Was ist der Zusammenhang zwischen Atmungssystem und Homöostase?
Das Atmungssystem steuert die Atmungsvorgänge im Körper. Zwei weniger bekannte Prozesse betreffen das Atmungssystem und die Homöostase. Teile des Atmungssystems können dabei helfen, den pH-Wert im Blut zu stabilisieren und die Körpertemperatur zu regulieren. Zusätzlich können die Gasaustauschprozesse und die tatsächlichen Atmungsmechanismen, die durch das Atmungssystem erleichtert werden, als eine Form der Homöostase angesehen werden.
Die Homöostase kann als innerer Thermostat für einen lebenden Organismus angesehen werden. Es stellt Mechanismen dar, die dabei helfen, die Körpersysteme des Organismus in einem stabilen, komfortablen und funktionellen Zustand zu halten. Zu den Faktoren, für die die Homöostase beim Menschen verantwortlich ist, gehören die Körpertemperatur, der Blutzuckerspiegel und der Säuregehalt.
Alle homöostatischen Prozesse beruhen auf sensorischen, steuerungs- und motorischen Komponenten. Die sensorische Komponente, Rezeptor genannt, katalogisiert Umweltveränderungen oder Stimulation und sendet diese Informationen an eine Kommandozentrale, normalerweise das Gehirn. Dieser Steuermechanismus gibt wiederum Anweisungen zum Reagieren auf die Änderung in Richtung Organe, Muskeln oder anderer Komponenten weiter, die Aktionen ausführen. Die damit verbundene Aktion kann in Form einer Erhöhung oder Verminderung der Produktion eines Stoffes oder der Einleitung eines anderen Prozesses erfolgen. Diese homöostatischen Aktionen werden als positive Rückkopplung bzw. negative Rückkopplung bezeichnet.
Negatives Feedback erleichtert die Atmung und fördert so die Atmungsorgane und die Homöostase. Der Brustkorb und ein Muskel namens Zwerchfell können sowohl die Größe als auch das Volumen der Hauptatmungsorgane, der Lunge, verändern. Durch die Atemstimulation senken oder heben sich diese Komponenten auf. Wenn sich der Brustkorb hebt, dehnt sich die Lunge aus, wodurch der Luftdruck abnimmt. Dieser Druck wird dann wiederhergestellt oder ausgeglichen, wenn Luft in die Lunge eingeatmet wird.
Eine andere direkte Verbindung besteht zwischen dem Atmungssystem und der Homöostase, da sich das erstere im letzteren Zustand halten muss. Der gesamte Gasaustausch zwischen Kohlendioxid und Sauerstoff, der die Atemwege erhält, ist ein Beispiel für Homöostase. Die Lunge, die Luftröhre und andere Bestandteile helfen dem Körper, verschwenderisches Kohlendioxid loszuwerden. Gleichzeitig gewinnt der Körper über die Atemwege den für lebenswichtige Prozesse benötigten Sauerstoff.
Der Prozess des Transports von Kohlendioxid in die Atemwege zum Ausatmen unterstützt eine andere Verbindung zwischen Atemweg und Homöostase: den pH-Wert des Blutes. Das Atmungssystem führt Umwandlungen an Kohlendioxidpartikeln durch, die über Blut zu ihm gebracht werden. Diese Umwandlungen verringern Wasserstoffpartikel. Infolgedessen erreicht das Säure- und Basen- oder pH-Spektrum des Blutes eher einen mittleren Zustand. Abnormale pH-Werte können eine Reihe von nachteiligen und sogar tödlichen gesundheitlichen Folgen haben. Daher ist die Kontrolle dieses Homöostasemechanismus von entscheidender Bedeutung.
Dieser Effekt ermöglicht eine effizientere Sauerstoffaufnahme in das Blut. Daher hilft nicht nur das Atmungssystem, die homöostatischen pH-Funktionen aufrechtzuerhalten, sondern die resultierende Homöostase hilft dem Atmungssystem, effizienter zu arbeiten. In ähnlicher Weise kann der pH-Wert beeinflussen, wo und wann Blut Sauerstoff für die Atmung auf zellulärer Ebene ablagert.
Die Zellatmung besteht aus den chemischen Prozessen, die die Zellen mit Energie versorgen. Diese zellulären Stoffwechselreaktionen sind maßgeblich für die Entstehung von Körperwärme verantwortlich. Daher spielt das Atmungssystem auch eine Rolle bei der Homöostase der Körpertemperatur.
Die Verschmelzung der Atemwege und die Homöostase bei der Körpertemperaturkontrolle sind bei Organismen wie Reptilien besonders ausgeprägt. Bei diesen Tieren steigt und fällt die Körpertemperatur als Reaktion auf die äußere Umgebung. In solchen Fällen können die Organismen in heißen Umgebungen langsamer atmen, um Energie zu sparen und die Körpertemperatur besser zu regulieren.