Amphibienatmung

Amphibien haben mehrere Arten der Atmung entwickelt. Junge Amphibien, wie Kaulquappen, benutzen Kiemen zum Atmen und verlassen das Wasser nicht. Einige Amphibien behalten ihre Kiemen ein Leben lang. Wenn die Kaulquappe heranwächst, verschwinden die Kiemen und es wachsen Lungen. Diese Lungen sind primitiv und nicht so weit entwickelt wie die Lungen von Säugetieren. Ausgewachsenen Amphibien fehlt das Zwerchfell oder es ist reduziert, so dass die Atmung über die Lunge erzwungen wird. Die andere Möglichkeit der Atmung bei Amphibien ist die Diffusion über die Haut. Um diese Diffusion zu unterstützen, muss die Haut von Amphibien feucht bleiben.

Atmung von Vögeln

Vögel stehen vor einer besonderen Herausforderung in Bezug auf die Atmung: Sie fliegen. Das Fliegen verbraucht sehr viel Energie, deshalb brauchen Vögel viel Sauerstoff, um ihren Stoffwechsel zu unterstützen. Vögel haben ein Atmungssystem entwickelt, das sie mit dem für das Fliegen notwendigen Sauerstoff versorgt. Ähnlich wie Säugetiere haben Vögel eine Lunge, ein Organ, das auf den Gasaustausch spezialisiert ist. Die sauerstoffhaltige Luft, die beim Einatmen aufgenommen wird, diffundiert über die Lungenoberfläche in den Blutkreislauf, und Kohlendioxid diffundiert aus dem Blut in die Lungen und wird beim Ausatmen wieder ausgestoßen. Die Details der Atmung von Vögeln und Säugetieren unterscheiden sich erheblich.

Neben den Lungen haben Vögel Luftsäcke in ihrem Körper. Die Luft strömt in einer Richtung von den hinteren Luftsäcken zu den Lungen und aus den vorderen Luftsäcken heraus. Die Luft strömt in die entgegengesetzte Richtung wie das Blut, so dass der Gasaustausch viel effizienter abläuft. Diese Art der Atmung ermöglicht es den Vögeln, auch in größeren Höhen, wo die Sauerstoffkonzentration niedrig ist, den erforderlichen Sauerstoff zu erhalten. Diese Richtung des Luftstroms erfordert zwei Zyklen der Luftein- und -ausatmung, um die Luft vollständig aus der Lunge zu befördern.

Vögel: Atmung und Flug

Vögel haben ein Atmungssystem entwickelt, das ihnen das Fliegen ermöglicht. Fliegen ist ein energiereicher Vorgang und benötigt viel Sauerstoff. Außerdem fliegen viele Vögel in großen Höhen, wo die Sauerstoffkonzentration niedrig ist. Wie haben Vögel ein so einzigartiges Atmungssystem entwickelt?

Jahrzehntelange Forschungen von Paläontologen haben gezeigt, dass sich Vögel aus Theropoden, fleischfressenden Dinosauriern, entwickelt haben (Abbildung 1). Fossile Beweise zeigen, dass fleischfressende Dinosaurier, die vor mehr als 100 Millionen Jahren lebten, ein ähnliches Durchfluss-Atmungssystem mit Lungen und Luftsäcken hatten. Archaeopteryx und Xiaotingia zum Beispiel waren Flugsaurier und gelten als frühe Vorläufer der Vögel.

Die meisten von uns sind der Meinung, dass Dinosaurier ausgestorben sind. Moderne Vögel sind jedoch Nachfahren von Flugsauriern. Das Atmungssystem der modernen Vögel hat sich seit Hunderten von Millionen Jahren entwickelt.

Abbildung 1. Dinosaurier, von denen die Vögel abstammen, haben ähnliche hohle Knochen und hatten vermutlich ein ähnliches Atmungssystem. (credit b: Modifikation einer Arbeit von Zina Deretsky, National Science Foundation)

Säugetieratmung

Alle Säugetiere haben Lungen, die die Hauptatmungsorgane darstellen. Die Lungenkapazität hat sich entwickelt, um die Aktivitäten der Tiere zu unterstützen. Beim Einatmen dehnt sich die Lunge mit Luft aus, der Sauerstoff diffundiert über die Lungenoberfläche und gelangt in den Blutkreislauf. Bei der Ausatmung stößt die Lunge Luft aus, und das Lungenvolumen nimmt ab. In den nächsten Abschnitten wird der Prozess der menschlichen Atmung erklärt.

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