atmung_-_arbeitsbl_tter

Atmung
1. Atmung und Verbrennung
Aus dem Chemieunterricht weisst du, was geschieht, wenn Kohle verbrennt. Der
Sauerstoff reagiert mit der Kohle (Kohlenstoff = C) und verursacht den chemischen
Vorgang, den wir "brennen" nennen. Die Energie, die bei dieser Verbrennung erzeugt
wird, zeigt sich in Form von Hitze und Feuer. Der Sauerstoff ist jetzt an den Kohlenstoff
gebunden und es entsteht ein "Abgas", das uns in diesem Kapitel häufig beschäftigen
wird.
Du wirst erstaunt sein, dass wir dieses Kapitel mit Kohle und Verbrennung, also
Sachverhalten aus der Chemie beginnen. vielleicht hast du schon gehört, dass
Lebewesen eine Art "Verbrennungsprozess" durchführen müssen, um überhaupt
existieren zu können.
1
Erstelle zusammen mit deinen Klassenkameraden eine Liste von Problemen, die dich
im Zusammenhang mit der Atmung interessieren.
Um herauszufinden, was beim Atmen geschieht, vergleichen wir die eingeatmete mit
der ausgeatmeten Luft.
2
Erfinde selber eine Apparatur, mit der du ausgeatmete Luft in einem Zylinder sammeln
kannst. Mach dazu eine Skizze.
F1
Was geschieht, wenn wir eine brennende Kerze in einen Zylinder mit ausgeatmeter
Luft stellen ? Erkläre diese Reaktion.
2. Wir untersuchen ausgeatmete Luft
Kalkwasser wird häufig für den Nachweis von Kohlendioxid gebraucht. Wenn du
vergessen hast, wie es mit Kohlendioxid reagiert, musst du dich erneut in deinen
Notizen vom Chemieunterricht informieren.
1
Versucht jetzt, mit Hilfe eines Experimentes ein- und ausgeatmete Luft auf den Gehalt
von Kohlendioxid zu vergleichen. Die Erfahrung zeigt, dass sich dabei folgende
Schwierigkeiten ergeben :
a) Atemluft muss in engen Kontakt (nicht nur oberflächlich !) mit dem
Kohlendioxidnachweiser (z.B. Kalkwasser) kommen.
b) Es ist wichtig, dass beide Luftsorten mit gleichen Mengen Kohlendioxidnachweiser
untersucht werden.
c) Beide Luftsorten müssen gleich lang mit dem Kohlendioxidindikator (?) reagieren
können.
F2
Worin unterscheidet sich eingeatmete von ausgeatmeter Luft ? Zeichne und erkläre
die für diesen Versuch verwendete Apparatur.
Wenn Kohlendioxid durch Wasser geleitet wird, löst sich eine Teil des Gases aus. Das
gelöste Gas kann nun mit dem Wasser eine chemische Reaktion eingehen und eine
sehr schwache Säure bilden.
F3
Finde heraus, welche Säure aus Wasser und Kohlendioxid gebildet wird.
Mit einem sehr empfindlichen Indikator ist es möglich, das Vorhandensein von dieser
Säure, oder in unserem Fall (siehe A 3) das Vorhandensein von Kohlendioxid,
herauszufinden. Der dazu geeignete Indikator enthält verschiedene Substanzen, eine
davon ist Natriumbicarbonat. Wir nennen ihn deshalb Bicarbonat- Indikator oder kurz
CO2-Indikator. Ähnliche Resultate erhalt du übrigens auch mit dem üblichen
Universalindikator, den du von der Chemie her kennst.
Um zu sehen, wie der Indikator arbeitet, gibst du etwa 1 ml der Lösung in drei
Reagenzgläser A,B und C. Reagenzglas B lässt du stehen, zu A Gibst du einige Tropfen
Essig und zu C einige Tropfen verdünnte Natronlauge.
