko für den Menschen oder die Behinderung von Wissenschaft und Forschung der Astronomie sind nur einige Beispiele für negative Auswirkungen. Für die Analyse und Bewertung solcher Belastungen im Rahmen der Landschaftsplanung fehlen jedoch methodische Ansätze. Die Entwicklung ebenjener wird durch die Komplexität der Thematik sowie die Bandbreite an beteiligten Fachbereichen und Akteur:innen erschwert. Darüber hinaus fehlen belastbare Grenzwerte aufgrund mangelnder Forschung. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung eines methodischen Ansatzes, der es ermöglicht, Auswirkungen von Beleuchtung auf Natur und Landschaft im Rahmen der kommunalen Landschaftsplanung zu ermitteln und adäquate Maßnahmen anzusetzen. Konkret wird dabei die Fragen behandelt, wie sich Lichtbelastungen für die betroffenen Schutzgüter der Landschaftsplanung ermitteln, räumlich verorten und mittels Maßnahmen verhindern, mindern oder beseitigen lassen. Der Ablauf der Methodik gliedert sich in die drei Schritte: A - Analyse der Beleuchtungssituation, B - Bewertung der Lichtbelastung für Arten und Biotope und C - Bewertung der Lichtbelastung für Landschaftsgestalt und Erholung. Die entwickelte Methodik wird in ArcGIS Pro durchgeführt, nutzt leicht zugängliche Datengrundlagen und erfordert kein komplexes Zusatzwissen des/der Planers:in zum Thema ‚Licht‘. Ein Handlungsleitfaden am Ende der Arbeit ermöglicht eine schnelle Übersicht und eine einfache Durchführung der einzelnen Schritte.:1 Einleitung Teil I Grundlagen 2 Planungskontext Deutschland 2.1 Das Planungssystem 2.2 Betrachtungsgegenstand der Landschaftsplanung 2.2.1 Definitionen von ‚Umwelt‘, ‚Natur‘ und ‚Landschaft‘ 2.2.2 Das Konzept der Schutzgüter 2.2.3 Das Schutzgut Arten und Biotope 2.2.4 Das Schutzgut Landschaftsgestalt und Erholung 2.3 Der kommunale Landschaftsplan 3 Bewertungsmethoden in der vorsorgenden Landschaftsplanung 3.1 Definitionen 3.2 Anforderungen an Bewertungsmethoden 3.3 Bewertungsmaßstab und Zielerfüllungsgrad 3.3.1 Leitlinien und Leitbilder mit Bezug zu künstlicher Beleuchtung 3.3.2 Umweltqualitätsziele und -standards 4 Licht und seine physikalischen Eigenschaften 4.1 Begriffliche Abgrenzung 4.2 Beschreibung und Eigenschaften von Licht 4.3 Wichtige physikalische Größen zur Beschreibung von Licht 5 Natürliches Licht und Umwelt 5.1 Natürliche Lichtrhythmen 5.2 Interaktionen zwischen Licht und Mensch 5.3 Interaktionen zwischen Licht und Tieren 5.4 Interaktionen zwischen Licht und Pflanzen 6 Künstliche Beleuchtung im Außenraum 6.1 Historische Entwicklung künstlicher Beleuchtung 6.2 Aufgabe der Beleuchtung im Außenraum 6.3 Arten künstlicher Beleuchtung im Außenraum 6.4 Charakteristik von Beleuchtung im Außenraum 6.5 Erfassung und Planung von Beleuchtung 7 Lichtverschmutzung 7.1 Entstehung, Begriffsbestimmung und korrelierende Messgrößen 7.2 Aktueller Stand der Lichtverschmutzung und rechtlicher Rahmen 7.2.1 Weltweit 7.2.2 Europa 7.2.3 Deutschland 7.3 Kritische Betrachtung der aktuellen Diskussion und bestimmender Akteure 8 Einfluss von Lichtverschmutzung auf die Schutzgüter der Landschaftsplanung 8.1 Arten und Biotope 8.1.1 Methodik 8.1.2 Ergebnisse 8.1.3 Zusammenfassung der Auswirkungen auf das Schutzgut Arten und Biotope 