Atmungs- und Verdauungssystem bei Wirbeltieren: Lunge, Gasaustausch, Mundhöhle und Speiseröhre

Lungenatmung

Die Lungen sind dicht vaskularisierte Auswüchse der Atemwegsoberflächen. Sie sind typisch für terrestrische Wirbeltiere. Ähnliche Strukturen erscheinen bei einigen wirbellosen Tieren, wie z. B. terrestrischen Mollusken (Schnecken). In der Mantelhöhle, die stark vaskularisiert ist und in eine Kammer umgewandelt wurde, fehlt ein Mechanismus zur Lungenventilation. Diese Atmungsorgane werden als Diffusionslungen bezeichnet.

Die Schwimmblase ist ein Organ, das die Ansammlung von Sauerstoff aus dem Blut ermöglicht, das durch aktiven Transport zirkuliert. Sie hat mehrere Funktionen: Auftriebsorgan, zusätzliches Atmungsorgan und die Fähigkeit, Geräusche zu erzeugen oder zu verstärken.

Bei terrestrischen Wirbeltieren sind die Lungen dünne Säcke, die aus einer Ausstülpung des Rachens entstehen. Sie stehen in Verbindung mit der Außenwelt über die Luftwege: die Bronchien und die Luftröhre. Dies wird als Lungenventilation bezeichnet.

• Amphibien: Lungen ohne innere Septen, daher muss die Atmung durch Hautatmung ergänzt werden.
• Reptilien: Obwohl die Lunge über Kammern verfügt, ist die Lungenatmung nicht sehr effektiv.
• Vögel: Die Luftsäcke sind eine Anpassung an den hohen Sauerstoffbedarf während des Fluges. Diese Erweiterungen sind mit den Wänden der Lungensäcke verbunden und verteilen sich in verschiedenen Körperteilen.
• Säugetiere: Die Alveolen der Säugetiere sind sehr zahlreiche, bläschenförmige und gefäßreiche Strukturen, die die Oberfläche der Atemwege vergrößern. Sie befinden sich am Ende der letzten Verzweigungen der Bronchiolen.

Der Mechanismus des Gasaustauschs

Er erfolgt in zwei Schritten:

• Lungenventilation

  Dies ist das Ein- und Ausatmen. Der Mechanismus der Inspiration ist unterschiedlich.
  • Amphibien führen Luft durch einen Schluckakt in die Lunge ein, der durch die Zunge ausgeführt wird.
  • Bei Vögeln bestimmt die Kompression der Luftsäcke durch die Bewegung der Flügelmuskeln das Einatmen und Ausatmen durch die Lungen.
  • Bei Säugetieren tritt die Luft von außen in die Lunge ein, wenn sich das Volumen des Brustkorbs durch die Wirkung bestimmter Muskeln vergrößert. Um das Volumen zu vergrößern, sinkt der Druck in der Lunge und Luft tritt ein. Das Gegenteil geschieht während der Exspiration.

• Gasaustausch in der Lunge

  Der Gasaustausch in der Lunge ist das Ergebnis der unterschiedlichen Konzentration von Gasen zwischen der Luft in der Lunge und dem Blut. Wenn es die Lunge erreicht, hat das Blut eine sehr hohe Konzentration an CO₂ und ist sehr arm an O₂. Da der Sauerstoffdruck in der Luft höher ist als im Blut, gelangt der Sauerstoff durch Diffusion durch die Wände der Lungenbläschen und der Kapillaren in das Blut, bis der Druck an beiden Stellen gleich ist. Der CO₂-Austauschmechanismus verläuft in die entgegengesetzte Richtung, d. h. das CO₂ gelangt aus dem Blut in die Alveolen.

Mundhöhle

Der Mund ist von Hautfalten umgeben, die Lippen genannt werden, mit Ausnahme von Schildkröten und Seevögeln. Im Mund befinden sich die Zähne. Sie sind bei allen Wirbeltieren unterschiedlich. Ihre Funktion ist es, Nahrung zu schneiden, zu mahlen und zu zerkleinern (mechanische Verdauung). Im Mund befindet sich auch die Zunge, die eine große Menge an Geschmacksknospen enthält und deren Aufgabe es ist, die Nahrung zu vermischen und den Durchgang in den Rachen zu erleichtern. Bei Fischen ist die Zunge unbeweglich. Bei einigen Reptilien und Amphibien ist sie ausstülpbar, um Insekten zu fangen. Bei Vögeln ist die Zunge verhornt und bei Säugetieren sehr muskulös. In der Mundhöhle münden die Speicheldrüsen, die bei allen Wirbeltiergruppen außer den Fischen vorkommen. Speichel ist eine alkalische Flüssigkeit, die zu 98 % aus Wasser, Salzen, Muzin (um das Schlucken zu erleichtern), Amylase usw. besteht. Speichel hat mehrere Funktionen: Er zerstört einige mit der Nahrung aufgenommene Bakterien, leitet die chemische Verdauung ein und erleichtert das Schlucken.

Pharynx

Der Pharynx ist ein muskulöser Schlauch, der am Schlucken beteiligt ist. Er gehört sowohl zum Verdauungs- als auch zum Atmungssystem und ist ein Durchgangsort für Nahrung und Wasser zu den unteren Teilen des Verdauungstrakts. Der Pharynx hat eine Falte (Epiglottis), die verhindert, dass Nahrung in die Atemwege gelangt.

Speiseröhre

Die Speiseröhre ist ein muskulöser Kanal, dessen Kontraktionen den Nahrungsbolus in den Magen treiben. Die kombinierte Wirkung dieser Kontraktionen erzeugt eine Peristaltik, die an die Bewegung eines Regenwurms erinnert.