Wie atmen Amphibien?
Amphibien oder Lurche sind Tetrapoden der Wirbeltiere, die zur Klasse der Amphibien innerhalb des Königreichs der Tiere Animalia gehören. Dieses Taxon umfasst etwa 8000 verschiedene Arten, von denen etwa 90 % Frösche sind. Frösche, Kröten, Molche, Salamander und Schwanzlurche sind faszinierende Tiere, aber weißt du, wie Amphibien atmen?
Vielleicht hast du schon einmal gehört, dass diese Tiere durch ihre Haut atmen. Wie du im folgenden Artikel sehen wirst, ist dies nicht weit von der Wahrheit entfernt. Dennoch gibt es viele Nuancen und viel zu lernen über diese Gruppe von Wirbeltieren. Dann lies weiter, wenn du alles über den Austausch von Atemgasen in der Welt der Amphibien erfahren möchtest.
Die faszinierende Welt der Amphibien
Bevor wir uns den Atmungsmechanismen dieser Tiere zuwenden, möchten wir einen kurzen Überblick über ihre Physiologie und Taxonomie geben. Die Amphibien sind eine Klasse, die in drei verschiedene Gruppen mit heute lebenden Vertretern unterteilt wird: Salientia (Frösche, Kröten und Verwandte), Caudata (Salamander, Molche und Verwandte) und Gymnophiona oder Blindwühlen (Schleichenlurche).
Frösche und Kröten sind die bekanntesten Vertreter dieser Gruppe, da von den 8000 existierenden Arten mehr als 90 % zur Gruppe der Salientia gehören. Sie sind schwanzlos und haben im Allgemeinen lange, kräftige Hinterbeine und eine sehr raue Haut. Die Unterscheidung zwischen Kröten und Fröschen ist aus taxonomischer Sicht nicht von Interesse.
Die Schwanzlurche (Caudata) sind leicht von der vorhergehenden Gruppe zu unterscheiden, da sie einen Schwanz, einen viel längeren Körper und ähnliche vordere und hintere Extremitäten haben. Der Körper ist meist spindelförmig, da viele dieser Arten einen großen Teil des Tages unter Wasser verbringen, um zu jagen und sich fortzupflanzen.
Schließlich ist noch die Gruppe der Caecilia zu erwähnen, sehr scheue und seltene Amphibien, die wurm- oder schlangenartig sind. Abgesehen von den Riechfühlern am Kopf haben diese Tiere keine Gliedmaßen und ihre Augen sind oft stark verkümmert. Sie leben unter der Erde und laut National Geographic sind bis heute 200 Arten bekannt.
Wie atmen Amphibien?
Jetzt, da wir etwas mehr über die Physiologie dieser Tiere wissen, sind wir bereit, die Frage der Atmung der Amphibien auf einer allgemeineren Ebene zu behandeln. Wir werden dies anhand der verschiedenen Stadien im Lebenszyklus der Amphibien tun.
Atmung der Larven
Wie du vielleicht schon weißt, durchlaufen die meisten Amphibien, mit wenigen Ausnahmen, ein Larvenstadium im Wasser. Ein Beispiel dafür ist der Feuersalamander Salamandra salamandra, der manchmal völlig veränderte Jungtiere zur Welt bringt. In diesem Stadium haben Kaulquappen Kiemen und ihre Atmung findet vollständig im Wasser statt.
Bei Fröschen und Kröten haben die Kaulquappen innere Kiemen, die mit Haut bedeckt sind und eine Kammer mit inneren Kiemen bilden, die durch Stigmen belüftet werden. Diese verlieren jedoch an Bedeutung, wenn das Tier beginnt, seine Gliedmaßen zu entwickeln, da dies mit der Entwicklung der Lunge zusammenfällt.
Interessanterweise haben Studien gezeigt, dass die Oberflächenspannung des Wassers ein wichtiger Regulator der Atmung von Amphibien im Larvenstadium ist. Bei einer Länge von weniger als 3 mm können die Larven die Wasser-Luft-Barriere nicht überwinden und den Luftsauerstoff nicht für ihre Entwicklung nutzen.