8.1.4 Diskussion der Datenlage 8.2 Einfluss auf Landschaftsgestalt und Erholung 8.2.1 Stand der Forschung und Methodik 8.2.2 Ergebnisse: Auswirkungen von Beleuchtung 8.2.3 Zusammenfassung der Auswirkungen auf Landschaftsgestalt und Erholung 8.2.4 Diskussion der Datenlage 8.3 Präzisierung der Minderungsmöglichkeiten und Best Practice Beispiele 8.3.1 Minderung der Negativeffekte 8.3.2 Bewusstseinsstärkung 8.3.3 Möglichkeiten auf konzeptionellen Planungsebenen 8.3.4 Best-Practice-Beispiele 9 Lichtverschmutzung in der vorsorgenden Landschaftsplanung 9.1 Einflussmöglichkeiten 9.2 Aktueller Stand der Beachtung 9.2.1 Methodik 9.2.2 Ergebnisse 9.2.3 Fazit aus der Plananalyse 9.3 Ansätze für Analyse und Bewertung von Lichtverschmutzung für Natur und Landschaft 9.3.1 Bewertungsmaßstäbe zur Problematik Lichtverschmutzung 9.3.2 Methodenansätze aus der Forschung Teil II – Methodenentwicklung 10 Einführung zur Methodenentwicklung 10.1 Ziel und zugrundeliegende Fragestellung 10.2 Ablauf 10.3 Anwendungsraum und Anforderungen 10.4 Definitionen 10.5 Freital als Beispielplanungsgebiet A – Analyse der Beleuchtung 11 Einführung zu Karte A 11.1 Fragestellung 11.2 Kriterien zur Eignung von Methodenansätzen für die Landschaftsplanung 11.3 Bestehende Methodenansätze zur Messung der Beleuchtungssituation (Darstellung der Lichtimmission) 11.3.1 Messung der Bodenbeleuchtungsstärke 11.3.2 Leuchtdichtemessungen 11.3.3 Messung der Himmelshelligkeit 11.3.4 Erfassung mittels sozialempirischer Methoden 11.3.5 Messungen aus der Luft (Befliegung) 11.4 Bestehende Methodenansätze zur Modellierung der Beleuchtungssituation 11.4.1 Mathematische Modelle auf Grundlage der Stadtlage und -größe 11.4.2 Abschätzung der Beleuchtungssituation auf Grundlage von Satellitendaten 11.4.3 Modellierung auf Grundlage von Daten zu Lichtquellen 11.5 Methoden unter Nutzung existierender Datengrundlagen 11.5.1 Lichtverschmutzungsatlas 11.6 Zusammenfassung und Auswahl eines Methodenansatzes für die Landschaftsplanung 11.7 Eingangsdaten 11.7.1 Daten zu Lichtemittenten 11.7.2 Daten zur künstlichen Himmelsaufhellung 11.7.3 Sonstige 12 Layer A1 – Lichtemittenten-Hotspots 12.1 Hotspots auf Grundlage des Leuchtenkatasters 12.1.1 Leuchtenausgestaltung 12.1.2 Lichtpunktdichte 12.2 Hotspots auf Grundlage der Landnutzungen 12.3 Darstellung der Hotspots 13 Layer A2 – Modellierung der direkten Einstrahlung aus Lichtemittenten 13.1 Definition des Modellierungsgegenstandes 13.1.1 Lichttechnische Größe 13.1.2 Abgrenzung beleuchteter Flächen 13.1.3 Zusammenfassung Modellierungsgegenstand 13.2 Umsetzung im GIS 13.2.1 Puffer 13.2.2 Sichtfeldanalysen 13.3 Beurteilung der Modellierungsergebnisse 13.3.1 Messungen 13.3.2 Verbal-argumentative Einschätzung der Eignung der Datengrundlage 13.3.3 Verbal-argumentative Einschätzung Werkzeuganwendung in ArcGIS Pro 13.4 Auswahl und Darstellung einer Variante 14 Layer A3 – Darstellung der Himmelshelligkeit 15 Zusammenfassende Beschreibung der Beleuchtungssituation (Karte A) B – Bewertung Arten und Biotope 16 B1 - Bewertung der Lichtempfindlichkeit von Arten und Biotopen 16.1 Definition und Bewertungsziel 16.2 verwendete Datengrundlagen 16.3 Bestandsbeschreibung 16.3.1 Landnutzung und Biotoptypen 16.3.2 Bestehende