2
Kopiere die Tabelle und notiere die Farbumschläge :
A
B
mehr Säure
unbehandelt
Farbe
des
CO2Indikators
C
weniger Säure
F4
Wieso zeigen nun diese Farbumschläge das Vorhandensein von Kohlendioxid an ?
F5
Wiederhole den Versuch von F 3 mit dem neuen Indikator. Berichte über die
Ergebnisse. Welchen Indikator bevorzugst du nun - Kalkwasser oder
Bicarbonatindikator ?
3. Produzieren auch andere Lebewesen CO2 ?
Bei Pflanzen haben wir vor einiger Zeit nachgewiesen, dass diese CO2 aufnehmen und
Sauerstoff produzieren. Um eine allgemeingültige Aussage über die CO2-Abgabe
machen zu können, müssen wir gleiche Experimente auch mit Tieren durchführen. Für
solche Untersuchungen eignen sich z.B. Mehlwürmer, Maden,... ausgezeichnet.
F6
Überlege dir , wie du beweisen kannst, dass auch Tiere CO2 an ihre Umgebung
abgeben. Das Versuchsmaterial besteht aus : 2 Reagenzgläsern, einigen Tieren, 2
Gummistopfen und 1 Drahtnetz.
Merke : Um eindeutige Aussagen machen zu können, braucht du immer ein
Kontrollexperiment. Wie sieht das hier aus ? Zeichne es zu A 6 . Ungefähr alle 15
Minuten muss das Reagenzglas geschüttelt werden, damit der Indikator mit dem
allenfalls produzierten CO2 reagieren kann.
F7
Hat das soeben durchgeführte Experiment dein in A 2 gewonnenes Erkenntnis
geändert ? Formuliere eine Hypothese über "Lebewesen und Kohlendioxid".
4. Experimente zum Gasaustausch beim Menschen
Bis jetzt haben wir herausgefunden, dass Lebewesen CO 2 als Abgas an die
Umgebung abgeben. Man kann den Atmungsprozess deshalb mit einer Verbrennung
vergleichen, da dort ja das gleiche geschieht. Damit aber eine Verbrennung
zustande kommt, braucht es Sauerstoff aus der Luft. Es ist nun naheliegend zu fragen,
ob Lebewesen gleichfalls auf den Luftsauerstoff angewiesen sind. Um dies
herauszufinden, zu welchen Teilen die in der Luft vorhandenen Gase Stickstoff,
Sauerstoff und Kohlendioxid in der atmosphärischen und in der ausgeatmeten Luft
vorhanden sind. Falls wir bei den beiden Luftsorten Unterschiede in der Menge eines
bestimmten Gases feststellen, können wir daraus wichtige Schlüsse ziehen !
Mit folgendem Versuch lässt sich der Anteil der verschiedenen Gase in der Luft
bestimmen. Führ das Experiment werden zwei Substanzen gebraucht : KOH (
) ist stark basisch und absorbiert CO2 (
). Das
Kohlendioxid wird durch die Kalilage zerstört. Pyrogallol in Kalilauge gelöst absorbiert
nicht nur CO2, sondern auch Sauerstoff. Dabei verfärbt sich die Lösung dunkelbraun.
Achtung : Beide Substanzen sind ätzend. Gelangen sie auf deine Kleider, deine Haut
oder auf die Bank, wasche sie mit viel Wasser weg und informierte sofort deinen
Lehrer.
Luftsäule
Wasser
Plastikspritze
Abb. 1
Führe nun mit der in der oben dargestellten Apparatur je eine Luftanalyse mit
atmosphärischer und ausgeatmeter Luft durch. Die folgenden Angaben helfen dir
dabei.
1
2
3
4
5
6
7
Sauge etwa 3 ml mit Fluorescein angefärbtes Wasser in die Kapillare ein.
