Von BETTINA WURCHE
Der Begriff Atmung bezeichnet den Gasaustausch in Lebewesen zur Energiegewinnung. Bei Tieren, vielen Pilzen sowie den aeroben Mikroorganismen ist es das Sauerstoffgas, das die Kette von chemischen Reaktionen „befeuert“, die Energie für die Stoffwechselprozesse freisetzen. Bei Pflanzen ist es das Kohlendioxid. Nach der„äußeren Atmung“ findet innerhalb von Zellen die „innere Atmung“ statt.
Als das mikroskopisch kleine Leben im Wasser entstand, konnten diese Winzlinge ihre benötigten Gase direkt aus dem flüssigen Element aufnehmen. Ihr Gasaustausch erfolgte vom umgebenden flüssigen Medium mit ihrer Zell- beziehungsweise Körperflüssigkeit über Diffusion – einen physikalischen Prozess zum Ausgleich von Konzentrationsunterschieden.
Mit der Entstehung der mehrzelligen Lebewesen entwickelten sich zur Atemgasversorgung von immer größeren Körpern mit immer höherer Leistung spezielle Atemorgane. Gemeinsam ist diesen, dass dort Ein- und Aussackungen sowie Fältelungen die atmungsaktiven Membranen vergrößern, wodurch sie Atemgase effektiver aufnehmen können. Die äußere Atmung leitet das Atemgas in den Körper und verteilt es an die Organe und Zellen.
Die Ersten waren Kiemen
Die ältesten dieser komplexeren Atmungsorgane sind Kiemen. Wann genau sie entstanden, ist noch nicht bekannt, die zarten Weichteile fossilisieren nur selten unter speziellen Bedingungen. Vermutlich sind sie mehrfach unabhängig voneinander entstanden.
Mittlerweile haben Paläontologen nachgewiesen, dass schon vor über 535 Millionen Jahren, in der Ediacara-Zeit, größere Organismen für eine bessere Durchlüftung des Meeresbodens gesorgt haben und damit offensichtlich die Weichen für eine schnellere Evolution stellten. Das Atemgas Sauerstoff war dabei die Basis für größere und leistungsstärkere Lebewesen.
Mit dem Übergang zum Landleben musste für das empfindliche Atemgewebe, in dem der Sauerstoff aus der Umgebung in den Organismus übergeht, ein Schutz vor Austrocknung gefunden werden. Für diese neue Herausforderung entwickelten verschiedene Lebewesengruppen neuartige Organe und ausgeklügelte Kombinationen von Öffnungen in der Außenhaut, die einerseits den Gasaustausch ermöglichen und andererseits ein Austrocknen verhindern: So entstanden beim Übergang zum Landleben Lungen und Tracheen.
Hautatmung braucht Feuchtigkeit
Einige Lebewesen gingen einen anderen Weg: Sie nehmen Sauerstoff durch ihre Haut auf. Bei dieser Hautatmung erfolgt der gesamte Gasaustausch per Diffusion über die Körperoberfläche. Doch nur kleine, eher einfach gebaute Tiere können so ihren gesamten Sauerstoffbedarf decken.
