Atmung

Allgemeines

Atmung bezeichnet:

• im allgemeinen Sprachgebrauch das Ein- und Ausatmen (nicht in diesem Artikel behandelt, siehe dazu Lungenventilation und Beatmung),
• den Gasaustausch zwischen Umgebung und Blut, Blut und Zelle sowie den Gastransport durch den Körper. Denn es ist erforderlich, dass der Luftsauerstoff durch die innere Lungenoberfläche diffundiert, mithilfe des Blutes zu den Geweben und Zellen weitergeleitet wird und das Kohlenstoffdioxid aus Zellen und Geweben über das Blut zur Lunge geleitet und schließlich ausgeatmet wird.
• Nach einem umfassenderen Begriffsverständnis werden alle Prozesse von der Aufnahme eines reduzierbaren Stoffs (bei Aerobiern ist das Sauerstoff, O₂) und dessen Transport in die Zielzellen über seine Reduktion mit Hilfe der Atmungskette (Endprodukt im Falle der aeroben Atmung: Wasser) und die Speicherung eines möglichst großen Teils der freigesetzten Energie in Form von chemisch energiereichen Biomolekülen (meistens ATP) bis zur Abgabe (Ausatmung) des Kohlenstoffdioxids (Abbauprodukt der organischen Stoffe) zur Atmung gerechnet. In diesem Sinne lässt sich verallgemeinernd formulieren: Die Atmung ist die Oxidation eines energiereichen Stoffs (Reduktans), beispielsweise Glucose, unter Reduktion eines externen Elektronen akzeptierenden Stoffs (Oxidans, beispielsweise Sauerstoff), wobei ein (großer) Teil der freiwerdenden Energie dieser Redoxreaktion durch Synthese energiereicher Moleküle chemisch gespeichert wird.

Das Atmungssystem ist artspezifisch organisiert: Säuger etwa können kein Wasser atmen, viele Fische keine Luft. Der Grund für Letzteres liegt darin, dass die Kiemenblättchen, die ihre Ausbreitung durch das Wasser erhalten, in der Luft trocknen und miteinander verkleben, womit der Gasaustausch über die sehr zarte Austauschfläche zum Erliegen kommt. Andererseits kann in die Lungenbläschen eindringendes Wasser aufgrund seines – im Vergleich zu Luft – hohen spezifischen Gewichtes nur schwer gegen die Schwerkraft-Wirkung ausgeatmet werden und schließlich ist der Sauerstoffgehalt des Wassers ganz erheblich geringer als der der normalen Atem­luft, sodass es zum Ersticken kommt.

Der O₂-Verbrauch beträgt bei einem ca. 70 kg schwerer untrainierter junger Mann in Ruhe ca. 250 ml pro Minute, ca. 3.000 ml pro Minute bei maximaler Belastung.

Die Steuerung der Atmung hängt vom CO₂-Partialdruck ab. Der Normbereich des arteriellen P_CO2 liegt bei 36-40 mmHg P_CO2 (4,79-5,85 kPa). - Mischt man bei einem Gesunden zur Atemluft CO₂ bei, so steigt auch der Wert des P_CO2 an. Bei 60 mmHg P_CO2 steigt das Atemminutenvolumen ungefähr um das 10-fache auf ca. 70 l/min an. "Ein Anstieg des P_CO2 um 1 mmHg erhöht das Atemminutenvolumen um ca. 40-50%."

Sauerstoff und CO₂

Obwohl unsere Körperzellen für ihren Stoffwechsel Sauerstoff brauchen, reagiert unser Atemzentrum nicht auf den Sauerstoffgehalt im Blut, sondern auf den Gehalt von [[CO₂]]. Steigt dieser an, drängt es zum Atmen, auch wenn wir unter Wasser sind, denn dauerhaftes Nicht-Atmen ist mit dem Leben unvereinbar. Daher haben Tote, die bereits tot unter Wasser gebracht wurden, kein Wasser in den Lungen. Wer jedoch ertränkt wurde, hat Wasser in der Lunge.

Nun wurde festgestellt, dass Robben nicht auf den Wert von Sauerstoff reagieren, sondern auf den Wert von [[CO₂]]. Hierbei wurden Robben in eine Schwimmhalle gebracht. Bei der einen Versuchsreihe wurde der Wert von Sauerstoff erhöht, bei der anderen Versuchsreihe der Wert von [[CO₂]]. Das Ergebnis war klar: Bei erhöhten Werten von Sauerestoff tauchten die Tiere länger, während sie auf die Erhöhung von [[CO₂]] gleichbleibend konstant tauchten. Dabei wurde die [[CO₂]]-Konzentration bis zu einem 200-mal höheren Wert gesteigert. Damit gilt es als erwiesen, dass das Atemzentrum von Robben nicht auf [[CO₂]] reagiert, wie bei uns Menschen, sondern auf Sauerstoff.