Die Atmung (Respiration)
Die Atmung wird auch als Respiration bezeichnet und sorgt im Organismus für den Gasaustausch. Die Atmung wird vom Gehirn gesteuert. Pro Minute atmet der Mensch in Ruhe durchschnittlich 7 Liter Luft ein und aus.
Bis zu einem halben Liter Luft atmen wir als Erwachsene pro Atemzug statistisch ein und aus. Und das machen wir durchschnittlich zwischen 12 und 16 Mal pro Minute. Die Atmung beschreibt dabei die Vorgänge im Körper, mit denen der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid vonstattengeht. Gesteuert wird dieser Gasaustausch vom Gehirn.
So funktioniert die Atmung – © Canva
Atmung im Überblick
Der nachfolgende Artikel setzt sich mit der Beantwortung dieser Fragen auseinander:
- Was ist die Atmung?
- Welche Aufgabe hat die Atmung?
- Wie teilt man die Atmung ein?
- Wie funktioniert die Atemmuskulatur?
- Wie ist der Ablauf bei der Atmung?
- Wie wird die Atmung gesteuert?
- Welche Arten der Atmung gibt es?
- Wie viel atmen wir ein?
- Wie oft atmen wir?
- Ist es gesünder, durch die Nase oder durch den Mund zu atmen?
- Welche Probleme mit der Atmung kann es geben?
Bevor wir uns näher mit den Antworten zu den oben stehenden Fragen auseinandersetzen, beschäftigen wir uns im Kurzüberblick mit den häufigsten Fragen zur Atmung:
Welche 4 Formen der Atmung gibt es?
Man kann 4 verschiedene Formen der Atmung unterscheiden:
- Lungenatmung (Mensch und Säugetiere)
- Hautatmung (Mensch und Säugetiere)
- Kiemenatmung (bei Fischen)
- Tracheenatmung (bei Insekten)
Wie funktioniert die Atmung einfach erklärt?
Durch die Nase oder den Mund nehmen wir Sauerstoff über die Atemwege in die Lunge auf. Von dort gelangt der Sauerstoff bis in die Blutgefäße, wo er vom Blut aufgenommen und mit dem Blut durch den gesamten Organismus transportiert wird. Die Zellen verbrauchen den Sauerstoff. Als Abfallprodukt entsteht dabei das Kohlendioxid. Dieses gelangt mit dem Blut wieder zurück in die Lunge und wird beim Ausatmen an die Umwelt abgegeben.
Was ist eine normale Atmung?
Eine normale Atmung hängt vom Alter, dem Fitnessgrad und der aktuellen Aktivität des Menschen ab. Im Durchschnitt kann man sagen, dass ein Erwachsener im Ruhezustand pro Minute etwa 12 bis 16 Mal ein- und ausatmet und dabei rund 6 bis 9 Liter Luft mit der Ein- und Ausatmung durch die Atemwege bewegt. Mit jedem Atemzug – von denen wir statistisch rund 20.000 pro Tag machen – atmen wir also durchschnittlich einen halben Liter ein und aus.
Was passiert, wenn wir atmen?
Beim Atmen gelangt mit Sauerstoff angereichertes Blut ins Gewebe und das im Organismus entstehende Kohlendioxid wird wieder abgegeben. Wenn wir einatmen, dehnt sich unsere Lunge aus und macht Platz für die einströmende Luft. Der Brustkorb weitet sich dadurch. Damit die Luft wieder entweichen kann, zieht sich die Lunge beim Ausatmen zusammen.
Definition: Was ist die Atmung?
Die Atmung (Respiration) ist ein biologischer Vorgang, der für unseren Körper lebensnotwendig ist. Denn im Zuge der Atmung wird Sauerstoff über die Lunge aufgenommen und in die Zellen transportiert. Dieser Sauerstoff ist überlebenswichtig, um die Funktionen unseres Organismus aufrecht zu erhalten. Die Zellen des Körpers verbrauchen diesen Sauerstoff schließlich. Es entsteht Kohlendioxid bei diesem Vorgang. Durch die Ausatmung wird dieser Stoff wiederum aus dem Körper abtransportiert.
Aufgabe der Atmung
Kurz gesagt ist die Aufgabe der Atmung, den Sauerstoff aus der Luft für die Zellen zu gewinnen und das bei der Energiegewinnung entstehende Kohlendioxid aus dem Körper zu entsorgen. Das nennt man auch Gasaustausch. Wir Menschen benötigen diesen Gasaustausch deshalb, weil unser Organismus den für ihn lebenswichtigen Sauerstoff nicht speichern kann. Darum müssen wir auch andauernd ein- sowie ausatmen. Babys machen das übrigens noch wesentlich öfter als Erwachsene. Sie atmen im Ruhezustand durchschnittlich rund 40 Mal pro Minuten ein und aus. So oft, wie Erwachsene in anstrengenden Situationen atmen.
Einteilung der Atmung
Medizinerinnen und Mediziner unterteilen die Atmung hinsichtlich anatomischer sowie biochemischer Faktoren. So kommt die Einteilung zwischen innerer und äußerer Atmung zustande.
Innere Atmung
Bei der inneren Atmung handelt es sich um einen biochemischen Ablauf, der auch als Zell- oder Gewebeatmung bezeichnet wird. Die Zellatmung ist der Teil der Atmung, der im inneren des Organismus stattfindet und der jenen Prozess beschreibt, mit dem der Körper mittels Sauerstoff Energie freisetzt. Die Gewebeatmung wird benötigt, um Adenosintriphosphat (ATP) zu gewinnen. Die Zellatmung ist es auch, bei der das Kohlendioxid entsteht. Das Blut transportiert diesen Abfallstoff zur Lunge, damit wir das Kohlendioxid wieder abatmen können. Diese Abatmung ist aber bereits wieder Teil der Äußeren Atmung, mit der wir uns in diesem Artikel in weiterer Folge auseinandersetzen werden.
Äußere Atmung
Bei der äußeren Atmung handelt es sich um die Lungenatmung, bei welcher der Atemgaswechsel stattfindet. Unser Atem wird bei der Lungenatmung produziert. Mit der Atemluft nehmen wir den Sauerstoff in den Organismus auf und geben das Abfallprodukt Kohlendioxid damit auch wieder ab.
Anatomie der Atmung: Atemmuskulatur
Die Anatomie unserer Atmung ist vor allem in Hinblick auf ihre koordinierte Muskeltätigkeit besonders spannend. Wenn wir einatmen (Inspiration), spannt sich die Atem- und Atemhilfsmuskulatur an und sorgt dafür, dass sich unser Brustkorb erweitert. Bei diesem muskulären Vorgang entsteht Unterdruck. Wenn wir ausatmen (Exspiration), bedeutet das wiederum Entspannung für unsere Atemmuskulatur. Durch diese Entspannung entsteht Überdruck und die Luft strömt nach draußen. Das Ausatmen ist also im Normalfall ein passiver Vorgang, bei dem sich der Brustkorb wieder verkleinert und für den keine Muskelanspannung notwendig ist.
Außer man möchte ganz bewusst kraftvoll ausatmen. Dafür setzt der Mensch die Bauchmuskulatur ein. Für die Brustatmung benötigen wir die Muskeltätigkeit also, um den Brustkorb zu heben und zu senken. Für die Bauchatmung wiederum benötigen wir die Muskeln, um den Brustraum nach unten hin zu vergrößern. Zumeist kombinieren wir Menschen die Brust- mit der Bauchatmung.
- Brustatmung: An der Brustatmung sind vor allem die Muskeln zwischen den Rippen beteiligt. Durch ihre Anspannung hebt sich der Brustkorb und sein Volumen vergrößert sich.
- Bauchatmung: Für die Bauchatmung muss das Zwerchfell angespannt werden. Das Zwerchfell gilt als größter Atemmuskel. Durch seine Anspannung wird der Brustraum nach unten vergrößert. Es dehnt sich also die Lunge nach unten hin aus, wo sie Platz bekommt.
Ablauf der Atmung
Beim Atmen tritt die Luft zuerst über die Atemwege in den Körper ein. Das kann bei der Nasenatmung durch die Nase der Fall sein und bei der Mundatmung durch die Mundhöhle. Die Luft findet dann ihren Weg über den Rachen und gelangt weiter zum Kehlkopf. An dieser Stelle gehen die oberen Atemwege in die unteren über. Die Grenze bilden die Stimmbänder. In der Luftröhre wird die Atemluft befeuchtet, gereinigt und angewärmt. Von der Luftröhre geht es weiter in die zwei Hauptbronchien. Diese verzweigen sich in der Lunge in vielfältige Bronchien-Äste. Von diesen Bronchien wiederum findet die Atemluft ihren Weg in die Bronchiolen. Das sind die kleinen Äste des Bronchialsystems. Von diesen gelangt die Luft in die Lungenbläschen, die von einem Netz an feinen Blutgefäßen umgeben sind. Genau hier findet schließlich der Gasaustausch statt.
Die Lungenbläschen sind damit eine Art Pforte, über die der Sauerstoff in die Gefäße übertritt und über die das Blut Kohlendioxid wiederum über die Lunge abgibt. Damit Fremdkörper, die mit der Atmung in die Atemwege gelangen können, rasch abtransportiert werden, sind unsere Atemwege im Übrigen mit einem sogenannten Flimmerepithel ausgestattet. Es besitzt kleine Flimmerhärchen, die zum Beispiel Schleim aus den Bronchien oder eben auch kleinste Fremdkörper und Mikroorganismen aus den Atemwegen transportieren.
Wie wird der Atem gesteuert?
Unsere Lungenatmung wird vom Atemzentrum im Gehirn gesteuert. Es handelt sich dabei um eine Reaktion bestimmter Rezeptoren im Körper auf den Gehalt von Kohlendioxid im Blut. Wird ein bestimmter Schwellenwert erreicht, wird der Atemreiz ausgelöst.
4 Arten des Atmens
Insgesamt können bei Lebewesen 4 Atemarten unterschieden werden.
| 1: Lungenatmung | Die Lungenatmung, die beim Menschen zum Gasaustausch führt, ist ebenso die Atmungsform aller anderen Säugetiere, aber z. B. auch von Vögeln. |
| 2: Hautatmung | Dabei findet der Gasaustausch über die Haut statt. Beim Menschen erfolgt weniger als ein Prozent der Atmung über die Hautatmung. |
| 3: Kiemenatmung | Wirbellose Tiere und Fische vollziehen den Gastaustausch über die durchbluteten Hautausstülpungen, die Kiemen genannt werden. |
| 4: Tracheenatmung | Insekten bedienen sich dieser Form der Atmung. Bei den Tracheen handelt es sich um verzweigte Kanäle, die das Gewebe des Insekts mit Luft versorgen. |
Atemvolumen beim Menschen
Man unterscheidet verschiedene Volumen der Atmung und der Lunge. Das Lungenvolumen hängt stark von verschiedenen Faktoren wie Alter, Größe, Fitnesslevel und Geschlecht ab. Durchschnittliche Werte eines normalgewichtigen Erwachsenen für das Atemvolumen lassen sich wie folgt beschreiben:
- Atemzugvolumen (AZV), das bei jedem Atemzug eingeatmet sowie ausgeatmet wird: 0,4-0,5 Liter
- Inspiratorisches Reservevolumen (IRV), das nach einer normalen Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann: 2,5-3,0 Liter
- Exspiratorisches Reservevolumen (ERV), das nach einer normalen Ausatmung noch ausgeatmet werden kann: 1,0-1,5 Liter
- Vitalkapazität (VK), die Summe der ersten drei genannten Werte: 4,5-5,0 Liter
- Residualvolumen (RV), was nach der maximalen Ausatmung noch in der Lunge bleibt: 1,5-2,0 Liter
- Totalkapazität (TK), die Summe aus Vitalkapazität und Residualvolumen: 6,0-6,5 Liter
Das eigene Lungenvolumen lässt sich mit einer Faustformel berechnen: Die Körpergröße in Metern mal 2,5 genommen ergibt das Lungenvolumen in Litern. Das bedeutet, dass beispielsweise eine 1,65 cm große Frau (1,65 x 2,5) ein durchschnittlich zu erwartendes Lungenvolumen von 4,5 Litern hat. Die Lungenleistung kann allerdings mit Ausdauertraining deutlich verbessert werden. Spitzensportler*innen erreichen rund die doppelte Volumenkapazität. Apnoe-Taucher*innen können beispielsweise sogar Werte von rund 10 Litern Lungenvolumen erreichen.
Lungenvolumen selbst testen
Die Leistungsfähigkeit Ihrer Lunge könne Sie relativ einfach testen. Nehmen Sie sich ein Maßband und eine Kerze zur Hand. Zünden Sie die Kerze an und versuchen Sie nun, diese über die Entfernung von einem Meter auszublasen. Gelingt das, hat ihre Lunge eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit. Im Normbereich liegt allerdings auch jeder Abstand, der nicht geringer als Ihr ausgestreckter Arm ist. Wenn Sie die Kerze in der Hand mit ausgestrecktem Arm halten und sie auf diese Entfernung nicht ausblasen können, sollten Sie hingegen ärztlichen Rat einholen. Dieser Umstand deutet auf ein verringertes Volumen Ihrer Lunge hin.
Frequenz der Atmung bei Kindern und Erwachsenen
Die Atemfrequenz ist je nach Alter unterschiedlich. Im Ruhezustand atmen Erwachsene deutlich seltener ein und aus als Kinder. Folgende Richtwerte der Atemfrequenz können im Ruhezustand angenommen werden:
| Alter | Atemzüge pro Minute |
| Erwachsene | 12 bis 16 |
| Jugendliche | 16 bis 20 |
| Kleinkind | ca. 25 |
| Baby | ca. 30 |
| Neugeborene | ca. 40 |
Durch die Nase oder durch den Mund atmen?
Wenn wir mehr Sauerstoff benötigen, etwa bei anstrengenden Tätigkeiten oder beim Sport, dann neigen wir dazu, durch den Mund einzuatmen, um mehr Sauerstoff aufzunehmen. Auf Dauer ausschließlich durch den Mund zu atmen, empfiehlt sich allerdings nicht. Denn durch eine dauerhafte Mundatmung können die Schleimhäute in den Atemwegen austrocknen, was uns anfälliger für Krankheitserreger wie Viren oder Bakterien macht.
Ein weiterer Grund, warum die Nasenatmung als gesünder gilt, ist, dass in der Nase im Gegensatz zur Mundschleimhaut, Haare vorhanden sind, die die Fremdkörper schon bei Eintritt in der Nase aufhalten können. Außerdem wird die Atemluft in der Nasenhöhle bereits angewärmt, angefeuchtet und gereinigt. Bei der Nasenatmung wird die Atemluft also eher von Schmutzpartikeln befreit und gleichzeitig besser für den weiteren Weg im Körper aufbereitet.
Probleme beim Atmen: Atemstörungen
Probleme beim Atmen können aufgrund vielfältiger Ursachen entstehen. In einigen Fällen meldet uns der Körper allerdings das Gefühl von Atemproblemen als Symptom von bestimmten Angststörungen wie einer Panikstörung.
Generell sehen Expertinnen und Experten einen großen Bezug zwischen Psyche und Atmung. So kann beispielsweise auch emotionaler Stress zu Atemproblemen führen. Es gibt allerdings auch zahlreiche körperliche Ursachen, die hinter Atembeschwerden stecken können, wie Schmerzen beim Atmen oder schweres Atmen bis hin zur Atemnot (Dyspnoe).
Harmlose bis schwerwiegende Ursachen für Atemprobleme sind:
- Bronchitis
- Asthma
- Infektionen der Atemwege (Atemwegsinfekte)
- Rippenfellentzündung
- Muskuläre Probleme
- Verletzungen des Brustkorbs
- COPD
- Lungenentzündung
- Lungenembolie
- Herzinfarkt
Die Ursachen für das Gefühl, zu wenig Luft zu bekommen, sollten immer medizinisch abgeklärt werden. Akute Atemnot kann auch in einem Notfall entstehen, der unverzüglich ärztliche Versorgung erfordert. Neben bestimmten Erkrankungen können wiederum verschiedene Atemstörungen selbst zu Problemen bei der Atmung führen.
Zu den Atemstörungen gehören etwa:
- Biot-Atmung: Regelmäßige, tiefe Atemzüge werden durch wiederkehrende Atempausen unterbrochen.
- Cheyne-Stokes-Atmung: Durch wechselnde Atemtiefe und Änderung des Atemzugabstandes charakterisiert. Das kann sogar zu kurzen Atemstillständen führen, denen zunehmend tiefere Atemzüge folgen.
- Kussmaul-Atmung: Durch betonte und tiefe Atmung gekennzeichnet, die als Folge einer stoffwechselbedingten Übersäuerung des Blutes auftritt. Die Atmung entspricht dem Muster der Hyperventilation.
- Maschinenatmung: Zeigt sich in regelmäßigen, sehr tiefen und hochfrequenten Atemzügen, die zu einer Störung im Säure-Basen-Haushalte führen kann.
- Schnappatmung: Kann als Folge eines mangelnden zentralen Antriebes des Atems auftreten und ist durch lange Atempausen und kurze schnappartige Atemzüge charakterisiert.
- Schonatmung: Sehr oberflächliche Atmung, mit der atembedingte Schmerzen im Brustkorb vermieden werden sollen. Diese entstehen durch Verletzungen, Erkrankungen oder Operationen im Brustkorb-Bereich.
Um zu überleben, haben wir den Atemreflex, wir atmen ein und aus, ohne darüber nachzudenken, d.i. unwillkürlich. Zusätzlich können wir unsere Atmung aber auch bewusst steuern, indem wir die Atemmuskulatur zum Einsatz bringen: Wir können gewollt einatmen, fest ausatmen und Atemtechniken für bestimmte Ziele nutzen.
Quellen:
München Klinik, Wie fit ist Ihre Lunge?, (abgerufen am 29.9.2022)
DocCheck Flexikon, Atmung, (abgerufen am 29.9.2022)
Spektrum.de, Lexikon der Biologie, Atmung, (abgerufen am 29.9.2022)
Stiftung Gesundheitswissen, Wie funktionieren die Atemwege?, (abgerufen am 29.9.2022)
Amboss, Atemwege und Lunge, (abgerufen am 14.9.2022)
