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Kiemen – Bau und Funktion

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Bio-Team
Kiemen – Bau und Funktion
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Kiemen – Bau und Funktion

Kiemen – Biologie

Bestimmt weißt du, dass Fische Kiemen haben, mit denen sie unter Wasser atmen können. Aber wusstest du auch schon, dass nicht nur Fische Kiemen haben? Wie genau Kiemen funktionieren und noch viel mehr, lernst du im folgenden Text.

Welche Tiere haben Kiemen?

Viele Tiere, die im Wasser oder in feuchter Luft leben, atmen über Kiemen. Dazu gehören natürlich Fische, aber auch fast alle Weichtiere (zum Beispiel Muscheln), Krebstiere und einige Würmer. Auch die Larven von Amphibien haben Kiemen – zum Beispiel die Kaulquappe, die Larve des Frosches. Im Laufe ihrer Entwicklung verlieren sie die Kiemen.

Wie atmen Tiere unter Wasser?

Vielleicht fragst du dich, wie Tiere unter Wasser atmen können – denn dort gibt es ja keine Luft, wie wir Menschen sie zum Atmen benötigen. Dafür ist es wichtig zu wissen, dass wir mit Hilfe unserer Lungen den Sauerstoff aus der Luft gewinnen. Dieser wird dann an unser Blut abgegeben. Auch Wasser enthält Sauerstoff. Bei der Atmung entziehen die Kiemen dem Wasser den Sauerstoff, welcher dann in das Blut übergeht. Sie verhalten sich unter Wasser also so, wie unsere Lungen an der Luft. So wie Lungen sind auch Kiemen per Definition ein Organ.

Und wie genau atmen Tiere nun mit Kiemen? Das schauen wir uns am Beispiel Fisch genauer an.

Kiemen – Bau und Funktion am Beispiel Fisch

Wo befinden sich die Kiemen des Fisches überhaupt? Sie liegen im hinteren Teil der Mundhöhle. Von außen können wir nur die Kiemenspalten sehen. Hast du bei einem Fisch schon einmal beobachtet, dass er sein Maul immer wieder öffnet und schließt? Das liegt an der Art, wie er atmet – dazu im Folgenden mehr.

Ablauf der Kiemenatmung

Die Atmung eines Fisches läuft folgendermaßen ab:

  • Schritt 1: Die Kiemen sind geschlossen. Der Fisch öffnet das Maul und lässt Wasser ins Maul strömen.
  • Schritt 2: Der Fisch schließt das Maul und öffnet die Kiemendeckel. Dadurch entsteht ein Druck, der das Wasser durch die Kiemen hindurch nach außen presst. Dabei wird der Sauerstoff aus dem Wasser gelöst.

Aufbau von Kiemen

Kiemen bestehen aus knöchernen Kiemenbögen, an denen in hoher Anzahl Kiemenblättchen sitzen. Diese sind fleischig, dünn und gut durchblutet. An ihnen findet der Sauerstoffaustausch statt. Das Kohlenstoffdioxid aus dem sauerstoffarmen Blut wird nach außen abgegeben, während der Sauerstoff aus dem Wasser ins Blut aufgenommen wird. Das angereicherte Blut wird durch den Körper des Fisches gepumpt, um die Organe mit Sauerstoff zu versorgen.

Fisch Atmung durch Kiemen

Kiemen – Vor- und Nachteile

Kiemen ermöglichen das Atmen im Wasser – an Land funktionieren sie allerdings nicht. Außerdem verkleben sie an der Luft und sind schnell ausgetrocknet.

Da der Sauerstoffgehalt im Wasser nicht sehr hoch ist, müssen die Kiemen kontinuierlich von frischem Wasser umspült werden. Der Sauerstoffgehalt ist außerdem temperaturabhängig: Im kalten Wasser ist viel mehr Sauerstoff gelöst als im warmen Wasser. Im Sommer kann es dadurch zum Sauerstoffmangel kommen. In warmen Teichen und Seen schwimmen die Fische häufig an die Oberfläche, um an der Luft zu atmen. Aus der Luft können sie allerdings keinen Sauerstoff aufnehmen. Ist der Sauerstoffmangel zu groß, sterben sie.

