Wie atmen Lebewesen?

Kiemen, Lungen, Haut und mehr...
Wie atmen Lebewesen?

von Angelika Lensen

Lebewesen brauchen Sauerstoff, um zu leben. Es gibt unterschiedliche Arten zu atmen, also den Körper mit dem nötigen Sauerstoff zu versorgen. Säugetiere haben Lungen, Fische haben Kiemen. Insekten atmen noch anders, sie sind mit Tracheen ausgestattet. Schließlich gibt es noch einige Tiere, die über die Haut atmen können.

Lungenatmung
Säugetiere, zu denen auch wir Menschen zählen, Vögel, Reptilien und ausgewachsene Amphibien besitzen ein komplexes Atmungssystem. Beim Einatmen dehnen sich Brustkorb und Lunge aus und die Luft wird angesaugt. Wir atmen Sauerstoff mit der Luft durch unsere Nase und den Mund ein, wo er über die Luftröhre in unserer Lunge landet. Dort wird der Sauerstoff ins Blut aufgenommen und von den roten Blutkörperchen in jede Körperzelle transportiert. Das Abfallprodukt, das bei der Verarbeitung des Sauerstoffs entsteht, heißt Kohlendioxid. Dieses Kohlendioxid wird von den roten Blutkörperchen wieder an die Lunge abgegeben und wir können ihn ausatmen. Rote Blutkörperchen enthalten das Eiweiß Hämoglobin, das sowohl Sauerstoff als auch Kohlendioxid transportieren kann. Wenn das Hämoglobin gerade Sauerstoff transportiert, ist unser Blut rot gefärbt. Ist das Hämoglobin mit Kohlendioxid unterwegs, dann scheint unser Blut ein wenig blau.

Es gibt auch Säugetiere, die im Wasser leben, wie Wale und Delfine. Sie sind genau wie alle anderen Säugetiere mit Lungen ausgestattet, was bedeutet, dass sie immer wieder an die Wasseroberfläche schwimmen müssen, um Luft zu holen. Taucht ein Wal auf, spritzt er die Luft, die er ausatmet durch ein Blasloch nach draußen. Wale brauchen allerdings beim Tauchen nicht so oft aufzutauchen, um Luft zu holen, wie ein Mensch. Manche Arten können sogar über eine Stunde den Atem anhalten.

Kiemen
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Trachealsystem
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Die Nachteile
Die Atmung durch Diffusion funktioniert sehr schnell.
Buckelwal atmet an der Wasseroberflaeche, Megaptera novaeangliae, Silverbanks, Karibisches Meer, Dominikanische Republik | Humpback whale breathing at surface, Megaptera novaeangliae, Silverbanks, Caribbean Sea, Dominican Republic
Nahaufnahme eines Barsches unter Wasser; Close-up of a perch under water
This whale surfaced less that 100m away from our boat to feed on fish.
Die Sauerstoffaufnahme bei uns Menschen ist aber schneller, weil wir Blut haben, dass diesen Sauerstoff in kurzer Zeit im ganzen Körper verteilt. Insekten sind auf die Eigenbewegung von Sauerstoff- und Kohlendioxidmolekülen angewiesen. Das ist einer der Gründe, warum die meisten Insekten so klein sind: Je größer der Körper, desto länger dauert es, bis der Sauerstoff in alle Regionen des Körpers gelangt. Größeren Insekten steht ein zusätzlicher Mechanismus zur Verfügung, um die Gase durch den Körper zu transportieren. Durch das Zusammenziehen ihrer Muskeln machen sie Pumpbewegungen mit dem Hinterleib und geben den Gasen einen zusätzlichen Schub. Dieser Vorgang wird Konvektion genannt und kostet das Insekt mehr Energie, als wenn es nur die Diffusion nutzt.

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Funktioniert das auch unter Wasser?
Sogar Insekten, die im Wasser leben, benutzen ein Trachealsystem zum Atmen. Einige, wie die Mückenlarve, atmen durch einen speziellen Atemschlauch, der über die Wasseroberfläche hinausragt und mit ihrem Trachealsystem verbunden ist. Manche Insekten tragen eine Sauerstoffblase mit sich herum. Bei anderen Insekten befinden sich die Stigmen am Ende von Stacheln, die sie in die Blätter von Wasserpflanzen stechen. Sie "stehlen" dann den Sauerstoff, der von der Pflanze während der Photosynthese hergestellt wird. Einige Wasserinsekten sind wie Fische mit Kiemen ausgestattet, die das Trachealsystem mit Sauerstoff versorgen.

Hautatmung
Einige wenige Tiere können über die Haut atmen. Solche Tiere haben eine sehr dünne Haut, die Sauerstoff durchlässt. Aale, die sich an Land bewegen, machen davon Gebrauch. Auch Amphibien wie Frösche und Salamander können, neben der Atmung über die Lunge, durch die Haut atmen. Blutsauger und Plattwürmer sind ebenfalls in der Lage, über die Haut zu atmen.

Text: Angelika Lensen
Fotos: Bildagentur Zoonar (Gabii, Dirscherl, R. Kneschke, S.Slater, P. Dietz, W. Pölzer)

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