Schutzgebiete und Vorgaben aus übergeordneter Planung 16.3.3 Artvorkommen im Untersuchungsgebiet 16.4 Zielartenkonzepte 16.4.1 Vorteile von Zielartenkonzepten 16.4.2 Kritikpunkte an der Verwendung von Zielarten 16.4.3 Die Auswahl von Zielarten 16.4.4 Zielarten für die Bewertung der Lichtsensitivität 16.5 Auswahl und Beschreibung der Zielarten für Freital 16.5.1 Vögel 16.5.2 Fledermäuse 16.5.3 Insekten 16.6 Layer B1.1 - Empfindlichkeit gegenüber direkter Beleuchtung aufgrund von Zielartenvorkommen 16.6.1 Sensitivitätsindex 16.6.2 Anpassung des Sensitivitätsindex 16.7 Layer B1.2 - Empfindlichkeit gegenüber direkter Beleuchtung weiterer Flächen 16.7.1 Schützenswerte Lebensräume 16.7.2 Flächen der Biotopvernetzung 16.8 Layer B1.3 - Empfindlichkeit gegenüber Himmelsaufhellung 16.8.1 Vogelzugrouten 16.8.2 Größere zusammenhängende Gewässerkomplexe 16.9 Zusammenfassende Beschreibung der lichtempfindlichen Flächen für Arten und Biotope (Karte B1) 17 B2 - Konfliktanalyse und Maßnahmenkonzeption 17.1 Layer B2.1 Minderung bestehender Belastungen 17.1.1 Konflikte mit beleuchteten Flächen 17.1.2 Konflikte mit Raum- und Himmelsaufhellung 17.2 Layer B2.2 Schutz und Entwicklung von Flächen 17.3 weitere Maßnahmen ohne Verortung 17.4 Zusammenfassung des Ziel- und Maßnahmenkonzeptes (Karte B2) C - Bewertung der Lichtempfindlichkeit von Landschaftsgestalt und Erholung 18 C1 Bewertung der Lichtempfindlichkeit von Landschaftsgestalt und Erholung 18.1 Definition und Bewertungsziel 18.2 Im vorliegenden Fall verwendete Datengrundlagen 18.3 Bestandsbeschreibung 18.3.1 Landschaftsbild 18.3.2 Erholung 18.3.3 Erlebbarkeit von natürlicher Dunkelheit und Sternenhimmel 18.4 Layer C1.1 – (kulturhistorisch) bedeutsame Orte der Himmelsbeobachtung 18.5 Layer C1.2 – Orte zum Erleben von Sternenhimmel und Dunkelheit 18.6 Zusammenfassende Beschreibung der lichtempfindlichen Flächen für Landschaftsgestalt und Erholung 19 C2 Konfliktanalyse und Maßnahmenkonzeption 19.1 Layer C2.1 – Minderung bestehender Belastungen 19.1.1 Konflikte mit beleuchteten Flächen 19.1.2 Konflikte mit Himmelsaufhellung 19.2 Layer C2.2 – Schutz und Entwicklung von Flächen 19.3 weitere Maßnahmen ohne Verortung 19.4 Zusammenfassung des Ziel- und Maßnahmenkonzeptes (Karte C2) Teil III – Zusammenfassung und Anleitung für die Durchführung in der Praxis 20 Zusammenfassung 20.1 Anleitung zur Durchführung in der Praxis 20.1.1 Analyse der Beleuchtungssituation vor Ort (Karte A) 20.1.2 Arten und Biotope (Karten B1 und B2) 20.1.3 Landschaftsgestalt und Erholung (Karten C1 und C2) 20.2 Diskussion 20.2.1 Praxistauglichkeit 20.2.2 Inhaltliche Richtigkeit 20.3 Fazit Quellenverzeichnis Danksagung Eidesstattliche Erklärung Anhang

Künstliches Licht in der Nacht (ALAN) entsteht in Zentren menschlicher Aktivität und erhellt die Nacht, wodurch biologische Rhythmen von Menschen und Wildtieren gestört werden können. Skyglow ist eine diffuse Aufhellung des Nachthimmels aufgrund von Reflexion und Streuung von ALAN, welche indirekt große Bereiche (vor-)städtischer Ökosysteme beleuchtet. Da sich Zentren menschlicher Aktivität häufig in der Nähe von Flüssen und Seen befinden, kann sich Skyglow unverhältnismäßig stark auf wildlebende Tiere in Süßwassergebieten