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Versorgung mit Sauerstoff (Atmung)

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Penzlin - Lehrbuch der Tierphysiologie

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Zusammenfassung

Die frühe Erdatmosphäre enthielt vermutlich für etwa 1,5 Mrd. Jahre nach der Erdentstehung wenig freien Sauerstoff, wie sich anhand der Oxidationsstufen des Eisens in sehr alten Sedimenten abschätzen lässt. Sie war „reduzierend“, wodurch die Entstehung von Lebewesen begünstigt worden sein dürfte, da Sauerstoff ein sehr reaktives Element ist, das abiotisch gebildete organische Substanz sehr schnell wieder zerstört hätte. Erst nach der Entstehung von prokaryotischen Organismen und der „Erfindung“ der Photosynthese durch einige dieser Organismen war es möglich, dass sich der metabolisch gebildete, molekulare Sauerstoff in der Atmosphäre anreicherte. Dies könnte für die frühen Lebewesen aufgrund der Reaktivität des Sauerstoffs eine recht bedrohliche Entwicklung gewesen sein, die, wie man heute annimmt, zur Entstehung von Schutzproteinen führte. Dazu gehören vermutlich die Vorläufer der heutigen sauerstoffbindenden Proteine und der Antioxidantien (Substanzen, die vor Oxidation schützen), die wir heute in den meisten Lebewesen finden. Obligat anaerobe Organismen sind daher auf unserer Erde inzwischen nur noch in bestimmten, dauerhaft sauerstoffarmen Rückzugsräumen (heiße Quellen, Darminhalt usw.) anzutreffen.

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Notes

  1. 1.

    Neuerdings hat man allerdings besorgniserregende Beobachtungen gemacht, dass die andauernde Versauerung des Ozeanwassers durch hohe CO2-Einträge dazu führt, dass manche Organismen ihre Calcifizierungsprozesse nicht mehr optimal durchführen können. Für die normale Ausbildung der Kalkskelette mariner Pflanzen (z. B. die Kalkalge Emiliania huxleyi) und Tiere (z. B. Flügelschnecken und Korallen) könnte diese Entwicklung problematisch sein

  2. 2.

    barys (griech.) = schwer

  3. 3.

    Das Torr ist benannt nach Evangelista Torricelli, einem Assistenten Galileo Galileis

  4. 4.

    Landlebende Krebstiere (Asseln, Landkrabben) tragen in ihren Atmungsorganen stets eine gewisse Menge Wasser mit sich herum, um die Austrocknung der respiratorischen Oberfläche zu verhindern

  5. 5.

    Aktuelle Studien an der Lunge des Steppenwarans (Varanus exanthematicus) ergaben, dass dieses Tier ebenfalls eine Durchströmungslunge besitzt. Da auch Krokodile ähnliche Merkmale ihrer Lungenanatomie aufweisen, scheint dieses Merkmal schon lange vor der Entwicklung der Vögel evolviert zu sein. Was der dafür notwendige Evolutionsdruck gewesen sein könnte, liegt allerdings im Dunkeln

  6. 6.

    to pant (engl.) = hecheln

  7. 7.

    alveolus (lat.) = kleine Aushöhlung

  8. 8.

    pneuma (griech.) = Luft; thorax (griech.) = Brustkorb

  9. 9.

    holos (griech.) = ganz; pneuma (griech.) = Luft

  10. 10.

    hemi (griech.) = halb

  11. 11.

    branchion (griech.) = Kieme

  12. 12.

    haima (griech.) = Blut; globus (lat.) = Kugel

  13. 13.

    iso (griech.) = gleich; sbesis (griech.) = Auslöschung

  14. 14.

    Außerdem kann bei den in Zellen eingeschlossenen Hämoglobinen die Sauerstoffaffinität leichter durch zelluläre Metaboliten moduliert werden (s. u.) als bei freiem Hämoglobin

  15. 15.

    erythros (griech.) = rot; blastos (griech.) = Keim

  16. 16.

    tense (engl.) = gespannt

  17. 17.

    relaxed (engl.) = entspannt

  18. 18.

    pelagos (griech.) = Meer

  19. 19.

    ductus (lat.) = Leitung; pneumatikos (griech.) = lufthaltig

  20. 20.

    physa (griech.) = Blase; stoma (griech.) = Mündung

  21. 21.

    kleistos (griech.) = verschlossen

  22. 22.

    rete (lat.) = Netz; mirabilis (lat.) = wunderbar

  23. 23.

    pneuma (griech.) = Luft; phorein (griech.) = tragen

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Authors and Affiliations

  1. Universität Greifswald, Greifswald, Deutschland

    Jan-Peter Hildebrandt

  2. Bonn, Deutschland

    Horst Bleckmann

  3. Universität Marburg, Marburg, Deutschland

    Uwe Homberg

Authors
  1. Jan-Peter Hildebrandt
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  2. Horst Bleckmann
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  3. Uwe Homberg
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Hildebrandt, JP., Bleckmann, H., Homberg, U. (2021). Versorgung mit Sauerstoff (Atmung). In: Penzlin - Lehrbuch der Tierphysiologie. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-61595-9_4

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