Mit einer feinen Plastikspritze ziehst du jetzt soviel Luft ins Glasrohr, dass sich die
Wassersäule in der Kapillare noch ca. 8 cm weiter bewegt. LUFTSÄULE NIEMALS MIT
DER HAND ERWÄRMEN !!
Führ die Analyse von ausgeatmeter Luft musst du diese unter Wasser in einem Zylinder
auffangen und von dort aus in die Kapillare einsaugen.
Bringe das Ende der Kapillare ins gefärbte Wasser, und sauge einen weiteren cm
Wasser ein, jetzt ist die Luftprobe nach aussen abgeschlossen.
Miss die Länge der Luftsäule so genau wie möglich.
Sauge nun etwa 2 cm KOH ein. Mit Hilfe der Spritze bewegst du die Luftsäule vorsichtig
hin und her, sodass das CO2 mit der Kalilauge reagieren kann. Bei ausgeatmeter Luft
wirst du nun feststellen, dass sich die Länge der Luftsäule verringert - wieso ? Sobald
sich die Luftsäule nicht mehr weiter verringert, kannst du die neue Luftsäulenlänge
notieren.
Der CO2-Gehalt der atmosphärischen Luft ist so gering, dass wir mit diese Metzode
keine Volumenänderung nach dem Kontakt mit KOH feststellen können. Führe
deshalb 5 nur mit ausgeatmeter Luft durch.
Wiederhole 5 mit Pyrogallol. Sauge dabei möglicht viel (ca. 5 cm) in die Kapillare.
Vergiss nicht, die Luftsäule hin und her zu bewegen und die neue Länge der Luftsäule
exakt zu bestimmen.
4-5 ergibt nun das Volumen des absorbierten CO2 und 5-6 das Volumen des
absorbierten Sauerstoffs
Indem wir die Volumen der zu untersuchenden Luftproben
a) am Anfang
b) nach Kontakt mit KOH
c) nach Kontakt mit Pyrogallol in KOH
verglichen haben, können wir mit einer einfachen Verhältnisgleichung den
Prozentanteil von CO2 und Sauerstoff in den Luftproben berechnen. Das ist wichtig,
um ein- und ausgeatmete Luft vergleichen zu können und dann zu sagen, was
während der Atmung geschieht.
Die Berechnungen kannst du nach folgendem Muster durchführen. Kopiere die
Tabelle und führe die Berechnungen selber durch.
Falls es die Zeit erlaubt, kannst du eine Analyse der Atemluft nach körperlicher
Anstrengung (z.B. nach einem 400 m Lauf) durchführen.
F8
Berechnung
atmosphärische ausgeatmete
Luft
Luft
a) ursprüngliche Luftsäulenlänge
b) Länge der Luftsäule nach Kontakt mit KOH
c) Differenz a - b
d) Deshalb % CO2 in der Luftprobe
e) Länge der Luftsäule nach Kontakt mit Pyrogallol
f) Differenz b - e
g) Deshalb % Sauerstoff in der Luftprobe
Fasse deine Ergebnisse aus den durchgeführten Luftanalysen zusammen
F9
Mit labortechnischen Experimenten wurden die Bestandteilmengen von Gasen in der
atmosphärischen Luft exakt bestimmt - haben diese Werte grosse Differenzen zu
deinen ? Wie gross sind die Fehler und wo könnte die Ursache liegen ?
Die unterschiedliche Erwärmung der Luftsäule kann unter anderem zu diesem Fehler
beigetragen haben : Gase dehnen sich bekanntlich beim Erwärmen aus. Es ist in
diesem Versuch deshalb wichtig, dass wir die Gaskapillare möglichst in ihrem Ende
halten und die Luftsäule nicht mit unserer Hand erwärmen. Eine konstante Temperatur
erreichen wir, indem wir die Kapillare vor jedem Ablesen ca. 1 min ins Wasser legen.
F 10
Was kannst du mit Hilfe der soeben gewonnenen Resultate bis jetzt über den
Gasaustausch beim Menschen sagen ?