Dieses Video

In diesem Video lernst du die Kiemenatmung am Beispiel der Fische kennen. Auch zum Thema Kiemen gibt es interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt.

Transkript Kiemen – Bau und Funktion

Hallo, bestimmt bist du beim Schwimmen schon mal unter Wasser getaucht. Natürlich wird dir aufgefallen sein, dass du nur so lange unter Wasser bleiben kannst, wie deine Luft ausreicht. Klar, denn unter Wasser können Menschen nicht atmen. Hast du dich schon mal gefragt, wie Fische das machen? Die sind ihr ganzes Leben unter Wasser und müssen nie auftauchen. Warum können Fische unter Wasser atmen? Die Lösung liegt darin, dass der Fisch keine Lunge hat zum Atmen, sondern Kiemen. Wie Kiemen aufgebaut sind und wie sie funktionieren, lernst du in diesem Video. Wie der Mensch, braucht auch der Fisch Sauerstoff zum Leben. Der Mensch benutzt die Lunge, um damit den Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen. Aber auch im Wasser ist Sauerstoff enthalten. Der Fisch hat keine Lunge, dafür hat er aber ein Organ, mit dem er den Sauerstoff aus dem Wasser gewinnen kann, die sogenannten Kiemen. Die Kiemen eines Fisches liegen versteckt, wir können nur die Kiemenspalten sehen. Hinter diesen lamellenartigen Öffnungen liegen die Kiemen. Die Atmung bei Fischen funktioniert folgendermaßen: Die Kiemen sind geschlossen, der Fisch öffnet das Maul und lässt Wasser in den Mundraum einströmen. Dann schließt er sein Maul und öffnet die Kiemendeckel. Das Schließen des Mauls setzt das Wasser unter Druck, sodass es nun durch die Kiemenräume wieder nach außen gepresst wird. Während das Wasser durch die Kiemen strömt, wird der Sauerstoff herausgelöst. Das Wasser, das aus den Kiemen strömt, enthält also weniger Sauerstoff als zuvor. Danach geht der Vorgang von vorne los. Kiemen zu, Maul auf, Wasser rein, Maul zu, Kiemen auf, Wasser raus. Das ist die Atmung der Fische. Wir wollen uns jetzt ansehen, wie die Kiemen aufgebaut sind. Die Kiemen beginnen im hinteren Raum der Mundhöhle. Dort sitzen die Kiemenbögen. Die Kiemenbögen sind knöchern. An diesen Kiemenbögen sitzen eine ganze Reihe von Kiemenblättchen dicht an dicht. Kiemenblättchen sind fleischig und hauchdünn. Sie sind richtig gut durchblutet. Vom Herzen aus fließt das sauerstoffarme Blut in die Kiemenblättchen. An ihnen passiert der Sauerstoffaustausch. Das Wasser strömt also vom Mundraum zu den Kiemenblättchen. Da die Kiemenblättchen sehr empfindlich sind, ragen schützende Kiemenreusen vom Kiemenbogen wie feine Äste weg. Kleine Nahrungsteilchen bleiben daran hängen, um nicht die sensiblen Kiemenblättchen zu verletzen. Während das Wasser durch die Kiemenblättchen fließt, wird das Kohlendioxid im sauerstoffarmen Blut an das Wasser abgegeben und der Sauerstoff aus dem Wasser wird im Blut aufgenommen. Das Prinzip ist ähnlich wie in der menschlichen Lunge. Das mit Sauerstoff angereicherte Blut wird anschließend durch den Körper des Fisches gepumpt, um die Organe mit Sauerstoff zu versorgen. In einem Liter Wasser befinden sich etwa zehn Milliliter Sauerstoff, das ist ziemlich wenig. Um dennoch möglichst viel Sauerstoff aus dem Wasser zu bekommen, müssen die Kiemen ständig mit frischem Wasser umspült werden. Der Sauerstoffgehalt des Wassers ist unter anderem auch von der Temperatur abhängig. In kaltem Wasser ist viel Sauerstoff gelöst, in warmem wenig. Wenn sich ein See im Sommer langsam erhitzt, führt das dazu, dass weniger Sauerstoff im Wasser gebunden werden kann. Wenn das Wasser zu warm wird, leiden die Fische unter Sauerstoffmangel. Dann tauchen sie gerne an die Wasseroberfläche und schnappen dort nach Luft. Die Kiemen von Fischen können aber nur den in Wasser gelösten Sauerstoff aufnehmen. Sauerstoff aus der Luft können sie nicht gewinnen. Oft verenden die Fische, wenn das Wasser zu warm, das heißt zu sauerstoffarm, ist. Wenn ein Fisch an Land gebracht wird, kleben die feinen Kiemenblätter zusammen. Das ist so, wie wenn du deinen Kopf unter Wasser tauchst. Wenn du ihn wieder aus dem Wasser ziehst, kleben deine Haare zusammen. Wenn die Kiemen also nicht vom Wasser umspült werden, kleben sie zusammen, der Fisch droht zu ersticken. Jetzt weißt du, warum Fische ohne Luftholen unter Wasser bleiben können. Mit Hilfe ihrer Kiemen lösen sie den nötigen Sauerstoff ganz einfach aus dem Wasser. Tschüss!

