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Wie viele eurer Mitmenschen können euch genau erklären, wie die Atmung funktioniert? Vermutlich recht wenige, und dies, obwohl die Atmung für jeden von uns überlebensnotwendig ist. Deshalb schauen wir uns in diesem Video die Funktionsweise des Atemprozesses an und erklären euch, warum sich unsere Atemgeschwindigkeit beim Sport verändert. Viel Spaß!
[Musik]
Um die Atmung zu verstehen, sehen wir uns zunächst einmal an, wie die Luft überhaupt in die Lunge gelangt. Beim Atmen unterscheiden wir zwischen zwei Mechanismen: der Brustatmung und der Bauchatmung. Die Brustatmung kommt bei körperlichen Anstrengungen sowie bei der Kommunikation zum Einsatz, also immer dann, wenn schnelle, kurze Atemzüge benötigt werden. Im Gegensatz dazu verwendet der Körper die Bauchatmung für tiefere und langsamere Atemzüge, wenn er sich im Ruhezustand befindet.
Normalerweise steuert der Körper die Atemmechanismen von allein. Mit bewusstem Fokus können wir allerdings die Kontrolle selbst übernehmen. Wir können uns vorstellen, in unsere Brust zu atmen, wodurch sich diese beim Einatmen anhebt. Beim Ausatmen nehmen wir die Anspannung aus unserer Brust und lassen sie absinken. Das Gleiche lässt sich auch bei der Bauchatmung durchführen. Konzentriert euch darauf, in euren Bauch zu atmen und diesen beim Einatmen zu heben. Beim Ausatmen entspannt sich eure Bauchmuskulatur wieder.
Das Selbstexperiment zeigt uns, dass die Atmung von außerhalb der Lunge kontrolliert wird. Hierzu besitzen wir ein Atemzentrum im Gehirn, welches die Frequenz unserer Atmung selbstständig anhand der Sauerstoffkonzentration im Blut reguliert. Der Atemprozess läuft also unbewusst ab und erfolgt bei der Brustatmung mittels der zwischen den Rippen angeordneten Zwischenrippenmuskulatur. Die Rippen umgeben dabei den Brustraum, in welchem sich unsere Lunge befindet. Wenn sich nun die Muskulatur zusammenzieht (auch Kontraktion genannt), hebt sich der Brustkorb an. Dadurch wird der Lunge mehr Platz geboten und es entsteht ein Unterdruck. Luft wird in die Lunge gesaugt, um diesen Druck auszugleichen.
Sobald wir ausatmen, entspannt sich die Zwischenrippenmuskulatur (auch Erschlaffung genannt) und der Brustkorb fällt zusammen. Dabei drückt er auf die Lunge. Diese kann dem Druck nicht standhalten und verkleinert sich, wodurch ein Überdruck entsteht. Als Folge strömt Luft aus der Lunge heraus.
Bei der Bauchatmung sieht dieser Mechanismus sehr ähnlich aus. Das Zwerchfell, welches sich zwischen Brust- und Bauchraum befindet, kontrahiert. Der Bauchraum wird dadurch kleiner. Die logische Folgerung ist, dass der Brustraum größer wird und ein Unterdruck in der Lunge entsteht. Beim Ausatmen erschlafft das Zwerchfell, wodurch der Brustraum wieder kleiner wird und ein Überdruck in der Lunge entsteht.
Übrigens ist die Lunge ein dehnbares Gewebe und kein Muskel. Lediglich die genannten Muskulaturen erzeugen ein Unter- oder Überdruck. Wie ihr sicherlich bereits selbst beobachten konntet, passt sich unsere Atmung den äußeren Umständen an, weshalb wir nach körperlichen Anstrengungen schneller atmen. So steigt bei sportlichen Aktivitäten der Sauerstoffbedarf unseres Körpers. Der Sauerstoff wird über das Blut im ganzen Körper verteilt. Hierbei ist die Atmung ein wesentlicher Faktor, was folgende Grafik veranschaulicht.
Beim Einatmen strömt die Luft durch die Nasenhöhle, den Kehlkopf und die Luftröhre bis in die Bronchien in der Lunge. Der Gasaustausch findet dann in den stark verästelten, glockenförmigen Lungenbläschen statt. Davon besitzen wir Menschen etwa 300 Millionen Exemplare in unserer Lunge. Beim Atmen sammelt sich sauerstoffreiche Luft in den Lungenbläschen, die direkt an die Lungenkapillaren angrenzen.
Jetzt kommt das Blut ins Spiel. Dieses fließt durch die Kapillaren und ist somit nur wenige dünne Schichten von der Luft entfernt. Daher kann ein Gasaustausch erfolgen, welche auf dem Prinzip der Diffusion beruht. Dieses Prinzip beschreibt, dass Substanzen sich von einem Bereich einer niedrigeren Konzentration zu einem Bereich einer höheren Konzentration bewegen. Genau dieser Prozess geschieht in den Lungenkapillaren. Kohlenstoffdioxid diffundiert durch die dünnen Schichten in das Lungenbläschen hinein, das bisher eine höhere CO2-Konzentration in den Blutkapillaren als in den Lungenbläschen gab. Sauerstoff hingegen diffundiert aus dem Lungenbläschen in die Blutkapillare hinaus, das dort bisher nur eine geringe Konzentrationen Sauerstoff gab.
Dadurch reichert sich das Blut in dem Blutkapillaren mit Sauerstoff an und kann anschließend durch die Pumpe-Bewegung des Herzens im ganzen Körper verteilt werden. Die Luft in den Lungenbläschen ist hingegen durch den Zufluss von Kohlenstoffdioxid sauerstoffarm geworden und wird ausgeatmet.
Das Prinzip der Diffusion findet in zahlreichen Praxisbeispielen Anwendung. Lasst ihr zum Beispiel einen Tee ziehen, breitet sich der Geschmack schrittweise im Wasser aus, bis überall eine gleichmäßige Verteilung herrscht. Und auch der Duft frischer Bäckerbrötchen verteilt sich durch Diffusion bis auf den Gehweg.
Nochmal das Wichtigste in Kürze: Die Atmung ist ein überlebenswichtiger Prozess, der in Form einer Brust- oder Bauchatmung meist unbewusst stattfindet. Durch die Kontraktion von Muskeln wird in der Lunge bzw. dem Zwerchfell ein Unterdruck erzeugt, der zum Lufteinstrom führt. Durch das Erschlaffen der Muskeln entsteht daraufhin ein Überdruck und die Luft strömt wieder heraus.
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