5. Wie geschieht Atmung ?
Bis jetzt haben wir uns mit dem Gasaustausch zwischen der Lunge und der
Atmosphäre befasst. Wir haben herausgefunden, dass wir Menschen (wie alle
anderen Lebewesen) während des Atmungsprozesses Kohlendioxid produzieren. Wir
haben ferner herausgefunden, wie viel Sauerstoff während der Atmung
aufgenommen wird und konnten zeigen, dass körperliche Anstrengung die CO 2Abgabe heraufsetzt. Die Analyse von Gasen hat sich als sehr wichtig erwiesen.
Im weiteren Verlauf dieses Kapitels wollen wir herausfinden, wohin die eingeatmete
Luft geht. Dann wollen wir das Verhalten der Lunge bei unterschiedlichem Druck
kennen lernen und schliesslich erörtern was mit CO2 und Sauerstoff in unserem Körper
geschieht.
5.1. Wohin geht die Atemluft ?
Am Torso sieht man, dass die Körperhöhle durch eine muskulöse Haut in zwei
ungleiche Teile unterteilt ist. Diese Zwischenschicht heisst Zwerchfell und trennt die
Bauchhöhle von der Brusthöhle.
F 11
Die folgende Abbildung hilft dir, die Vermutung, dass die Atemluft durch die beiden
Bronchien in die beiden Lunge verteilt wird, zu bestätigen. Berichte über die
Herstellung und die Bedeutung eines Kunststoff-Ausgusses.
Wenn wir tief einatmen, spüren wir, dass das Brustvolumen zunimmt. Wir wollen jetzt
herausfinden, wie dies bewirkt wird.
5.2. wie wird das Brustvolumen vergrössert ?
Wenn wir das Skelett eines Menschen
betrachten, sehen wir, dass die Wirbelsäule,
Rippen und Brustbein einen knöchernen
"Käfig" bilden. Wir sehen auch, dass die
Rippen auf- und abwärts bewegt werden
können. Zwei verschiedene Arten von
Muskeln sind an den Rippen befestigt (wenn
du schon einmal sparerips gegessen hast, hat
dir hoffentlich dieses Fleisch zwischen den
Rippenknochen eines Schwein geschmeckt)
und verbinden diese kreuzweise. Du wirst
vermuten, dass die eine Sorte Muskeln die
Rippen angebt, und die andere Sorte sie
senken kann. Untersuchen wir anhand von
zwei Bildern diese Vermutung.
Abb. 2
Kunststoffausguss der menschlichen Lunge
1
Betrachte genau die Abb. 4.
Lass ein Gummiband zwischen den Punkt P und Q zusammenziehen. Überlege dir, von
welchen Muskeln aus Abb.3 diese Bewegung in Wirklichkeit ausgeführt wird. Stellt sich
der gleiche Effekt ein, wenn du das Gummiband zwischen den Punkten R und S
zusammenziehen lässt ?
F 12
Schreibe einen kurzen Bericht, wie das Bewegungsmodell arbeitet. Welche Muskeln
(Abb. 3) bewirken ein Anheben des Brustkorbes ?
5.3. Die Arbeit des Zwerchfells
Wenn wir unsere Arme über der Brust verschränken und einatmen, werden wir
feststellen, dass dies auch ohne anheben des Brustkorbes möglich ist. Dabei spüren wir
aber, dass die Bauchmuskulatur irgendwie an der Atmung beteiligt ist.
die Brusthöhle ist durch das Zwerchfell nach unten abgeschlossen. Nach aussen, wo
das Zwerchfell mit der Körperwand verbunden ist, wird es dicker und muskulös (siehe
Abb. 6). Auch stellen wir fest, dass es in der Ebene nicht flach angeordnet ist, sondern
sich in der Mitte aufwölbt. Du kannst dir aber leicht vorstellen, wie man diese Wölbung
verringern kann : Beim Einatmen beobachten wir nämlich, dass sich die untersten
Rippen nach aussen bewegen. Da das Zwerchfell mit diesen verbunden ist, muss sich
diese Bewegung auf die Wölbung des Zwerchfells auswirken.