22 Kommentare

22 Kommentare
  1. sehr gut erklärt wusste ich vorher noch nicht

    Von Cassian L., vor mehr als einem Jahr
  2. und fische gewinnen 90% sauerstoff aus dem wassen
    sehr gutes viedeo gut erklärt

    Von Leonie H., vor fast 2 Jahren
  3. Hallo #1 Stein,
    beide Aussagen stimmen. Kiemenreusen trennen Nahrung und Atemwasser und filtern das vorbeiströmende Wasser. So werden die Kiemenblättchen vor Schmutzpartikeln geschützt und ein Zusammenkleben verhindert.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 2 Jahren
  4. Im Film wurde gesagt, dass Kiemenreusen verhindern, dass Nahrungsteile in die Kiemen geraten und nicht dass sie das Zusammenkleben der Kiemen verhindern

    Von #1 Stein, vor mehr als 2 Jahren
  5. sehr gut erzählt

    Von Msoldatova, vor mehr als 2 Jahren
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Kiemen – Bau und Funktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Kiemen – Bau und Funktion kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne zentrale Elemente der Fischatmung.

    Tipps

    An den Kapillaren wird Sauerstoff aus dem Wasser aufgenommen.

    Wassser und Blut fließen im Gegenstromprinzip aneinander vorbei.

    Lösung

    Die einzelnen Kiemenblättchen liegen dicht nebeneinander befestigt an den Kiemenbögen. In ihnen befinden sich Blutgefäße, die sich immer feiner und dünner vernetzen. Die feinsten Blutgefäße bezeichnet man als Kapillare. Wird frisches, sauerstoffreiches Wasser durch die Zwischenräume der einzelnen Kiemenblätter gepumpt, kann das Blut in den feinen Kapillaren den Sauerstoff aus dem Wasser aufnehmen. Wasser und Blut fließen dabei in entgegengesetzten Richtungen aneinander vorbei. Nachdem das Wasser an den Kiemenblättern vorbeigepumpt worden ist, enthält es weniger Sauerstoff als zuvor.

  • Beurteile zentrale Aussagen zu Wasser und Kiemen.

    Tipps

    Im Sommer kann es dazu kommen, dass Fische in einem zu warmen Teich ersticken.

    Kiemenblättchen müssen stets sauber gehalten werden, damit sie gut funktionieren und nicht beschädigt werden.

    Lösung

    Fische können unter Wasser atmen, denn im Wasser befindet sich auch Sauerstoff, wenn auch sehr viel weniger als in der Luft. 10 ml Sauerstoff findet man in einem Liter Wasser. Je nach Temperatur kann unterschiedlich viel Sauerstoff im Wasser gelöst sein. Kaltes Wasser ist dabei sauerstoffreicher als warmes Wasser. Im Gegenstromprinzip fließt dann das sauerstoffreiche Wasser an den Kiemenblättchen vorbei. Kiemenreusen verhindern, dass die Kiemenblättchen verschmutzen oder durch Dreck verletzt werden.

