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Die Atembewegung (Basiswissen) 07:45 min

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Transkript Die Atembewegung (Basiswissen)

Hallo! Die meisten landlebenden Wirbeltiere und sogar einige Fische, sogenannte Lungenfische, nutzen Lungen zum Atmen. Auch wir brauchen den gewonnen Sauerstoff, um unser Gehirn, unsere Muskeln und alle Organe zu versorgen. Obwohl unsere Lungen hocheffizient arbeiten, werden nur circa 20 Prozent des Luftsauerstoffs genutzt. Unsere Ausatemluft enthält also immer noch 17 von 21 Prozent Sauerstoff. In diesem Video geht es um die Atembewegung. Wir werden uns die Atemmechanik von Brust- und Bauchatmung anschauen und die Atemfrequenz in Ruhe und Anstrengung unterscheiden. Zum Schluss wirst Du mehr über die Zusammensetzung von Ein- und Ausatemluft und den Kalkwassernachweis erfahren. Beginnen wir mit der Atemmechanik. Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass unsere Lungenflügel keine Muskeln haben. Die gesamte Bewegung wird durch die Zwischenrippen- und Zwerchfellmuskeln herbeigeführt, die den Brustraum weiten. Die Lungenflügel sind mit einem Lungenfell, die Innenseite der Rippen mit einem Rippenfell fest überzogen. Im Spalt zwischen beiden Fellen liegt der Flüssigkeitsfilm, durch den beide Schichten problemlos gegeneinander verschoben werden können. Hebt sich der Brustkorb, wird auch das Lungenfell durch den Unterdruck mitgedehnt. Die Lunge füllt sich mit Luft. Man unterscheidet zwei Arten der Atmung. Die Brustatmung und die Zwerchfell- oder Bauchatmung. Bei der Brustatmung ziehen sich die äußeren Zwischenrippenmuskeln zusammen. Die beweglichen Rippen heben sich. Der Brustraum wird geweitet und durch die Verknüpfung von Rippen und Lungenfell auch die Lunge. Entspannen sich die Muskeln, werden die Rippen wieder abgesenkt und das Lungenvolumen verringert. Die Luft wird nach draußen gepresst. Hier siehst Du einen vereinfachten Querschnitt durch den Oberkörper, der das veranschaulicht. Bei der Zwerchfellatmung kontrahiert, wie der Name schon sagt, die Zwerchfellmuskulatur. Da das Zwerchfell kuppelförmig gewölbt ist, wird es abgeflacht und nach unten gezogen. Da das Rippenfell mit dem Zwerchfell verwachsen ist, wird es ebenfalls nach unten gezogen. Der Unterdruck führt zum Ausweiten der Lunge. Das Ausatmen erfolgt passiv durch die Entspannung der Muskeln. Die Bauchmuskeln drücken die Eingeweide wieder gegen das Zwerchfell, sodass es wieder nach oben gebogen wird. Diese Verkleinerung des Lungenvolumens bewirkt das ausströmen der Luft. Je nach Belastung unterscheidet sich die Atemtechnik. In Ruhe atmen wir mit Hilfe des Zwerchfells, also aus dem Bauch. Bei Angst und Stress wechseln wir in die Brustatmung, die oft flach und kurz ist. Dem sollte bewusst entgegengewirkt werden, um bei Angstzuständen eine ausreichende Sauerstoffversorgung zu haben und um sich zu beruhigen. Bei körperlicher Anstrengung brauchen wir mehr Sauerstoff, um die Muskeln zu versorgen. Mehr Kohlenstoffdioxid als Abfallprodukt der Energiegewinnung in den Muskeln muss ausgeschieden werden. Die Atmung wird also effizienter. Dafür wird eine Kombination