am Puls Biologie 5, Schulbuch

103 Tierphysiologie Die Haut als Atmungsorgan Die einfachste Variante der äußeren Atmung ist die Hautatmung . Darunter versteht man die Aufnahme von O 2 durch die Körperoberfläche. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um Diffusion , also passiven Transport: Sauerstoff- moleküle diffundieren durch die äußeren Zell- schichten ins Körperinnere. Hautatmung ist nicht sehr effektiv: Zum einen erfolgt die die Diffusion von O 2 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 Stoffwech- selaktivität ihren O 2 -Bedarf durch Hautatmung decken. Dazu gehören zB Hohltiere, Schwämme, Ringelwürmer. Dennoch tritt Hautatmung auch bei größeren Tieren auf, allerdings nur in Kombination mit an- deren, effektiveren Atmungsorganen ( akzessori- sche Hautatmung ). Bei Fischen sorgt die Haut­ atmung für zirka 5 bis 30% der O 2 -Aufnahme, bei Amphibien 30 bis 60% ( k Abb. 9). Bei Säugetieren spielt die Hautatmung praktisch keine Rolle. Ent- sprechend ist auch die bekannte Filmszene aus dem James-Bond-Film ‚Goldfinger‘ reine Fiktion, wonach Menschen bei vollständiger Hautbe- deckung – eben zB durch Gold – ersticken. (Wohl aber macht eine völlige Hautabdeckung das Schwitzen unmöglich und kann so zu Gesund- heitsschäden durch Überhitzen führen.) Viele Tiere nutzen die (wenig effektive) Hautatmung ergän- zend zu anderen Atmungsorganen Abb. 9: Atmung beim Frosch. Amphibien wie zB Frösche atmen mit einer Lunge, daneben tritt hinzukommend Hautatmung auf. Voraussetzung für Hautatmung ist eine dünne, feuchte, gut durchblutete Haut. Daher gibt es Hautatmer nur in feuchten Lebensräumen. Atmungsorgan Lunge: Frösche atmen durch die Nase abwech- selnd 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 we- niger Sauerstoff als Luft. Zudem ist Wasser deut- lich schwerer. Um dennoch effektiv unter Wasser zu atmen, haben sich recht unterschiedliche Atmungssysteme entwickelt, die allesamt als Kiemen bezeichnet werden. Kiemen sind dem- nach in der Evolution mehrfach parallel entstan- den. So finden wir Kiemen bei Fischen, Krebstie- ren oder Weichtieren. Im Prinzip ist Kiemenatmung eine viel effiziente- re Form der Hautatmung. Kiemen sind sehr dünnhäutige, gut durchblutete Ausstülpungen der Haut. So entsteht eine stark vergrößerte Oberfläche , die durch einen aktiven oder passi- ven Wasserstrom laufend mit O 2 -reichem Wasser versorgt wird. Bei Fischen strömt das Wasser durch den Mund hinein und über die Kiemen durch die Kiemenspalten wieder hinaus ( k Abb. 10). Es ist verständlich, dass derartige dünne, gut durchblutete Hautlappen gut geschützt werden müssen. Bei Knochenfischen sind die Kiemen durch Kiemendeckel geschützt ( k Abb. 8), Krebse tragen sie unter ihrem Chitinpanzer. Kiemen sind Haut­ ausstülpungen, die vom Wasser umspült werden Struktur und Funktion Kiemendeckel Kiemenblättchen 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. Der Fisch gibt sauerstoff­ armes Wasser durch die Kiemenspalten ab. Der Fisch nimmt sauerstoffrei- ches Wasser mit dem Mund auf. Mundhöhle und Kiemendeckel arbeiten als Pumpen. Der Sauerstoff gelangt durch die Kiemenblättchen ins Blut. Das Blut verteilt den Sauerstoff im Körper. a b c Basiskonzept Struktur und Funktion: Der Gasaustausch in den Kiemen funktioniert nach dem Gegenstrom­ prinzip, das du bereits bei den Nieren kennengelernt hast (siehe S. 101). Wasserstrom um die Kiemen und Blutstrom in den Kiemen ver- laufen in Gegenrichtung. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv