Die Lungen und das Atmen

Lerne, wie der Körper atmet – von der Bewegung des Zwerchfells bis zum Gasaustausch in den Lungenbläschen.

Warum müssen wir atmen?

Jede Zelle im Körper braucht ständig Sauerstoff, um Energie zu gewinnen (Zellatmung). Gleichzeitig entsteht dabei Kohlendioxid als Abfallprodukt, das abtransportiert werden muss. Das Atmungssystem ermöglicht diesen Gasaustausch zwischen dem Körper und der Außenluft.

Der Aufbau des Atmungssystems

Wenn wir einatmen, strömt Luft durch:

Nase / Mund – Luft wird angewärmt, befeuchtet und gefiltert
Luftröhre (Trachea) – leitet Luft zu den Bronchien
Bronchien – zwei Hauptäste, die in jede Lunge führen
Bronchiolen – feinere Verzweigungen innerhalb der Lunge
Lungenbläschen (Alveolen) – winzige Bläschen, in denen der Gasaustausch stattfindet

Hinweis

Ein Mensch hat etwa 300–500 Millionen Alveolen in beiden Lungen. Die gesamte Oberfläche entspricht der Größe eines Tennisplatzes – perfekt für einen effizienten Gasaustausch!

Wie funktioniert das Einatmen?

Das Einatmen (Inspiration) ist ein aktiver Vorgang:

1
Das Zwerchfell zieht sich zusammen und flacht ab, es bewegt sich nach unten.
2
Die Zwischenrippenmuskeln heben die Rippen an und weiten den Brustkorb aus.
3
Das Volumen der Lunge nimmt zu, der Druck sinkt.
4
Luft strömt von außen (höherer Druck) in die Lunge.

Beim Ausatmen entspannen sich die Muskeln, die Lunge zieht sich zusammen und Luft wird herausgedrückt.

Gasaustausch in den Alveolen

In den Alveolen werden Sauerstoff und Kohlendioxid ausgetauscht:

Sauerstoff diffundiert aus der Luft in den Alveolen → durch die dünnen Wände → ins Blut
Kohlendioxid diffundiert aus dem Blut → durch die Wände → in die Alveolen → wird ausgeatmet

Die Alveolenwände sind extrem dünn (eine Zelle dick) und von Kapillaren umgeben, damit die Diffusion schnell ablaufen kann.

Tipp

Merkhilfe: Sauerstoff geht rein (einatmen, ins Blut), Kohlendioxid kommt raus (aus dem Blut, ausatmen).

Zusammensetzung der Atemluft

Gas	Eingeatmete Luft	Ausgeatmete Luft
Sauerstoff (O₂)	~21 %	~16 %
Kohlendioxid (CO₂)	~0,04 %	~4 %
Stickstoff (N₂)	~78 %	~78 %

Warnung

Nicht verwechseln: Atmung (das Einatmen von Luft) ist nicht dasselbe wie Zellatmung (die chemische Reaktion in den Zellen, bei der Energie aus Glukose gewonnen wird).

Praxisbezug: Lungenfunktionstest (Spirometrie) beim Arzt

Lungenfachärzte (Pneumologen) messen die Lungenkapazität mit einem Spirometer. Beim FEV1-Test bläst der Patient so schnell wie möglich aus — gemessen wird, wie viel Luft in einer Sekunde ausgeatmet wird. Bei gesunden Erwachsenen liegt dieser Wert bei 3–4 Litern. Bei Asthma oder COPD sind die Atemwege verengt, der FEV1-Wert ist deutlich reduziert. Dieser Test hilft bei der Diagnose von Lungenerkrankungen und der Einstellung der Medikamentendosis. Er beruht direkt auf dem Verständnis der Atemmechanik: Volumen, Druck und Atemwegswiderstand.

Praxisbezug: Höhenkrankheit und Sauerstoffmangel

Bergsteiger am Mount Everest (8.849 m) müssen mit nur 33 % des Sauerstoffs im Vergleich zum Meeresspiegel zurechtkommen. Der Sauerstoffpartialdruck ist so niedrig, dass die Diffusion in den Alveolen stark verlangsamt ist. Der Körper reagiert mit beschleunigter Atmung und Herzschlag sowie langfristig mit mehr roten Blutkörperchen (Höhenanpassung). Ohne Sauerstoffflaschen können oberhalb von 8.000 m ("Todeszone") nur wenige Stunden überlebt werden. Expeditionsmediziner und Bergführer müssen die Physiologie der Atmung und des Gasaustauschs genau kennen, um Höhenkrankheit zu erkennen und zu behandeln.

Praxisbezug: Erste Hilfe bei Ertrinken und Atemstillstand

Beim Ertrinken füllen sich die Alveolen mit Wasser statt Luft — der Gasaustausch ist unmöglich. Bei der Wiederbelebung (CPR) führt die Beatmung frische Luft (21 % O₂) in die Lungen, während die Herzdruckmassage das Blut zirkuliert. Rettungsschwimmer und Sanitäter lernen: Pro Beatmungszeit müssen ca. 500–600 ml Luft eingeblasen werden (ein normales Atemzugvolumen). Zu viel Druck kann die Alveolen schädigen. Die Grundlage dieser Notfallmaßnahme ist das Wissen über den Gasaustausch in den Alveolen und die Atemmechanik.

Tipp Einatmen = aktiver Vorgang: Zwerchfell senkt sich, Brustraum weitet sich, Druck sinkt → Luft strömt ein. Gasaustausch in Alveolen (300–500 Millionen, Oberfläche = Tennisplatz): O₂ ins Blut, CO₂ aus dem Blut. Ausgeatmete Luft: mehr CO₂ (4 %), weniger O₂ (16 %). Atmung ≠ Zellatmung — Atmung ist Gasaustausch, Zellatmung ist Energiegewinnung in der Zelle.

Übungsaufgaben

Was passiert mit dem Zwerchfell beim Einatmen?

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Das Zwerchfell zieht sich zusammen und bewegt sich nach unten, wodurch das Volumen der Lunge zunimmt und Luft einströmt.

Wo findet der Gasaustausch in der Lunge statt?

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In den Alveolen (Lungenbläschen) – den winzigen Luftbläschen, die von Kapillaren umgeben sind.

Welches Gas steigt in der ausgeatmeten Luft stark an?

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Kohlendioxid (CO₂) – von ca. 0,04 % auf ca. 4 %.