1
Bevor wir die Aufgabe des Zwerchfells genauer untersuchen, müssen wir einige
Begriffe kennen lernen.
Beschrifte mit Hilfe des Biologiebuche "Bau und Funktion ..." und merke dir die neuen
Begriffe
Abb. 5 Schematische Darstellung des Brustbereiches (Rippen teilweise entfernt)
2
Abb. 6 zeigt dir, wie sich das Zwerchfell beim Atmen bewegt. Beobachte die Bildserien
genau und beschrifte die einzelnen Strukturen.
F 13
Wie wirkt sich die Arbeit der Zwerchfellmuskulatur auf die Lage des Zwerchfells aus ?
Welche Folgen hat das für das Volumen der Brusthöhle ?
Wodurch wird wohl die starke Aufwölbung des Zwerchfells in Abb. 6 bewirkt ?
Spielt die Zwischenrippenmuskulatur auch in Abb. 6 eine Rolle ? Welche ?
Abb. 6 Darstellung des Brustkorbes zur Erläuterung der Zwerchfellfunktion
Die nächste Frage, die es zu beantworten gilt, besteht darin, wie dieser beobachtete
Wechsel von grossen und kleinem Brustvolumen die Luft zwingt, in die Lungen ein- und
auszuströmen.
5.4. Wie kommt die Luft in die Lungen ?
Eine Möglichkeit, Luft von Punkt A nach Punkt B zu bewegen, besteht darin, Bei A
einen hohen, und bei B einen kleinen Druck zu erzeugen. Um Luft in die Lungen zu
"bewegen", müssen wir den Luftdruck in den Lungen herabsetzen, sodass er geringer
ist als der atmosphärische Luftdruck in der Umgebung. Um andererseits Luft aus den
Lungen herauszutreiben, muss der Druck innen grösser sein als draussen.
1
Die in Abb. 7 und Abb. 7a dargestellten Modelle veranschauliche die Druckänderungen, die während des Atmens auftreten. Arbeite genau und überlegt mit diesen
Modellen !
F 14
Die einzelnen Teile sind bei den Modellen der Abb. 7 und Abb. 7a nummeriert. Gib,
soweit als möglich, zu jeder Nummer den Namen des entsprechenden Körperorgans
an.
F 15
Mit Hilfe der soeben gewonnenen Erfahrung kannst du eine kurze Zusammenfassung
zu diesem Unterkapitel schreiben. Die Überschrift lautet : "Wie die Atemluft in den
Lungen ein- und austritt".
Nur ein Punkt ist jetzt noch unklar : Ist es selbstverständlich, dass der Luftdruck in der
Lunge fällt, wenn das Volumen des Brustkorbes vergrössert wird ?
Der Physiker Robert Boyle fand heraus, dass Druck und Volumen eines Gases immer
umgekehrt proportional sind, d.h. : Verkleinern wir das Volumen eines Gases um die
Hälfte (z.B. durch Zusammendrücken), so steigt der Druck des selben Gases auf das
Doppelte, und umgekehrt. Wenn wir dieses Gesetz auf unsere Erkenntnisse anwenden,
sehen wir, dass durch Vergrösserung des Brustvolumens automatisch der Luftdruck in
der Lunge fallen muss.
Genau das haben wir anfänglich als eine Möglichkeit betrachtet, Luft von einem
Punkt A nach einem Punkt B zu verfrachten (nämlich aus der Atmosphäre in die Lunge
hinein).