Sobald sie die richtige Größe erreicht haben, können die Kaulquappen die Oberflächenspannung des Wassers durchbrechen und ihre Lungen für das Leben an Land trainieren.
Wie atmen erwachsene Amphibien?
Die Metamorphose der Amphibien ist gekennzeichnet durch das Verschwinden des Schwanzes bei Fröschen und Kröten, die Entwicklung der Gliedmaßen und auch durch die Rückbildung der Kiemenstrukturen. Dieses Ereignis markiert den Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt, da erwachsene Tiere normalerweise nicht ihr ganzes Leben im Wasser verbringen können.
Die Lungen der Amphibien sind im Vergleich zu denen der Säugetiere und Vögel sehr archaisch. Sie haben sehr wenige innere Septen und die Alveolen sind lang, sodass die Sauerstoffdiffusionsrate ins Blut sehr gering ist. Die mechanische Atmung erfolgt nach dem Druckpumpenprinzip, was jedoch nicht ausreicht, um alle Gewebe des Tieres zu versorgen.
Daher ist, wie Studien zeigen, in vielen Fällen die Haut das wichtigste Atmungsorgan. Die äußere Hülle der Amphibien ist in der Lage, 0 bis 100 % der Sauerstoffaufnahme und 20 bis 100 % der Kohlendioxidabgabe zu bewältigen. Die Epidermis ist sehr dünn und für den Gasaustausch durchlässig, sodass die Tiere fast ausschließlich durch sie atmen.
Merkmale der Hautatmung
An dieser Stelle wird bereits deutlich, dass der größte Teil der Atmung der Amphibien über die epidermalen Strukturen erfolgt. Diese Methode mag rudimentär und chaotisch erscheinen, aber nichts ist weiter von der Wahrheit entfernt. Amphibien sind in der Lage, den Blutfluss über die Haut zu regulieren und damit teilweise den Gasaustausch zu steuern.
Bei vielen Amphibien liegen 20 bis 95 % der Atmungskapillaren in der Haut. Der Gasaustausch findet hauptsächlich in der äußersten und dünnsten Schicht des Tieres, der Epidermis, statt, die über Venen, Arterien, Venolen und Arteriolen mit dem Rest des Tierkörpers in Verbindung steht.
Interessanterweise wird in den bereits zitierten Quellen darauf hingewiesen, dass die Durchblutung der Haut abnimmt, wenn das Tier der Luft ausgesetzt ist. Mit anderen Worten, bei einem Mangel an Feuchtigkeit in der Umgebung wird der Gasaustausch reduziert, um den Wasserverlust zu minimieren. Die Vasodilatation und Vasokonstriktion dieser Kapillaren wird vom Gehirn kodiert und ist bis zu einem gewissen Grad willkürlich.
Einige Arten, die ihren Stoffwechsel im Winter auf ein Minimum reduzieren, atmen ständig (und nur) über die Haut.
Eine Gruppe, die besonderen Schutz braucht
Die Fähigkeit, durch die Haut zu atmen, ist ein großer Vorteil, hat aber auch ihren Preis. Da die Epidermis der Amphibien dünner und luftdurchlässiger ist, sind sie ihrer Umgebung völlig ausgeliefert und laufen Gefahr, an Austrocknung zu sterben, wenn keine Wasserquelle in der Nähe ist. Aus diesem Grund sind Amphibien vollständig an eine feuchte Umgebung gebunden.
Darüber hinaus macht die Durchlässigkeit dieses Organs Frösche, Kröten, Salamander, Molche und Schwanzlurche sehr anfällig für Chemikalien und Umweltveränderungen. Wenn man die Atmung der Amphibien und ihre Abhängigkeit von der Umwelt kennt, ist es nicht verwunderlich, dass 41 % der entdeckten und untersuchten Amphibien vom Aussterben bedroht sind.
Alle zitierten Quellen wurden von unserem Team gründlich geprüft, um deren Qualität, Verlässlichkeit, Aktualität und Gültigkeit zu gewährleisten. Die Bibliographie dieses Artikels wurde als zuverlässig und akademisch oder wissenschaftlich präzise angesehen.
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