Tiere
benötigen Sauerstoff zum Leben. Nur einigen gelingt es, zumindest zeitweise
ohne Sauerstoff auszukommen und selbst ein Teil der menschlichen Muskulatur arbeitet
kurzfristig auch ohne Sauerstoff. Land-
und wasserlebende Tiere sind mit unterschiedlichen Problemen konfrontiert.
Während die Luft einen sehr hohen Sauerstoffanteil aufweist (21 Vol%), ist im
Wasser sehr wenig Sauerstoff gelöst (maximal 1 Vol%, im Extremfall ist es sogar
sauerstofffrei). Da Sauerstoff nur über
eine sehr dünne, feuchte Oberfläche effektiv aufgenommen werden kann, besteht
an Land das Problem der Austrocknung.
Wenig
aktive Tiere in feuchter Umgebung, die entweder sehr klein sind oder eine
große, dünne Oberfläche aufweisen (wie
der Regenwurm) benötigen keine spezielle Atmungsorgane – sie nehmen den
Sauerstoff über die Haut auf. Je größer und aktiver die Tiere sind, desto
aufwändigere Atmungsorgane und Verteilungssysteme des Sauerstoffs im Körper
müssen geschaffen werden.
posted by Rudolf Hofer
Die
büschelförmigen, gut durchbluteten Kiemen der Molchlarven stellen eine
Oberflächenvergrößerung des Körpers dar, über die Sauerstoff aufgenommen wird. Bei
der Metamorphose verschwinden die Kiemen. Erwachsene Molche und andere Amphibien müssen daher während
ihres Wasseraufenthaltes Luft von der Oberfläche holen, nur bei tiefen
Temperaturen genügt die Hautatmung. Zusätzlich zur Lungen- und Hautatmung wird
während des Landlebens ein Teil des Sauerstoffes auch über die Kehlatmung
aufgenommen (ersichtlich am Heben und Senken des Mundbodens).
Der
große Sauerstoffbedarf der Knochenfische verlangt eine komplexe Kiemenstruktur.
Um diese zu schützen, sind sie von einem knöchernen Kiemendeckel bedeckt. Ein
aufeinander abgestimmtes Pumpsystem von Mund und Kiemendeckel gewährleistet
eine ständige Durchströmung der großen Kiemenoberfläche. Nimmt man den Fisch
aus dem Wasser, kollabieren die Kiemen zu einem Klumpen und der Fische
erstickt. Die Kiemen sind ein Multifunktionsorgan, zuständig für Atmung, Stickstoffexkretion
und Ionenhaushalt.
Landlebende
Schnecken atmen mit einer einfach gebauten Lunge ihres Mantels. Das sich periodisch
öffnende Atemloch ist am seitlichen Fuß zu erkennen (siehe Pfeil).
Ein
perfektes Atmungssystem haben Insekten entwickelt - das Tracheensystem: Der
Körper ist von einem mit Chitinspiralen verstärkten, fein verzweigten Röhrensystem (Einstülpungen der Haut) durchdrungen,
das den Sauerstoff direkt an die Körperzellen, den Ort des Verbrauchs,
transportiert. Dadurch verliert das Blut die Aufgabe des Gastransportes. Die
Tracheen münden mit Öffnungen (Stigmen) nach außen (siehe Pfeil). Dieses effiziente
Atmungssystem ist ein wesentliche Grundlage für das Flugvermögen der Insekten.
Das
Tracheensystem funktioniert in Form von Tracheenkiemen auch im Wasser: Die Larven
von Kleinlibellen, Eintagsfliegen und anderen aquatischen Insektenlarven
entwickeln am Hinterleib Ausstülpungen der Tracheen (siehe Pfeil), in die der Sauerstoff aus
dem Wasser hineindiffundiert. Zusätzlich können die Tracheenkiemen bewegt
werden, sodass stets ein Konzentrationsgradient zwischen innen und außen
aufrecht erhalten wird.
Bei
den Larven der Großlibellen findet der Gasaustauch zwischen Wasser und Tracheen
im Enddarm statt, der ständig mit frischem Wasser gespült wird.
 |
Eine
andere Methode unter Wasser zu leben, haben Schwimmkäfer und einige Wasserwanzen
entwickelt: Sie nehmen Luft von der Wasseroberfläche unter ihren Flügeldecken
(Käfer) oder an ihrer behaarten, wasserabweisenden Körperoberfläche (Wanzen)
mit nach unten. Aus der Luftblase (siehe Pfeil) entnehmen
sie Sauerstoff und geben Kohlendioxid wieder ab. Aus physikalischen Gründen
kommen sie mit dieser Blase länger aus als es der ursprünglichen
Sauerstoffmenge entspricht, weil Sauerstoff aus dem Wasser in die Blase
hineindiffundiert.
Alle Bilder: focusnatura
