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!