aus Brust- und Bauchatmung eingesetzt, um den Brustkorb noch mehr zu heben. Die Lunge füllt sich mit einem tiefen Atemzug von unten nach oben mit Luft. Bei sehr großer Belastung können sogenannte Atemhilfsmuskeln, also Brust- und Schultergürtelmuskeln, zum Einsatz kommen. Beim Ausatmen verstärken die Bauchmuskeln und die inneren Zwischenrippenmuskeln eine beschleunigte Volumenverkleinerung der Lunge. Zum einen wird der Brustkorb nach unten gezogen und flacht sich dadurch ab. Zum anderen drücken die inneren Organe verstärkt gegen das Zwerchfell, welches sich daraufhin aufwölbt. Die Atemtätigkeit lässt sich am Atemvolumen und an der Atemfrequenz festmachen. Sind wir entspannt, fasst unsere Lunge ein Volumen von circa 500 Millilitern. Bei Anstrengung sogar das vier- bis sechsfache davon. Sportler und Sportlerinnen atmen sogar bis zu 4000 Milliliter ein. In Ruhe entspricht das 12 bis 16 Atemzüge pro Minute. Bei Belastung kommen wir auf 40 bis 50 Atemzüge. Menschen die Ausdauersport machen, brauchen sogar 60 bis 70 Atemzüge pro Minute. Schauen wir uns zuletzt noch die Zusammensetzung von Ein- und Ausatemluft an. Wie Du schon weißt, enthält die eingeatmete Luft 21% Sauerstoff. Hinzu kommen 78% Stickstoff, nur 0,03% Kohlenstoffdioxid und 1% andere Gase. Beim Ausatmen enthält sie nur noch 17% Sauerstoff, dafür aber 4% Kohlenstoffdioxid. Die Anteile an Stickstoff und anderen Gasen bleiben gleich. Im Blut unterscheidet sich der Sauerstoffgehalt zwischen arteriellem Blut, wo er bei etwa 18 bis 20 Milliliter pro Deziliter liegt, und venösem Blut, mit circa 15 Millilitern pro Deziliter. Die Kohlenstoffdioxidkonzentration nimmt entsprechend zu. Dass die Ausatemluft mehr Kohlenstoffdioxid enthält, lässt sich mit dem Kalkwassernachweis experimentell beweisen. Dabei wird sowohl die Frischluft als auch die Ausatemluft in verschlossene Erlenmeyerkolben geleitet. Diese enthalten Kalkwasser, also in destilliertem Wasser gelöstes Kalziumoxid. Trübt sich die Flüssigkeit, enthält das Gas Kohlenstoffdioxid. Fassen wir die Atembewegung noch einmal zusammen: Lungen haben keine Muskeln, sondern ihr Volumen wird durch die Vergrößerung des Brustraumes herbeigeführt. Der hierfür nötige Unterdruck entsteht durch die Verbindung von Lungenfell und Rippenfell, welche durch einen Flüssigkeitsfilm verbunden sind. Bei der Brustatmung ist die Kontraktion der Zwischenrippenmuskeln von Bedeutung. Bei der Bauchatmung ziehen sich die Zwerchfellmuskeln zusammen, so dass das kuppelförmige Zwerchfell abgeflacht wird und die Lungen sich weiten. Erschlaffen die Muskeln, drücken das Eigengewicht des Brustkorbs und das Zwerchfell die Lunge zusammen. Du atmest aus. In Ruhe ist Deine Atemfrequenz viel geringer und Du atmest mit dem Zwerchfell. Bei Anstrengung brauchen vor allem die Muskeln mehr Sauerstoff. Die Atemfrequenz erhöht sich und Du nutzt sowohl Bauch- als auch Brustatmung. Bauch- und innere Zwischenrippenmuskeln beschleunigen das Ausatmen. Insgesamt enthält die Ausatemluft 4% weniger Sauerstoff. Dafür aber 4% mehr Kohlenstoffdioxid. Dieser kann mit dem Kalkwassernachweis sichtbar gemacht werden. Ich hoffe, Du hast viel gelernt. Tschüss!

