117 Tierphysiologie Die Haut als Atmungsorgan Die einfachste Variante der äußeren Atmung ist die Hautatmung. Darunter versteht man die Aufnahme von O2 durch die Körperoberfläche. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um Diffusion, also passiven Transport: Sauerstoffmoleküle diffundieren durch die äußeren Zellschichten ins Körperinnere. Hautatmung ist nicht sehr effektiv: Zum einen erfolgt die Diffusion von O2 nur sehr langsam, so dass sie nur für Distanzen von etwa 1mm wirksam ist, zum anderen ist die Aufnahmerate sehr gering. Entsprechend können nur sehr kleine Tiere oder Tiere mit geringer Stoffwechselaktivität ihren O2-Bedarf durch Hautatmung decken. Dazu gehören zB Hohltiere, Schwämme oder Ringelwürmer (zB Regenwürmer). Dennoch tritt Hautatmung auch bei größeren Tieren auf, allerdings nur in Kombination mit anderen, effektiveren Atmungsorganen (akzessorische Hautatmung). Bei Fischen sorgt die Hautatmung für zirka 5 bis 30% der O2-Aufnahme, bei Amphibien 30 bis 60% (kAbb. 9). Bei Säugetieren spielt die Hautatmung praktisch keine Rolle. Entsprechend ist auch die bekannte Filmszene aus dem James-Bond-Film ‚Goldfinger‘ reine Fiktion, wonach Menschen bei vollständiger Hautbedeckung – eben zB durch Gold – ersticken. (Wohl aber macht eine völlige Hautabdeckung das Schwitzen unmöglich und kann so zu Gesundheitsschäden durch Überhitzen führen.) Viele Tiere nutzen die (wenig effektive) Hautatmung ergänzend zu anderen Atmungsorganen Abb. 9: Atmung beim Frosch. Amphibien wie zB Frösche atmen mit einer Lunge, daneben tritt Hautatmung auf. Voraussetzung für die Hautatmung ist eine dünne, feuchte, gut durchblutete Haut. Daher gibt es Hautatmer nur in feuchten Lebensräumen. Atmungsorgan Lunge: Frösche atmen durch die Nase abwechselnd sauerstoffreiche Luft (rot) ein und sauerstoffarme Luft (blau) aus. Durch die Lunge gelangt der Sauerstoff ins Blut . Atmungsorgan Haut: Frösche nehmen durch ihre dünne Haut Sauerstoff (rot gestrichelt) aus der Luft oder dem Wasser auf. Kiemen: Atmung unter Wasser Wie zuvor angesprochen, enthält Wasser viel weniger Sauerstoff als Luft. Zudem ist Wasser deutlich schwerer. Um dennoch effektiv unter Wasser zu atmen, haben sich recht unterschiedliche Atmungssysteme entwickelt, die allesamt als Kiemen bezeichnet werden. Kiemen sind demnach in der Evolution mehrfach parallel entstanden. So finden wir Kiemen bei Fischen, Krebstieren oder Weichtieren. Im Prinzip ist die Kiemenatmung eine viel effizientere Form der Hautatmung. Kiemen sind sehr dünnhäutige, gut durchblutete Ausstülpungen der Haut. So entsteht eine stark vergrößerte Oberfläche, die durch einen aktiven oder passiven Wasserstrom laufend mit O2-reichem Wasser versorgt wird. Bei Fischen strömt das Wasser durch den Mund hinein und über die Kiemen durch die Kiemenspalten wieder hinaus (kAbb. 10). Es ist verständlich, dass derartige dünne, gut durchblutete Hautlappen gut geschützt werden müssen. Bei Knochenfischen sind die Kiemen durch Kiemendeckel geschützt (kS. 116, Abb. 8), Krebse tragen sie unter ihrem Chitinpanzer. Kiemen sind Hautausstülpungen, die vom Wasser umspült werden Struktur und Funktion Der Gasaustausch in den Kiemen funktioniert nach dem Gegenstromprinzip, das du bereits bei den Nieren kennengelernt hast (siehe S. 115). Der Wasserstrom um die Kiemen und der Blutstrom in den Kiemen verlaufen in Gegenrichtung. Durch die vergrößerte Oberfläche (Oberflächenvergrößerung) wird der Gasaustausch verbessert. Abb.10: Kiemenatmung bei Fischen. Aufgrund der hohen Dichte des Wassers atmen Kiemenatmer nicht ein und aus, sondern erzeugen einen Wasserstrom an den Kiemen vorbei. Kiemendeckel Kiemenblättchen Der Fisch gibt sauerstoffarmes Wasser durch die Kiemen- spalten ab. Der Fisch nimmt sauerstoffreiches Wasser mit dem Mund auf. Mundhöhle und Kiemendeckel arbeiten als Pumpen. Sauerstoff gelangt durch die Kiemenblättchen ins Blut. Das Blut verteilt ihn im Körper. a b c Nu zu Prüfzwecken – Eigen um des Verlags öbv
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