Wie helfen Kiemen beim Atmen?

Der Atem des Fisches: Wie Kiemen die Sauerstoffversorgung im Wasser gewährleisten

Fische, die Meister der Unterwasserwelt, atmen mithilfe von Kiemen – faszinierenden Organen, die perfekt an das Leben im Wasser angepasst sind. Doch wie funktionieren diese filigranen Strukturen eigentlich und ermöglichen den Fischen das Atmen in einem Medium, das uns Menschen den Atem raubt?

Die Kiemen befinden sich hinter dem Kopf des Fisches, geschützt unter den Kiemendeckeln. Öffnet man diese, entdeckt man ein komplexes System aus Kiemenbögen, an denen zahlreiche Kiemenfilamente sitzen. Diese Filamente wiederum sind mit unzähligen, winzigen Lamellen besetzt. Diese feine Verästelung sorgt für eine enorm große Oberfläche, die den Gasaustausch maximiert – vergleichbar mit der Oberfläche unserer Lungenbläschen.

Der Atemvorgang des Fisches beruht auf dem Prinzip des Gegenstromprinzips. Der Fisch nimmt Wasser durch das Maul auf und pumpt es über die Kiemen. Gleichzeitig fließt das Blut in den Kapillaren der Kiemenlamellen in die entgegengesetzte Richtung des Wasserstroms. Dieser Gegenstrom ist entscheidend für die Effizienz der Sauerstoffaufnahme. Dadurch entsteht ein ständiger Konzentrationsunterschied zwischen dem sauerstoffreichen Wasser und dem sauerstoffarmen Blut. Sauerstoff diffundiert so kontinuierlich aus dem Wasser ins Blut. Umgekehrt wird das im Blut befindliche Kohlendioxid, ein Abfallprodukt des Stoffwechsels, in das Wasser abgegeben und mit dem Wasserstrom aus den Kiemen herausgespült.

Die Effizienz dieses Systems ist beeindruckend. Fische können so bis zu 80% des im Wasser gelösten Sauerstoffs extrahieren. Zum Vergleich: Wir Menschen nutzen nur etwa 25% des Sauerstoffs in der Luft.

Neben der Sauerstoffaufnahme spielen die Kiemen auch eine wichtige Rolle bei der Regulation des Salzhaushaltes und der Ausscheidung von Stickstoffverbindungen. Die unterschiedlichen Salzkonzentrationen zwischen dem Körper des Fisches und dem umgebenden Wasser stellen eine Herausforderung dar. Die Kiemen helfen dem Fisch, dieses osmotische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

Die Kiemen sind somit weit mehr als nur Atmungsorgane. Sie sind hochkomplexe Multifunktionswerkzeuge, die den Fischen das Überleben im Wasser ermöglichen. Ihre faszinierende Struktur und Funktionsweise verdeutlichen die beeindruckende Anpassungsfähigkeit der Natur.