im mechan.
Sinn die
Einheit, auf welche man die Angabe des
Drucks bezieht, dem eine
Flüssigkeit, ein
Dampf
[* 2] oder
Gas ausgesetzt ist. Da der Atmosphärendruck an einem und demselben
Ort beständigen Schwankungen unterliegt und der mittlere
Atmosphärendruck nicht für genügend viele
Punkte der Erdoberfläche bekannt ist, so hat man sich, um
eine
Basis für die Vergleichung zu gewinnen, an den mittlern Atmosphärendruck gehalten, welcher unter dem 45. Breitengrad
am Meeresspiegel herrscht, reduziert auf 0° und bezogen auf den
Wert derSchwerkraft unter diesem Breitengrad.
Dieser als
Einheit angenommeneDruck beträgt 337,8PariserLinien, wird aber gegenwärtig in derWissenschaft
ziemlich allgemein = 760
mm (336,905''') angenommen. Der hier und da noch gebräuchliche Wert des mittlern Atmosphärendrucks
(= 28
PariserZoll) verhält sich zu letzteren wie 1:0,99731. In
England setzt man den mittlern Atmosphärendruck nicht selten
= 30 engl.
Zoll (337,784
PariserLinien) und in
Deutschland
[* 3] vordem = 29 oder genauer 28,98 preuß.
Zoll, in
Österreich
[* 4] = 28,8WienerZoll.
Der effektive
Druck, welchen die Atmosphäre unter der
Annahme solcher mittlerer
Werte im Meereshorizont auf eine
Fläche ausübt, wird
in
Frankreich zu 1033,3 g auf 1 qcm, in
England = 15 (genau 14,71) engl. Pfd.
auf den engl. QZoll, in
Deutschland = 15 (genau 15,05) Pfd. auf den preuß.
QZoll, in
Österreich = 12,75 (genau 12,79)WienerPfund auf den
Wiener QZoll gerechnet. Neuerdings ist man übereingekommen,
den Atmosphärendruck = 1 kg auf 1 qcm zu setzen, und unterscheidet, um Mißverständnissen vorzubeugen, »alte«
und »neue« Atmosphäre. Nach letzterer werden jetzt
allgemein die
Instrumente zur Druckmessung eingeteilt.
(Respiration), der Gaswechsel der Organismen. Derselbe verläuft an allen
Orten, wo tierische oder pflanzliche
Flüssigkeiten, die ausnahmslos wechselnde
Mengen von
Gasen enthalten, mit der atmosphärischen
Luft oder untereinander in eine
für den Gasaustausch genügend nahe Berührung treten. Sowohl bei den
Pflanzen als bei den
Tieren handelt es sich
bei der um die Einfuhr von
Sauerstoff und die
Abgabe von
Kohlensäure. Nicht zu verwechseln mit dieser eigentlichen Atmung, welche
zu allen
Zeiten und in allen Teilen stattfindet, ist ein Ernährungsvorgang der
Pflanzen, bei dem die
Aufnahme von
Kohlensäure
und die
Abgabe überschüssigen
Sauerstoffs beobachtet wird.
Dieser vielfach fälschlich als Pflanzenatmung bezeichnete Vorgang findet nur in den grünen Pflanzenteilen
und nur unter der Einwirkung
des Sonnenlichts statt. Die
Respirationsorgane der
Tiere sind sehr verschiedenartig gestaltet.
Bei den niedersten
Tieren wird die Atmung durch die gesamte Körperoberfläche bewirkt, ein Vorgang, den man als
Hautatmung bezeichnet,
und welcher neben der sonstigen Atmung auch bei höhern
Tieren eine
Rolle spielt. Bei den
Insekten
[* 9] stoßen wir
auf cylindrische, baumartig sich verästelnde
Röhren,
[* 10]
Tracheen
[* 11] (s. d.), welche von der Körperoberfläche aus in die Körperteile
eindringen.