auswirken. In drei Experimenten wurden die Auswirkungen von ALAN auf die Physiologie des Europäischen Flussbarsches untersucht. Die Fische wurden verschiedenen Versuchsbedingungen ausgesetzt: 1) niedrige ALAN-Intensitäten von 0,01, 0,1 und 1 lx unter kontrollierten Bedingungen, 2) höhere ALAN-Intensitäten von 1, 10 und 100 lx unter kontrollierten Bedingungen und 3) eine niedrige ALAN-Intensität von 0,06 lx in einem Feldexperiment. In den vorgestellten Experimenten unterdrückten niedrige ALAN-Intensitäten den nächtlichen Melatoninspiegel sowie teilweise Reproduktionshormone bei Weibchen. Höhere ALAN-Intensitäten verringerten das aktivste Schilddrüsenhormon und das relative Lebergewicht der Fische. Diese Arbeit zeigt physiologische Veränderungen bereits bei schwachen ALAN-Intensitäten, wie sie in großen Bereichen (vor-)städtischer Ökosysteme in Form von Skyglow vorkommen. Die empfindlichste Reaktionsvariable auf die Belastung durch ALAN bei Fischen ist der nächtliche Melatoninspiegel. Mögliche Wirkungen von ALAN auf andere physiologische Parameter können durch direkten Lichteinfall oder indirekt über reduziertes Melatonin ausgelöst werden. Diese Arbeit trägt zum Verständnis der Schwellenwerte für verschiedene physiologische Effekte durch eine mehrwöchige ALAN-Exposition bei. Schwellenwerte für ALAN-Intensitäten könnten zukünftig notwendige Deskriptoren für die Ausarbeitung von regulierenden Maßnahmen zur Reduzierung von Lichtverschmutzung liefern. / Artificial light at night (ALAN) is emitted from centers of human activities and increasingly brightens up nights, which can disturb biological rhythms of humans and wildlife. Skyglow is a diffuse brightening of the night sky due to reflection and scattering of ALAN, which indirectly illuminates large areas of (sub-)urban ecosystems. As centers of human activities are usually located close to rivers and lakes, skyglow may disproportionally affect wildlife of freshwater. Three experiments tested for effects of ALAN on the physiology of Eurasian perch. Fish were exposed 1) to low nocturnal illuminances of 0.01, 0.1 and 1 lx under controlled conditions, 2) to higher nocturnal illuminances of 1, 10 and 100 lx under controlled conditions, and 3) to low nocturnal illuminance of 0.06 lx in a field experiment. In the presented experiments, low nocturnal illuminance suppressed nocturnal melatonin production and reduced reproductive hormones to some extent in females. Higher nocturnal illuminance reduced the most active thyroid hormone and reduced relative liver weight of the fish. This thesis shows physiological changes already at very weak intensities of ALAN, like they occur over large areas of (sub-)urban ecosystems in the form of skyglow. The most sensitive response variable to ALAN exposure is the nocturnal melatonin levels. Possible actions of ALAN on other physiological parameters can be either by direct perception of light or indirectly via reduced melatonin. This thesis contributes to an understanding of thresholds for several physiological effects caused by ALAN exposure of several weeks. Thresholds for ALAN intensities could provide the necessary descriptors for elaborating regulatory measures to reduce light pollution in the future.