Das menschliche Atmungssystem: Aufbau und Funktion

Das menschliche Atmungssystem

Das Atmungssystem ist für die Durchführung des Gasaustauschs verantwortlich. Einerseits nimmt es den Sauerstoff aus der Luft auf und führt ihn über den Blutkreislauf zu den Körperzellen; andererseits sammelt es Kohlendioxid aus dem Blut, um es nach außen abzugeben.

Die Atemwege und ihre Funktionen

Die Atemwege sind die Röhren, durch welche die Luft strömt. Zu ihnen gehören die Nase, der Rachen, der Kehlkopf, die Luftröhre, die Bronchien und die Bronchiolen. Die Lungen ermöglichen dabei den Gasaustausch zwischen Blut und Luft.

Transport und Vorbereitung der Luft

Die Luft, welche die Lunge erreicht, muss sauber, feucht und warm sein. Dies wird durch Schleim erreicht – eine zähflüssige Substanz, die Staubpartikel einfängt und für die Befeuchtung der Luft verantwortlich ist. Auf ihrem Weg wird die Atemluft zudem erwärmt.

Bestandteile des Atemsystems

• Nasenlöcher: Sie sind der Einstiegspunkt der Luft. An der Wand der Nasenhöhle befinden sich reichlich Kapillaren, die die vorbeiströmende Luft erwärmen. Der Schleim beginnt hier bereits, die Luft zu reinigen und zu befeuchten.
• Rachen (Pharynx): Dies ist ein Organ, das auch zum Verdauungsapparat gehört. Während die Nahrung in die Speiseröhre gelangt, strömt die Luft in den Kehlkopf. An den Seitenwänden des Rachens befinden sich die Mandeln, die für die Produktion weißer Blutkörperchen verantwortlich sind.
• Kehlkopf (Larynx): Der Lufteintritt wird durch eine faserige Struktur namens Kehldeckel geregelt, der sich schließt, wenn Nahrung in den Rachen gelangt. Die Wand des Kehlkopfes besteht aus Knorpel, um den Weg stets offen zu halten.
• Luftröhre (Trachea): Ein Kanal aus Knorpelringen, die an der Rückseite offen sind. Im Inneren befinden sich Schleim, der Fremdkörper einfängt, und Zellen mit vibrierenden Filamenten, die Zilien (Flimmerhärchen) genannt werden. Wenn die Wirkung von Zilien und Schleim nicht ausreicht, nutzt der Körper Husten und Niesen, um Partikel aus den Atemwegen zu vertreiben.
• Bronchien und Bronchiolen: Die Luftröhre spaltet sich in zwei Bronchien auf, die ebenfalls Knorpelringe besitzen. Jeder von ihnen tritt in einen Lungenflügel ein und verzweigt sich in die Bronchiolen, die keine Knorpelringe mehr aufweisen. Die Gesamtheit der Verzweigungen wird als Bronchialbaum bezeichnet, dessen letzte Zweige in den Alveolen enden.

Der Gasaustausch in der Lunge

Die Lungen sind sehr elastische Organe, die aus Bronchien, Bronchiolen, Alveolen und einem ausgedehnten Netz von Kapillaren bestehen. Es gibt zwei Lungenflügel: der rechte besteht aus drei Lappen, der linke aus nur zwei. Sie sind von der Pleura (Brustfell) umgeben, einer Schicht aus zwei Membranen, zwischen denen sich eine Flüssigkeit befindet, die sie zusammenhält.

In den Alveolen (Lungenbläschen) ist die Konzentration von Sauerstoff höher und die von Kohlendioxid niedriger als im Blut. Dadurch gelangt der atmosphärische Sauerstoff in das Blut, um zu allen Zellen transportiert zu werden, während Kohlendioxid aus dem Blut in die Alveolen übertritt, um beim Ausatmen ausgestoßen zu werden.

Lungenventilation

Damit der Gasaustausch stattfinden kann, muss die Luft in den Alveolen ständig erneuert werden. Dieser Vorgang, die Lungenventilation, erfolgt in zwei Schritten:

Inspiration (Einatmung)

Hierbei strömt Luft in die Lungen. Da die Lungen selbst keine Muskeln haben, erfolgt diese Bewegung durch die Kontraktion der Brustmuskulatur und des Zwerchfells. Das Zwerchfell flacht ab und senkt sich, während die Rippen nach außen gehoben werden, wodurch das Volumen des Brustkorbs steigt und Luft in die Lungen strömt.

Ausatmung (Exspiration)

Hierbei wird die Luft aus den Lungen ausgestoßen. Das Zwerchfell entspannt sich und die Luft entweicht aus dem Brustkorb, da dessen Volumen abnimmt.