Bei den
Fischen und vielen andern Wassertieren finden wir gefäßreiche Blättchen, welche in ihrer Gesamtheit eine außerordentlich
große Oberfläche bieten und als
Kiemen (s. d.) bezeichnet werden. Sie werden direkt vom
Wasser umspült,
um den vom
Wasser absorbierten
Sauerstoff aufzunehmen und dafür
Kohlensäure abzugeben. Bei der der höhern
Tiere unterscheidet
man: a) eine Einfuhr von
Sauerstoff aus der atmosphärischen
Luft in das
Blut und eine
Abgabe von
Kohlensäure an die
äußere
Luft (äußere b) eine
Abgabe von
Sauerstoff aus dem
Blut an die
Gewebe
[* 12] und eine Einfuhr von
Kohlensäure aus den
Geweben
in das
Blut (innere Atmung).
I. Äußere Atmung. Diese erfolgt überall da, wo Blutkapillaren und atmosphärische
Luft in eine für den Gasaustausch genügend
nahe Berührung kommen. Am umfangreichsten findet eine derartige Berührung in den
Lungen
(Lungenatmung),
weniger erheblich auf der äußern
Haut
[* 13]
(Hautatmung) und auf der Oberfläche des Verdauungsapparats
(Darmatmung) statt.
Die
Lungen der
Säugetiere und des
Menschen, welche uns besonders interessieren, sind nach ganz gleichem
Typus gebildet. Sie
stellen drüsenartige
Organe vor, die stets paarig sind und die Brusthöhle ausfüllen, ohne mit der
Wand der
letztern verwachsen zu sein. Nur an der sogen. Lungenwurzel hängen die
Lungen mit den Luftröhrenästen und den großen
Blutgefäßen
zusammen, sie sind an diesen gewissermaßen aufgehängt. Durch das
Zwerchfell (s. d.) sind sie von der
Bauchhöhle und ihren
Organen abgeschieden.
Die Luftröhrenäste verteilen sich, indem sie in die
Lunge
[* 14] eindringen, baumartig in immer feiner werdende
Äste. Das Ende eines jeden kleinsten Luftröhrenästchens trägt bläschenartige Ausstülpungen, die sogen.
Lungenbläschen (s.
Lunge). Dieselben bestehen aus einer elastischen Grundsubstanz, in welcher sich ein dichtes
Netzwerk
[* 15] von
blutführenden
Haargefäßen verteilt. In diesen Lungenbläschen geschieht der eigentliche Atmungsprozeß,
d. h. der Austausch zwischen den
Gasen des
Bluts, welches durch die
Haargefäße der Lungenbläschen strömt, und der in den
letztern enthaltenen atmosphärischen
Luft.
Die Erneuerung der
Luft in den Lungenbläschen wird durch die Ein- und Ausatmung
(Inspiration und Exspiration) bewirkt. Der
Mechanismus dieser an einen
Blasebalg erinnernden
Bewegungen, bei welchen sich übrigens die
Lunge ganz passiv
verhält, ist folgender. Bei der Einatmung wird der Brustraum erweitert; die
Lunge, welche an der Brustwand anliegt, muß
den
Bewegungen der letztern folgen und sich ausdehnen, wodurch ein
Strom äußerer
Luft durch die
Luftröhre in die Lungenbläschen
eindringt. Die Erweiterung des Brustraums bei der Einatmung beruht auf der Thätigkeit der Inspirationsmuskeln,
namentlich des
Zwerchfells und der Zwischenrippenmuskeln. Ersteres drückt, indem es sich beim Einatmen abflacht, auf die
Baucheingeweide und drängt daher den
Bauch
[* 16] hervor; letztere heben die
Rippen¶
mehr
und die Brust. Je nachdem die Thätigkeit des Zwerchfells oder der Brustmuskeln beim Atmen überwiegt, unterscheidet man das
sogen. Bauchatmen oder das Brustatmen. Bei diesem wird mehr die Brust, bei jenem mehr der Bauch herausgewölbt und ausgedehnt.