11 Kommentare
  1. Hallo Erdinio LP,
    es tut uns leid, dass dir dieses Video nicht weiterhelfen konnte. Wir haben noch andere Videos zum Thema Atembewegung. Vielleicht schaust du dir mal eines dieser beiden Videos an:

    https://www.sofatutor.com/biologie/videos/atembewegung-und-gasaustausch-der-lunge

    https://www.sofatutor.com/biologie/videos/die-atembewegung-vertiefungswissen

    Ich hoffe, damit kannst du besser arbeiten.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als einem Jahr
  2. es war nicht hilfreich:-(

    Von Erdinio Lp, vor mehr als einem Jahr
  3. naja es war manchmal genuschelt aber es war einfach und komplex

    Von Swen-Ole K., vor etwa 2 Jahren
  4. habe es nicht ganz kapiert

    Von Junghee Chung Opel, vor etwa 2 Jahren
  5. Dieses Video hat mir mega geholfen, danke vielmals. :^)

    Von Aurel Bruehlmann, vor mehr als 2 Jahren
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Die Atembewegung (Basiswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Die Atembewegung (Basiswissen) kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe die Voraussetzungen der Atmung.

    Tipps

    Das Zwerchfell trennt bei Säugetieren die Brust- und die Bauchhöhle voneinander.

    Das Rippenfell kleidet die Innenfläche des Brustkorbs aus.

    Das Lungenfell überzieht die Lungenoberfläche.

    Lösung

    Über die Lunge wird unser Körper mit Sauerstoff versorgt. Sie hat keine Muskeln und ist mit einem Lungenfell überzogen. Die Innenseiten der Rippen sind mit einem Rippenfell überzogen.

    Zwischen den Fellen befindet sich ein Spalt mit einem Flüssigkeitsfilm, sodass sich das Lungenfell und das Rippenfell gegeneinander verschieben können.

    Wenn sich der Brustkorb beim Einatmen hebt, entsteht in der Lunge ein Unterdruck: Luft strömt in die Lunge.

    Es gibt zwei Atemtechniken: Die Brustatmung und die Bauchatmung (auch: Zwerchfellatmung).

    Sie unterscheiden sich dadurch, ob die Atembewegungen über die Muskeln der Zwischenrippen oder des Zwerchfells herbeigeführt werden.

  • Skizziere die situationsabhängige Atmung.

    Tipps

    Der Brustraum ist der Abschnitt zwischen Hals und Bauch. Er wird seitlich und nach oben durch die Rippen und nach unten durch das Zwerchfell begrenzt.

    Lösung

    Die Atembewegungen werden durch die Zwischenrippenmuskeln (Brustatmung) und die Zwerchfellmuskeln (Bauchatmung) bewirkt.

    Der Brustraum ist der Abschnitt zwischen Hals und Bauch. Er wird seitlich und nach oben durch die Rippen und nach unten durch das Zwerchfell begrenzt.

    Beim Einatmen hebt und weitet sich der Brustkorb, der Brustraum vergrößert sich und Luft strömt in die Lunge. Beim Ausatmen senkt sich der Brustkorb, der Brustraum wird kleiner und die Luft wird aus der Lunge gepresst.

    Die Lunge steht mit den Muskeln über das Lungenfell und das Rippenfell in Kontakt, die sich gegeneinander verschieben können.

  • Vergleiche die Zusammensetzungen der eingeatmeten und ausgeatmeten Luft.

    Tipps

    Unser Körper benötigt Sauerstoff. Wann ist der Sauerstoffgehalt der Luft höher: in der eingeatmeten Luft oder in der ausgeatmeten Luft?

    Kohlenstoffdioxid ist ein Abfallprodukt unseres Körpers. Wann ist der $CO_2$-Gehalt höher: In der eingeatmeten Luft oder in der ausgeatmeten Luft?

    Bei der Bauchatmung kontrahieren die Zwerchfellmuskeln. Dadurch wölbt sich das Zwerchfell nach unten und der Brustkorb wird größer.

