Die Lunge – Ort des Gasaustauschs

Folgende Situation hast du im Bus, in der Bahn oder im Fahrstuhl bestimmt schon mal erlebt. Jemand ist ernsthaft so dreist und furzt auf kleinem Raum. Du willst dann unbedingt die Luft anhalten?! Das klappt leider nicht lange. Du musst nach kurzer Zeit wieder einatmen. „Gasaustausch in der Lunge“? Das erfährst du in diesem Video – also bleib dran! Weshalb du nicht lange die Luft anhalten kannst, ist ziemlich einfach zu beantworten. Weil der für uns überlebenswichtige Sauerstoff aus der Luft nicht wie zum Beispiel bei Fröschen auch über die Haut aufgenommen werden kann, sondern lediglich über Mund und Nase in unseren Körper und damit in unsere Blutbahn gelangt. In allen Körperzellen, zum Beispiel in den Muskeln oder im Gehirn, wird aus dem Sauerstoff und Nährstoffen Energie gewonnen. Diese ist überlebenswichtig, da unsere Organfunktionen nur so aufrechterhalten werden können. Na gut, also langsam einatmen. In der Einatemluft ist übrigens nicht ausschließlich Sauerstoff enthalten – sogar nur zu einundzwanzig Prozent. Die restlichen Bestandteile sind vor allem Stickstoff – etwa achtundsiebzig Prozent, null komma null drei Prozent Kohlenstoffdioxid und etwa ein Prozent andere Gase, wie, na gut, es reicht. Und wie gelangt der Sauerstoff aus der Luft nun über Mund und Nase in unsere Blutbahn? Schauen wir uns den Weg der Atemluft einmal genauer an. Die Zufuhr geschieht, wie bereits erwähnt, über Nase und Mund. Hier wird die Atemluft zunächst erwärmt und befeuchtet. Flimmerhärchen sowie eine Schleim produzierende Schleimhaut in der Nase halten Schmutzteilchen und Krankheitserreger zurück. Von der Nasen- – oder auch der Mundhöhle – verläuft der Weg der Atemluft weiter über den Rachen, vorbei am Kehlkopf in die Luftröhre. Knorpelspangen entlang der Luftröhre sorgen für Stabilität, sodass die Luftröhre nicht zusammengedrückt werden kann. Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien, durch welche die Atemluft in den rechten und linken Lungenflügel gelangt. Der rechte Lungenflügel besteht aus drei Lappen, der linke aus zwei. Der Weg ist bis hierhin leicht nachzuvollziehen, oder? Wie geht es dann weiter? Die Luft strömt durch die Bronchien in den Lungenflügeln in immer feinere Atemkanälchen, die Bronchiolen. An deren Ende sitzen, wie winzige Beeren an einer Traube, die Lungenbläschen, auch Alveolen genannt. Diese sind dann wiederum von einem feinen Netz aus Blutgefäßen umgeben, den Lungenkapillaren. Hier findet der Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und Lungenkapillaren, also einem Teil des Blutgefäßsystems, statt. Das schauen wir uns gleich genauer an. Eine Lunge besitzt etwa Dreihundertmillionen Lungenbläschen, sie sind nur um die null Komma zwei Millimeter groß. Aber wieso so viele mini Bläschen statt einer oder ein paar größeren Blasen? Durch die vielen kleinen Bläschen nimmt die Oberfläche extrem zu. Das kannst du dir anhand dieses Modells verdeutlichen. Klicke gern kurz auf Pause und schau es dir in Ruhe an. Die gesamte Oberfläche der Lungenbläschen wird auf etwa hundert Quadratmeter geschätzt. Das entspricht der Grundfläche einer sehr geräumigen Wohnung. Dadurch wird der Gasaustausch enorm effizient. So und wie funktioniert nun der Gasaustausch an den Lungenbläschen? Diesen kannst du dir vereinfacht so vorstellen: denk noch einmal daran; die Einatemluft enthält etwa einundzwanzig Prozent Sauerstoff. Die Sauerstoffkonzentration im Blut in den Lungenkapillaren der Lungenbläschen beträgt weniger als einundzwanzig Prozent. Das Gefälle bewirkt, dass Sauerstoff aus der Einatemluft ins Blut übergeht. Dieses Prinzip heißt Diffusion. Umgekehrt ist der Kohlenstoffdioxidgehalt des Blutes höher als der der Einatemluft in den Lungenbläschen. Kohlenstoffdioxid diffundiert über die dünne Wand der Lungenbläschen und wird mit der Ausatemluft nach außen befördert. Diese enthält dann nur noch siebzehn Prozent Sauerstoff, jedoch vier Prozent Kohlenstoffdioxid. Eine Frage ist noch spannend zu beantworten: wodurch erfolgen eigentlich die Atembewegungen, wenn die Lunge selbst keine Muskulatur besitzt? Dein Körper verfügt grundsätzlich über zwei Atemtechniken: die Brust- und die Bauchatmung. Du kennst das bestimmt: bei körperlicher Anstrengung beginnt sich dein Brustkorb im Rhythmus der Atmung immer schneller zu heben und zu senken. Verantwortlich dafür sind kurze Muskeln zwischen den Rippen. Die sogenannte Zwischenrippenmuskulatur zieht sich zusammen, wodurch sich der Brustkorb anhebt und sich der Brustraum, beziehungsweise die mit dem Brustkorb verbundene Lunge, vergrößert. Dadurch entsteht ein Unterdruck und Luft wird in die Lunge gesaugt. Senkt sich der Brustkorb wieder, da die Muskulatur erschlafft, wird Luft aus der Lunge gedrückt. Diese Atemtechnik nennt man Brustatmung. Schauen wir uns jetzt die Bauchatmung an. Das leicht nach oben gewölbte Zwerchfell, das Brust- und Bauchraum voneinander trennt, wird durch die sich zusammenziehende Zwerchfellmuskulatur abgeflacht, wodurch der Brustraum ebenfalls – diesmal nach unten erweitert wird.
Die Lunge folgt und vergrößert sich auch hierbei. Entspannt sich das Zwerchfell wieder, wölbt es sich nach oben, der Brustraum verkleinert sich und wir atmen aus. Okay, jetzt erstmal durchatmen. Fassen wir noch einmal zusammen. Der lebenswichtige Gasaustausch in der Lunge geschieht an den Lungenbläschen. Sauerstoff diffundiert ins Blut, Kohlenstoffdioxid wird aus dem Blut an die Ausatemluft abgegeben. Das Prinzip der Oberflächenvergrößerung ermöglicht einen optimierten Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und den umgebenen Lungenkapillaren. Die Atembewegungen erfolgen über die Brust- und die Bauchatmung. Und weil hier in ausreichender Entfernung höchstens ein paar Füchse pupsen, gehen manche Menschen auch so gern an der frischen Luft spazieren.