Die eingeatmete Umgebungsluft besteht aus 3 Komponenten:

• 78 Prozent Stickstoff (N2)
• 21 Prozent Sauerstoff (O2)
• 1 Prozent – rund 20 Edel- und Spurengase wie Helium oder Methan

In der ausgeatmeten Luft verändert sich die Zusammensetzung:

• 73 Prozent Stickstoff (N2)
• 16 Prozent Sauerstoff (O2)
• 6 Prozent Wasserdampf
• 4 Prozent Kohlendioxid (CO2)
• 1 Prozent – rund 20 Edel- und Spurengase wie Helium oder Methan

Die Atmung funktioniert bei Gesunden passiv – „von selbst“.

• Atemfrequenz im Ruhezustand: Ein Erwachsener atmet durchschnittlich etwa 10 bis 15 Mal pro Minute ein und aus.

• Atemvolumen: etwa 6 bis 9 Liter Luft pro Minute; pro Atemzug rund 0,5 Liter.

• Pro Tag sind es 23.000 Atemzüge und 12,5 Kubikmeter Luft.

Die Atemfrequenz ändert sich mit dem Lebensalter (Angaben für den Ruhezustand):

• Ein Neugeborenes atmet mit 40 bis 50 Atemzügen pro Minute. Dabei gleicht es das geringere Atemzugvolumen des kleinen Körpers mit einer erhöhten Atemfrequenz aus.

• Beim Säugling sinkt die Atemfrequenz auf 30 Atemzüge.

• Schulkinder atmen bis zu 25 Mal pro Minute.

• Bei Jugendlichen beträgt die Atemfrequenz 16 bis 19 Atemzüge pro Minute.

Bei harter körperlicher Arbeit oder intensivem Sport kann der Atemluftbedarf auf 100 Liter pro Minute steigen, bei einem erweiterten Atemzugsvolumen von bis zu 3 Liter je Atemzug. Die Atmung beschleunigt sich (Tachypnoe) ¹.

Dabei verbleibt ein Drittel des Atemvolumens eines ruhigen Atemzugs im Leitungssystem vom Mund bis zu den Lungenbläschen. Bei einem Erwachsenen beträgt dieser „Totraum“ 150 bis 200 Milliliter. Dieses Luftvolumen nimmt nicht aktiv am Gasaustausch mit dem Körper in den Lungenbläschen teil. Daher werden bei jedem Atemzug nur 10 bis 12 Prozent der Luft in den Lungenbläschen mit Frischluft ersetzt (Ventilationskoeffizient). Bei körperlicher Belastung kann sich der Ventilationskoeffizient sprunghaft erhöhen.

Der Totraum ermöglicht es dem Körper, die Luft auf eine physiologische Temperatur zu erhöhen und sie mit Wasserdampf auf eine relative Luftfeuchte von 100 Prozent zu sättigen.

Das ständige Atmen setzt beim Gesunden selbst bei Bewusstlosigkeit nicht aus. Eine aktive Beeinflussung der Atmung ist nur eingeschränkt möglich. Denn eine eigenständige Steuerzentrale im Zentralen Nervensystem (ZNS) – das verlängerte Rückenmark (Medulla oblongata) – übernimmt den Atemrhythmus wieder. In diesem Hirnbereich befinden sich verstreut zwei spezialisierte Nervenzelltypen. Sie arbeiten über einen Rückkopplungsmechanismus antagonistisch – sich gegenseitig hemmend. Dieser Rhythmusgenerator steuert den Wechsel von Ein- und Ausatmen.

Die Menge an Kohlendioxid im Blut beeinflusst Atemfrequenz und -volumen. Kohlendioxid wirkt sich auf den pH-Wert (Säuregehalt) des Blutes aus, der bei Gesunden bei 7,36 bis 7,44 liegt (arterielles Blut). Ein pH-Wert des Blutes von über 7,7 ist tödlich. Vom pH-Wert des Blutes hängt ab, wie viel Sauerstoff das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen an sich binden kann. Der pH-Wert des Blutes sinkt mit steigender Kohlendioxid-Menge. Je niedriger der pH-Wert des Blutes (sauer), desto mehr Sauerstoff gibt das Hämoglobin ab. Atmet die Lunge Kohlendioxid aus, steigt der pH-Wert des Blutes und das Hämoglobin kann mehr Sauerstoff binden. Wichtig ist daher ein gesundes Gleichgewicht von Sauerstoff und Kohlendioxid. Steigende Kohlendioxid-Werte verstärken den Atemreiz, steigende Sauerstoff-Werte schwächen ihn. So entspricht die Atemintensität dem tatsächlichen Sauerstoff-Bedarf in Abhängigkeit vom aktuellen Kohlendioxid-Gehalt des Blutes.

Rezeptoren in der Medulla oblongata melden daher laufend an das Atemzentrum den Kohlendioxid-Anteil im Blut im Verhältnis zum Sauerstoff. Dagegen erfassen Sauerstoff-empfindliche Sensoren in der Halsschlagader und an den großen Lungen-Aorten den Sauerstoff-Gehalt des Blutes und leiten ihn an das Atemzentrum weiter. Zudem kontrollieren die Nervenfasern des Vagus-Nervs (X. Hirnnerv) die Ausdehnung der Lunge. Überschreitet sie ein bestimmtes Maß, wird der Einatmungs-Antrieb reflexhaft begrenzt.

Im verlängerten Rückenmark befindet sich eine Reihe weiterer physiologischer Kontrollinstanzen: für den Blutkreislauf, Nies-, Husten-, Schluck- und Saugreflex sowie für den Brechreiz.

In großen Höhen oder beim Apnoe-Tauchen gelten andere Regeln der Atemsteuerung.

Mehr zum Atmen in Ausnahmesituationen 

Letzte Aktualisierung: 08.02.2021