Atmung

Körpervorgänge bei Tieren und Pflanzen, durch die Sauerstoff aufgenommen, zu den Zellen transportiert und dort für die Energiegewinnung durch biologische Oxidation verwendet wird und das dabei entstehende Kohlendioxid nach außen abgegeben wird. Meist wird der Sauerstoff molekular aus der Luft aufgenommen (aerobe Atmung), bei einigen Mikroorganismen jedoch aus organischen Verbindungen durch Gärung gewonnen (anaerobe Atmung). Der eigentliche Gasaustausch der äußeren Atmung (Respiration) erfolgt per Diffusion an speziellen, dünnwandigen Atmungsorganen: Tracheen bei niederen Landtieren wie Insekten oder Spinnen, Lungen bei höheren Landtieren, Kiemen bei wasserlebenden Tieren wie Fischen oder Krebsen und Spaltöffnungen bei höheren Pflanzen. Nur bei einfachen, kleinen Organismen erfolgt die Respiration ausschließlich über Hautatmung. Der Gastransport zwischen den Atmungsorganen und den einzelnen Zellen geschieht vielfach mithilfe eines Kreislaufs über die Körperflüssigkeiten, meist Blut. In den Zellen erfolgt die innere Atmung (Zellatmung), die der Energiegewinnung dient und bei der Sauerstoff für die oxidative Umwandlung von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten zu Kohlendioxid und Wasser benutzt wird (Dissimilation).

Die Atembewegungen des Menschen werden unwillkürlich durch das im verlängerten Rückenmark liegende Atemzentrum ausgelöst. Durch die Rippenhebemuskeln und das Zwerchfell werden die Lungen bei der Einatmung (Inspiration) mit der Brusthöhle erweitert. Bei der Ausatmung (Expiration) erschlafft das Zwerchfell, die Lungen ziehen sich durch Eigenelastizität zusammen. Erwachsene atmen in Ruhe etwa 14–20-mal, Säuglinge 40–50-mal in der Minute (Atemfrequenz). In Ruhe wechselt ein Erwachsener etwa 0,5 l Luft je Atemzug, unter Anstrengung bis zu 3,5 l, das sind 4,5–6 bzw. bis über 50 l Luft pro Minute (Atemgröße). Die eingeatmete Luft enthält 21 % O₂ und 0,03 % CO₂, die ausgeatmete Luft etwa 15 % O₂ und 5 % CO₂.