    Lösung

    Unser Körper benötigt Sauerstoff. Die Luft, die uns umgibt, ist zusammengesetzt aus

    • 78 % Stickstoff,
    • 21 % Sauerstoff,
    • 0,03 % Kohlenstoffdioxid,
    • etwa 1 % andere Gase.
    Bei dem Weg des Blutes durch unseren Körper wird der Sauerstoff an alle Zellen abgegeben, dort verarbeitet und im Gegenzug wird Kohlenstoffdioxid mit dem Blut wieder zu den Lungen transportiert.

    Unsere Ausatemluft enthält daher weniger $O_2$ und mehr $CO_2$:

    • 17 % Sauerstoff,
    • 4 % Kohlenstoffdioxid,
    gleich bleiben:
    • 78 % Stickstoff
    • etwa 1 % andere Gase.

  • Fasse die physikalischen Größen der Atmung und ihre Abhängigkeiten bezüglich Ruhe und Anstrengung zusammen.

    Tipps

    Volumen werden oft in Kubikmeter oder Liter angegeben.

    Lösung

    Die Atmung unterscheidet sich je nachdem, ob wir uns gerade im Ruhezustand befinden oder ob wir uns anstrengen.

    In Ruhe benötigt der Körper weniger Sauerstoff. Daher wird pro Atemzug ein geringeres Volumen (500 ml) aufgenommen und die Frequenz liegt bei etwa 12 bis 16 Atemzügen pro Minute.

    Bei körperlicher Anstrengung, Stress und Angst benötigt der Körper mehr Sauerstoff als im Ruhezustand. Daher atmen wir tiefer ein und nehmen dabei ein Luft-Volumen von 2000 bis 3000 Millilitern (2-3 Litern) auf. Zudem atmen wir etwa 40 bis 50 Mal pro Minute ein und aus, also wesentlich schneller.

    Bei enormer Anstrengung können Atemvolumen und die Atemfrequenz sogar noch höher liegen (4000 ml pro Atemzug bzw. 60 bis 70 Atemzüge pro Minute).

  • Beschreibe die Atmung in Ruhe und bei Anstrengung.

    Tipps

    Wie atmest du, wenn du im Unterricht sitzt und ruhig zuhörst? Wie atmest du hingegen nach einer anstrengenden Sporteinheit?

    Das Atemvolumen wird in Liter angegeben. Die Atemfrequenz wird in Anzahl der Atemzüge pro Minute angegeben.

    Lösung

    Sobald wir uns anstrengen, benötigt unser Körper mehr Energie – und folglich auch mehr Sauerstoff. Diese Mehraufnahme von Sauerstoff erfolgt über tiefere und kräftigere Atemzüge, sodass wir ein um vier- bis sechsfach erhöhtes Atemvolumen pro Atemzug aufnehmen.
    Außerdem atmen wir schneller. Unsere Atemfrequenz steigt auf ein Vier- bis Fünffaches an. Hierbei wird die Ausatmung aktiv unterstützt, sodass die eingeatmete Luft schneller wieder aus den Lungen heraus gepresst werden kann. Bei sehr starken Anstrengungen kommen zusätzlich Atemhilfsmuskeln zum Einsatz.

  • Erkläre den Gasaustausch durch den Prozess der Atmung.

    Tipps

    Das Einatmen ist ein aktiver Vorgang. Das Ausatmen erfolgt passiv.

    Lösung

    Die Atembewegungen werden durch die Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell reguliert.

    Wenn wir einatmen, kontrahieren die entsprechenden Muskeln, wodurch sich der Brustkorbraum vergrößert.

    Dieser vergrößerte Brustkorbraum sorgt dafür, dass Luft in die Lunge strömt.

    Der Sauerstoff aus der Luft gerät über die Alveolen und Kapillaren in das Blut und so zu den einzelnen Zellen. Dort findet ein Austausch statt, sodass Kohlenstoffdioxid mit dem Blut wieder zurück zur Lunge transportiert wird.

    Beim Ausatmen senkt sich der Brustkorb und der Brustraum wird kleiner. Die Zwischenrippen- und die Zwerchfellmuskulatur entspannt sich. Das Zwerchfell wölbt sich nach oben, sodass die Luft aus der Lunge gepresst wird.