Das Bauchatmen herrscht beim Mann, das Brustatmen beim Weib vor. Bei tiefer Einatmung, namentlich bei
der Atemnot und angstvoller Atembehinderung, nehmen freilich noch zahlreiche andre Muskelgruppen an der Erweiterung der Brusthöhle
Anteil. Im Gegensatz zum Einatmen erfolgt das gewöhnliche ruhige Ausatmen in der Regel nur dadurch, daß die bei der Inspiration
aus ihrer Gleichgewichtslage gebrachten Brustwandungen nach der Erschlaffung der Inspirationsmuskeln durch Schwere
und Elastizität wieder in jene zurückkehren.
Die Schwere bringt die gehobenen Rippen wieder herab, die Elastizität der Lungen zieht das Zwerchfell wieder in die Höhe; die
Elastizität der Rippenknorpel bringt die Rippen wieder in ihre Gleichgewichtslage. Hierdurch wird der Brustraum und mit ihm
auch der Raum der Lunge verkleinert und so ein Teil der in ihr enthaltenen Luft ausgetrieben. Die Erweiterung
der Lungen bei der Einatmung, welche alle Hohlräume derselben, besonders aber die nachgiebigsten, die Lungenbläschen, betrifft,
bewirkt bei ruhigem Atmen eine Zunahme des Luftgehalts, welche etwa ein Sechstel des Gesamtinhalts beträgt.
Durch tiefere Atmung ist ein weit bedeutenderer Luftwechsel möglich. Die Luftmenge, welche nach
einer möglichst tiefen Inspiration ausgeatmet werden kann, nennt man die vitale Kapazität der Lunge; sie beträgt nach Hutchinson
für den Erwachsenen etwa 3770 ccm. Aber auch nach der tiefsten Ausatmung bleibt noch ziemlich viel Luft in der Lunge zurück,
nämlich etwa 1200-1600, nach einer gewöhnlichen ruhigen Ausatmung sogar noch etwa 3000 ccm. Die Menge
der durch einen gewöhnlichen ruhigen Atemzug ein- und ausgeatmeten Luft beträgt etwa nur 500 ccm. Es wechseln diese Größen
bei verschiedenen Individuen und Körperzuständen, namentlich bei Ruhe und Bewegung des Körpers, sehr bedeutend. Zur Bestimmung
der geatmeten Luftmengen dient ein von Hutchinson angegebener, nach dem Prinzip des einfachen Gasometers
konstruierter Apparat, der als Spirometer bezeichnet wird.
Die Bewegung der Luft in den Respirationsorganen erzeugt eigentümliche Geräusche, Respirationsgeräusche. Legt man das Ohr
[* 18] an
eine Stelle der Brustwand, unter welcher sich normales Lungengewebe befindet, so vernimmt man an verschiedenen Stellen der
Brustwand Geräusche von wechselnder Beschaffenheit. Sie entstehen überall, wo die Luft aus einem weitern
in ein engeres Rohr strömt oder umgekehrt, besonders also an der Übergangsstelle der Lungenbläschen in die feinsten Ästchen
der Luftröhre und an der Eintrittsstelle des Kehlkopfs in die Rachenhöhle.
Der bei der Inspiration durch den Kehlkopf
[* 19] streichende Luftstrom erzeugt ein Geräusch von scharfem, blasendem
Charakter, das annähernd durch die Aussprache von ch wiedergegeben werden kann (bronchiales Respirationsgeräusch). Da es durch
die starren Wandungen der Luftröhre und ihrer Verzweigungen fortgeleitet wird, so ist es auch an den Brustwandungen, besonders
in der Rückengegend, hörbar und hier um so mehr, je weiter nach oben man das Ohr anlegt. Beim Übertritt
der Luft aus den feinsten Luftröhrenstämmchen in die Lungenbläschen entsteht das vesikuläre Respirationsgeräusch.