Abb. 7 Druckänderung beim Atmen
Abb. 7a
5.5 Die Brustfelle
Bis jetzt haben wir die Bewegung von Brustkorb und Lunge als ein und dasselbe
betrachtet. In Wirklichkeit sind die beiden aber durch eine dünne Doppelschicht von
Zellen getrennt. In unserer Übersichtszeichnung (siehe Abb. 5/6) haben wir die beiden
Häute als dünne Linien gezeichnet und zwischen ihnen eine Flüssigkeitsschicht
angedeutet. Der Zwischenraum wird erst im Moment der Geburt aufgebaut, dann
nämlich, wenn erstmals Luft in die Lungen kommt. von unserem Lungenmodell haben
wir gelernt, dass es lebenswichtig ist, die Brusthöhle vollkommen luftdicht zu halten.
F 16
Gesetzt den Fall, die Brustfelle würden durch einen Unfall aufgerissen, könnte der
Verunfallte dann immer noch atmen ?
Kannst du erraten, was mit dem Lungenflügel geschehen würde ?
Wie würdest du dem Verletzten erste Hilfe leisten ?
Manchmal ist es erwünscht, etwa bei der Behandlung
Lungenentzündung, den einen Lungenflügel stillzulegen.
F 17
einer
Stell dir vor, wie dies ein Arzt bewerkstelligt und beschreibe sein Vorgehen.
schweren
Wie wir gesehen haben, atmen wir ein, indem wir den Luftdruck im Innern der Lunge
herabsetzen. Es kann nun geschehen, dass der Mechanismus, der dies beim
Menschen bewirkt, z.B. durch einen Unfall gestört ist. Sobald dies der Fall ist, muss der
Luftdruckwechsel künstlich erzeugt werden. Dies geschieht mit einer Vorrichtung, die
man im Volksmund als "eiserne Lunge" bezeichnet.
5.6. Die künstliche Beatmung
Menschen, die einen elektrischen Schock erlitten oder dem Ertrinken nahe waren,
atmen zeitweilig nicht mehr. Es ist wichtig, dass eine Wiederbeatmung sofort erfolgt.
Sekunden können über Leben oder Tod entscheiden, da eine Unterversorgung des
Gehirns mit Sauerstoff eine nicht wieder gutzumachende Zerstörung der Gehirnzellen
zur Folge hat. Bis heute hat man verschiedene Möglichkeiten der künstlichen
Beatmung ausprobiert. Die folgende ist die beste :
Der Lebensretter bläst ausgeatmete Luft direkt in den Mund (oder in die Nase) des
Verunfallten. Dabei beachtet er das Anheben des Brustkorbes, sobald Luft in die
Lungen des Opfers strömt. Es ist wichtig, dass der Kopf des Verunfallten ganz nach
hinten gedrückt und seine Nase (resp. sein Mund) geschlossen wird. (Wieso ?)
1
Studiere Abb. 8 aufmerksam. Übe selber das Beatmen am Phantom.
F 18
Fasse mit Hilfe von Abb. 8 noch einmal die wichtigsten Schritte über die künstliche
Beatmung zusammen.
Abb. 8 künstliche Beatmung
6. Das Innere der Lunge
Wir haben gesehen, wie Luft ein- und ausgeatmet wird. Es bleiben uns noch die
Frage, was mit der Luft geschieht, wenn diese endlich die feinsten Lungenbläschen
(siehe Umschlag des Biobuches) erreicht. In Abb. 9 siehst du eine Serie von Bildern, die
in zunehmender Vergrösserung zeigen, wie die feinen und feinsten "Lungenästchen" in
Wirklichkeit aussehen.
F 19
Male die Strukturen der Abb. 9 sinnvoll aus und verfasse einen kurzen Bericht über den
vereinfacht dargestellten Feinbau der Lunge. Dein Bericht sollte folgende
Sachverhalte behandeln:
Wie verläuft der Luftweg von der Nase zu den Lungenbläschen ? Hat die typische Form
der Lungenbläschen eine Bedeutung für den Gasaustausch ? Ist es Zufall, dass wir um
die Lungenbläschen ein sehr dichtes Netz von Blutkapillaren finden ?
