Atemregulierung

Atemregulierung, wegen des schwankenden Sauerstoffgehalts von Luft und Wasser sowie des in Abhängigkeit von der Aktivität schwankenden Sauerstoffbedarfs des Organismus notwendige Anpassung des ⇒ Gaswechsels an die jeweiligen Erfordernisse; erfolgt so, dass pH-Wert, Sauerstoffpartialdruck und Kohlendioxidpartialdruck auch unter unterschiedlichen Bedingungen des Stoffwechsels weitgehend konstant bleiben. Durch Atembewegungen haben verschiedene Tiergruppen Möglichkeiten, die Ventilation, d.h. die Erneuerung des Außenmediums (Luft oder Wasser), zu fördern. Bei wasseratmenden Tieren geschieht dies z.B. durch Cilienbewegung (z.B. Rädertiere), durch Schlängelbewegungen des Körpers (z.B. Röhrenwürmer, Mückenlarven), durch Bewegungen der Kiemen oder kiementragender Extremitäten (z.B. Krebse) oder durch Bewegung der Kiemendeckel (Fische). Die Ventilation ist bei luftatmenden Tieren, deren Atmungsorgane im Körperinneren liegen, erschwert. Viele Insekten können ihr Körpervolumen durch Muskelbewegungen vermindern; sie atmen somit aktiv aus, während sie entsprechend der Ausdehnung des elastischen Gewebes passiv einatmen. Die Landwirbeltiere atmen aktiv ein und aus. So erneuern Amphibien durch rasche Bewegungen der Kehlhaut die Luft in der Mundhöhle und pressen sie

dann mit Hilfe der Mundbodenmuskeln in die Lungen. Reptilien, Vögel und Säuger haben einen Brustkorb, der durch Rippenbewegungen geweitet werden kann, sodass die Lungen gedehnt werden und Luft einströmt (⇒ Lungenatmung).

    Die Regulierung der Atembewegungen der Landwirbeltiere ist bei Säugern gut bekannt. Die Atemmuskulatur im Zwerchfell und zwischen den Rippen wird vom Atemzentrum in der Formatio reticularis des Nachhirns aktiviert. Das Atemzentrum enthält inspiratorische und exspiratorische Neurone, die einen Grundrhythmus von Ein- und Ausatmung erzeugen; dieser kann durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst und verändert werden. So hemmen und aktivieren z.B. Dehnungsrezeptoren in der Lunge die Einatmung und Ausatmung in Abhängigkeit vom Volumen. Das Atemzentrum steht mit dem Limbischem System und dem Hypothalamus in Verbindung. So kann z.B. psychische Erregung atmungsfördernd wirken. Andere Faktoren sind etwa Hormone (z.B. Adrenalin), Meldungen von Rezeptoren in der Haut (Temperaturrezeptoren, Schmerzrezeptoren) sowie von Muskelspindeln. Im Aortenbogen und in der Halsschlagader (Carotisgabel) befinden sich Chemorezeptoren. Sie messen den pH-Wert sowie die O₂-Konzentration und CO₂-Konzentration des Blutplasmas. So wird die Atmung bei CO₂-Zunahme,

O₂-Abnahme und pH-Veränderung aktiviert. Normalerweise sind diese chemischen Werte durch Ventilation konstant gehalten. Bei Krankheiten oder unter bestimmten Umweltbedingungen (z.B. große Höhe) kann aber die A. über die Chemorezeptoren bedeutsam werden.