Dieses hat bei oberflächlicher Atmung einen unbestimmten Charakter, während
es bei tiefer Atmung weich und schlürfend ist und der
Aussprache eines w bei verengerter Mundöffnung gleicht. Das vesikuläre Atmen ist an den vordern
und untern Lungenabschnitten am reinsten zu hören. Bei der Exspiration ist ein Vesikuläratmen in der Regel nicht hörbar,
während ein im Kehlkopf entstehendes und durch die Luftröhrenwandung fortgeleitetes Bronchialgeräusch sehr deutlich zu
vernehmen ist. Bei den verschiedenen Krankheiten der Respirationsorgane werden die Atmungsgeräusche in der mannigfachsten
Weise abgeändert und gewähren dadurch ein wertvolles Hilfsmittel für die Erkennung und Unterscheidung der einzelnen
Krankheiten.
Können auch die Respirationsbewegungen bis zu einem gewissen Grad willkürlich hervorgebracht werden, so geschehen sie doch
gewöhnlich unwillkürlich und rhythmisch. Die durchschnittliche Frequenz der Atemzüge beträgt beim Erwachsenen 16-20 in der
Minute. Um die Anregung zu diesen unwillkürlichen und rhythmischen Atembewegungen zu verstehen,
ist es erforderlich, den Chemismus der Lungenatmung kennen zu lernen. Eingeatmet wird atmosphärische Luft, die bis auf geringe
Schwankungen besteht aus:
und ergibt sich, daß letztere etwa ein Fünftel Sauerstoff weniger enthält als die erstere, und daß ihr Kohlensäuregehalt
denjenigen der eingeatmeten Luft um mehr als das Hundertfache übersteigt. Von dem sehr reichen Gehalt an Kohlensäure in der
Exspirationsluft kann man sich leicht überzeugen durch den sehr bedeutenden Niederschlag von kohlensaurem
Kalk oder Baryt, den diese Luft beim Durchleiten durch Kalk- oder Barytwasser erzeugt. Der Gehalt an Stickstoff ist in der eingeatmeten
wie ausgeatmeten Luft der gleiche, denn dieses Gas dient bloß zur Verdünnung des Sauerstoffs.
Die ausgeatmete Luft ist nahezu auf die Körpertemperatur erhöht. Ferner enthält dieselbe eine MengeWasser,
welches von den feuchten Wandungen der gesamten Atmungsfläche in der Lunge herrührt. Beim ruhigen Atmen ist die Atmungsluft
nahezu vollständig mit Wasserdampf gesättigt. Der oben geschilderte Gasaustausch in den Lungen besteht nun ununterbrochen
das ganze Leben hindurch; sistiert man ihn, so tritt schon nach kurzer Zeit Erstickungstod ein.
Was die Triebkräfte für den Lungengaswechsel betrifft, so lehrte Lavoisier, daß in den Lungen eine hauptsächlich aus Kohlenstoff
und Wasserstoff bestehende Flüssigkeit ausgehaucht werde, welche beim Zusammentreffen mit dem eingeatmeten Sauerstoff in Kohlensäure
und Wasser umgewandelt würde. Als Magnus zeigte, daß sowohl arterielles als venöses Blut erhebliche Mengen
von auspumpbarem Sauerstoff und von auspumpbarer Kohlensäure enthielten, wurde die Lavoisiersche Hypothese völlig unhaltbar,
und man glaubte jetzt den Gaswechsel mit Hilfe des Dalton-BunsenschenGesetzes erklären zu können. Indessen ist der Lungengaswechsel
durch Anwendung der bloßen Gesetze über das Verhalten einfach absorbierter Gase
[* 20] nicht zu verstehen, und man
muß daher annehmen, daß sowohl die Kohlensäureausscheidung als auch die Sauerstoffaufnahme auf
¶