Vergiss nicht, dass Blutgefässe und Alveolen in sehr einem Kontakt stehen und dass
die menschliche Lunge mit ihnen etwa 700 Mio Lungenbläschen eine Gesamtfläche
von etwa 50 m2 besitzt. Vergleiche diese Fläche mit der deines Klassenzimmers vielleicht kannst du diesen Vergleich in deinem Bericht verwenden.
Abb. 9 Der Feinbau der Lunge
7. Haben wir Beweise, dass in den Lungen ein Gasaustausch geschieht ?
Aus den Luftanalysen im Abschnitt 4 dieses Kapitels wissen wir ungefähr, was mit der
eingeatmeten Luft geschieht. Wenn die Blutversorgung der Lungenbläschen
tatsächlich mit dem Gasaustausch in der Lunge etwas zu tun hat, wäre es doch
möglich, das Problem zu lösen, indem man den Sauerstoff- und den
Kohlendioxidgehalt des in die Lungen ein- und ausströmenden Blutes vergleicht.
Diesen Vergleich haben Biologen tatsächlich durchgeführt. Die dabei gewonnenen
Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst :
atmosphärische
Luft
ausgeatmete
Luft
in 100 ml Blut sind folgende
Gasvolumen (in ml) vorhanden
in die Lungen
einströmendes Blut
aus den Lungen
ausströmendes Blut
Stickstoff
79.01%
79.5%
0.9 ml
0.9 ml
Sauerstoff
20.96%
16.4%
10.6 ml
19 ml
Kohlendioxid
0.03%
4.1%
58.0 ml
50.0 ml
1
Studiere die obige Tabelle vorsichtig und beantworte die folgenden Fragen :
F 20
a) Welche der beiden Luftsorten enthält mehr Sauerstoff ?
b) Welche der beiden Blutsorten enthält mehr Sauerstoff ?
c) Leite aus a) und b) eine Vermutung ab, die besagt, was mit dem Sauerstoff in den
Lungen geschieht.
d) Welche der beiden Luftsorten enthält mehr CO2 ?
e) Welche der beiden Blutsorten enthält mehr CO2 ?
f) Leite aus a) und b) eine Vermutung ab, die besagt, was mit dem Kohlendioxid in
den Lungen geschieht.
g) Vergleiche beide Tabellenseiten - was stellst du über die Stickstoffmengen fest ?
Welches ist die Rolle des Stickstoffs bei der Atmung ?
8. Wie die Atemgase vom Blut aufgenommen und abgegeben werden
Wir wissen jetzt, dass Sauerstoff und Kohlendioxid tatsächlich zwischen der Luft in den
Alveolen und dem Blut, das durch die Lungen fliesst, ausgetauscht werden. Es bleibt
jetzt immer noch die Frage offen, wie Sauerstoffmoleküle - z.B. in den Lungenbläschen
- durch die Blutgefässe hindurch ins Blut eindringen können.
Die Distanz, die bei diesem Übergang bewältigt werden muss, ist sehr klein, etwa ein
Tausendstel Millimeter. Wenn die Sauerstoffkonzentration in den Lungenbläschen
grösser ist als die im Blut, dann muss (ähnlich den Gesetzen bei der Osmose oder beim
Druckausgleich) der Sauerstoff ins Blut übertreten. Allerdings müssen wir uns noch mit
einer Schwierigkeit beschäftigen :
Wir wissen ,dass die Innenwand der Alveolen mit einem dünnen Wasserfilm
beschichtet st. Der Sauerstoff muss sich zuerst in diesem Wasser auflösen, um dann als
Lösung durch die Zellen zu treten. Diese Zellschichten sind natürlich nichts anderes, als
die Wand er Blutgefässe einerseits, und die Wand der Lungenbläschen andererseits.
Wir haben die enorme Oberfläche der Lungenbläschen, die sich den
hindurchtretenden Gasen anbietet, erwähnt.