  • Bestimme die Temperatur der Wasserproben.

    Tipps

    Eine kalte Limonade schäumt beim Öffnen nicht so sehr wie eine warme.

    Kohlenstoffdioxid ist ein Gas.

    Lösung

    Wie auch bei Sauerstoff handelt es sich bei Kohlenstoffdioxid um ein Gas, das in Wasser gelöst werden kann. Auch die Temperaturabhänigkeit des Kohlenstoffdioxids ist nicht anders als beim Sauerstoff. In kaltem Wasser kann mehr Kohlenstoffdioxid gelöst sein als in warmem. Die richtige Reihenfolge ist als erstes die Probe mit wenig gelöstem Kohlenstoffdioxid, bis zur Probe mit dem meisten Kohlenstoffdioxid.

  • Nenne Beispiele für das Prinzip der Oberflächenvergrößerung.

    Tipps

    Kiemenkapillare nutzen die Oberflächenvergrößerung für den Gasaustausch.

    Der Gasaustausch einer Amphibienlunge ist nicht so effizient wie der Gasaustausch bei einer Säugerlunge.

    Für die Herstellung von fünf 200-ml-Gefäßen benötigt man mehr Material als für ein 1000-ml-Gefäß.

    Lösung

    Außer bei dem gebogenen Rohr, handelt es sich bei allen gezeigten Abbildungen um das Prinzip der Oberflächenvergrößerung. Bei den Blutgefäßen wird beispielsweise gezeigt, wie durch die Verflechtung in dünne Gefäße die Oberfläche des Gefäßes vergrößert wird. Auch die Lungen sind ein Beispiel der Oberflächenvergrößerung. Gezeigt ist eine weniger stark verzweigte Amphibienlunge und eine stark verzweigte Säugerlunge. Säuger haben durch die enorme Oberflächenvergrößerung einen effizienteren Gasaustausch als die Amphibien. Amphibien müssen zusätzlich ihre Hautatmung nutzen, um genügend Sauerstoff aufnehmen zu können.

  • Nenne die Funktionen der Kiemenbestandteile.

    Tipps

    Kiemenblättchen haben auf Grund ihrer starken Durchblutung eine rote Färbung.

    Kiemenbögen sind knöchern und fest.

    Lösung

    Die Kiemen eines Fisches liegen hinter den Augen, gut geschützt hinter den Kiemendeckeln. Am hinteren Deckelende liegt die Kiemenspalte, über die das Wasser für die Atmung wieder herausgepresst werden kann. Hinter den Kiemendeckeln sieht man, wie viele kleine Kiemenblättchen an den knöchernen Kiemenbögen befestigt sind. In den tiefrot gefärbten Kiemenblättchen befinden sich feinste Blutgefäße für die Sauerstoffaufnahme. Kiemen an den Kiemenreusen können wie ein Kamm Nährstoffe und andere Bestandteile aus dem Wasser filtern, die die feinen Kiemenblättchen beschädigen könnten.

  • Bestimme, bei welcher Abbildung das Gegenstromprinzip der Kiemen korrekt gezeigt wird.

    Tipps

    Das Blut in den Blutgefäßen fließt in die entgegengesetzte Richtung des Wassers.

    Wie an einem Fahnenmast sind die Kiemenblättchen an den Kiemenbögen befestigt. Das Wasser ist dabei wie der Wind für die Fahne.

    Lösung

    Fische pressen durch das Schließen des Mauls das Wasser in den hinteren Mundraum, an den Kiemen vorbei. Kiemenbogen und Kiemenblättchen kannst du dir wie Fahnenmast und Fahne vorstellen. Die Kiemenblättchen sind wie kleine Fähnchen am Kiemenbogen befestigt. Das Wasser fließt an den Kiemenblättchen so vorbei wie der Wind an einer Fahne. Das Blut in den Kiemenblättchen fließt in den Blutgefäßen in die entgegengesetzte Richtung des Wassers. Sauerstoffarmes Blut wird zunächst bis in die Spitzen der Kiemenblättchen gepumpt, wo es dann durch feine Kiemenkapillaren zurück Richtung Kiemenbogen fließt.

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