Abb. 10 Gasaustausch in den Lungenbläschen (Alveolen)
F 21
Weisst du nun, wie der Sauerstoff ins Blut, resp. das Kohlendioxid aus den Blutgefässen
wieder in die Lungen gelangt ?
Wie wird der Sauerstoff von der Lunge aus zu anderen Körperteichen transportiert ?
Weshalb erschweren Schadstoffe (z.B. vom Rauchen) im Innern der Lunge den Übertritt
von Sauerstoff aus den Lungenbläschen in die Blutgefässe ?
Welcher Vorgang produziert bei allen Lebewesen laufend Kohlendioxid und wieso
muss dieses Abgas aus dem Organismus entfernt werden ?
F 22
Wohin wird der Sauerstoff transportiert und wozu verwendet ?
F 23
Zähle mindesten 5 Krankheiten auf - mit ihrer Krankheit- und Heilungsgeschichte - die
Atemwege oder Atemorgane betreffen.
F 24
Erstelle ein Liste verschiedener Organe mit ihrem Sauerstoffverbrauch. Nenne 6 und
beginne mit dem grössten Verbraucher.
9. Auch Fische atmen
Fische entnehmen dem Wasser Sauerstoff mit Hilfe von Kiemen. Falls du keine Zeit hast,
Kiemen unter dem Binokular zu beobachten, zeigt dir Abb.11, wie diese gebaut sind.
1
Studiere Abb. 11 aufmerksam und beschrifte die einzelnen Teile.
Abb. 11 Bau der Kiemen (der Kiemendeckel ist entfernt)
Abb. 12 die Atembewegung eines
Fisches (Sicht von unten)
1
Vergleiche nun die Atembewegung des Menschen mit dem Fisch. Der grösste
Unterschied besteht darin, dass wir Luft um uns herum haben und diese einatmen der Fisch Wasser um sich hat und den gelösten Sauerstoff darin braucht. Hier ein
kleiner Tip : Fische öffnen und schliessen durch Muskelkontraktionen eigentlich nur
ihren Mund, sie vergrössern und verkleinern damit das Mundvolumen.
F 25
Du wirst bemerkt haben , dass die Bauweise dieser Kiemen, ähnlich den Alveolen
beim Menschen, dem Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid eine sehr grosse
Oberfläche bietet - wieso ?
F 26
Was geschieht nun, wenn der Fisch seinen Mund öffnet und wie stehen Umgebungsund Innendruck zueinander ?
F 27
Der Fisch schliesst nun den Mund. Gleichzeitig verringert er das Volumen der
Mundhöhle. Wie reagieren die Kiemendeckel auf diese Aktion ? Was geschieht mit
dem Wasser im Mund ?
F 28
Beschreibe in einem kurzen Bericht, wie der im Wasser gelöste Sauerstoff zu den
Körperzellen im Innern des Fisches gelangt.
10. Insektenatmung
Abb. 13 zeigt dir die Atemorgane eines Insekts
F 29
Verfasse aus dem folgenden Rätseltext einen sinnvollen Bericht, indem du für die
Zahlen passende Begriffe einsetzt.
Bei Insekten wird 1 und 2 nicht durch eine 3, sondern mittels 4 in und aus dem Körper
bewegt. Pumpbewegungen des Hinterleibs bewirken einen 5 in den Luftsäcken; jetzt
kann Luft ein- und ausströmen. Das Atemsystem beginnt mit einem 6 im Aussenskelett.
von dort aus ziehen sich die 7 durch den Insektenkörper, verzweigen sich und werden
immer dünner. Damit der wechselweise entstehende Unterdruck die Atemrohre nicht
in sich zusammenziehen lässt, sind diese durch 8 verstärkt. Da wo die Tracheen fein
genug sind, geschieht der 9 zwischen der Körperflüssigkeit und der Aussenluft.