Kapitel 11: Zwerchfell und Rippen: Die Atempumpe

Wer füllt die Lunge?

Im letzten Kapitel bist du mit dem roten Zug des Blutes mitgefahren. Rote Blutkörperchen haben in der Lunge Sauerstoff aufgenommen, sind durch das Herz gesaust und haben diesen Sauerstoff in jeden Winkel deines Körpers gebracht, von deinem Gehirn bis zu deinen Zehenspitzen. Auf dem Rückweg haben dieselben roten Blutkörperchen geholfen, Kohlendioxid, ein Abfallgas, zurück zur Lunge zu bringen, damit du es ausatmen konntest.

Aber ein Zug kann nur aufladen, was am Bahnhof wartet. Wenn sich die Luft in deiner Lunge nie verändern würde, wäre der Sauerstoff in dieser Luft bald verbraucht, und das Kohlendioxid würde sich anhäufen wie Müll, den niemand abholt. Frische Luft muss hereinkommen, und alte Luft muss hinaus, immer wieder, den ganzen Tag und die ganze Nacht, dein ganzes Leben lang.

Hier ist also ein Rätsel. Deine Lunge ist weich und schwammig, ein bisschen wie zwei große Schwämme voller winziger Ballons. Sie hat keine eigenen kräftigen Muskeln. Sie kann sich nicht selbst kleiner drücken oder sich aufblähen. Was also sorgt dafür, dass sich deine Lunge mit Luft füllt und wieder leert, mehr als zwanzigtausendmal an jedem einzelnen Tag?

Die Antwort ist ein Team aus Muskeln und Knochen, das die Lunge wie eine lebendige Maschine umgibt. Das wichtigste Mitglied des Teams ist ein Muskel, der Zwerchfell heißt. Seine Partner sind deine Rippen und die kleinen Muskeln dazwischen. Zusammen bilden sie die Atempumpe. In diesem Kapitel erfährst du, wie diese Pumpe funktioniert, wie dein Körper sie sogar im Schlaf am Laufen hält und wie sie hilft, dich vor Keimen und Staub zu schützen.

Das Zwerchfell: Eine Kuppel unter deiner Lunge

Leg deine Hand auf deine Brust und lass sie dann hinunter zum unteren Rand deiner Rippen gleiten, direkt über deinem Bauch. Unter deiner Hand, tief in deinem Körper versteckt, liegt das Zwerchfell. Es ist eine breite, dünne Muskelplatte, die sich quer durch das ganze Innere deines Körpers spannt, von vorn nach hinten und von einer Seite zur anderen. Sag seinen Namen langsam: Zwerch-fell.

Das Zwerchfell ist wie eine Kuppel geformt oder wie eine umgedrehte Schüssel. Wenn es entspannt ist, wölbt sich die Mitte der Kuppel nach oben in den Brustkorb. Deine Lunge und dein Herz ruhen oben darauf. Dein Magen, deine Leber und die anderen Organe deines Bauches liegen darunter. So ist das Zwerchfell gleichzeitig der Fußboden des Brustkorbs und die Decke des Bauches.

Wie jeder Muskel hat das Zwerchfell eine Hauptbewegung: Es kann sich anspannen. Wenn sich ein Muskel anspannt und kürzer wird, sagen Forschende, dass er sich zusammenzieht. Wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht, zieht sich die Kuppel nach unten und wird flacher, fast wie die Fläche eines Trampolins, die jemand straff gezogen hat. Wenn sich das Zwerchfell entspannt, hebt sich die Kuppel wieder in ihre gewölbte Form.

Diese einfache Bewegung, hinunter und hinauf, hinunter und hinauf, ist das Herzstück des Atmens. Jedes Mal, wenn das Zwerchfell flacher wird, wird der Raum in deinem Brustkorb höher. Jedes Mal, wenn sich das Zwerchfell entspannt, wird dieser Raum wieder niedriger. Wie du gleich sehen wirst, reicht es schon, die Größe dieses Raumes zu verändern, um Luft in deinen Körper hinein- und wieder hinauszubewegen.

Das Zwerchfell ist einer der fleißigsten Muskeln, die du hast. Deine Armmuskeln ruhen, wenn du still sitzt, und deine Beinmuskeln ruhen, wenn du dich hinlegst. Das Zwerchfell arbeitet vom Moment deiner Geburt an weiter, jeden Tag und jede Nacht. Zum Glück ist es für diese Art von gleichmäßiger, sanfter Arbeit gebaut. Es wird selten so müde wie deine Beine nach einem langen Lauf einen Hügel hinauf.

Die Rippen: Ein Käfig, der sich bewegen kann

Lass jetzt deine Finger an der Seite deines Brustkorbs entlangwandern. Du kannst Hubbel spüren, einen über dem anderen, wie die Sprossen einer Leiter. Diese Hubbel sind deine Rippen. Die meisten Menschen haben zwölf Rippenpaare, zwölf Rippen auf der linken Seite und zwölf auf der rechten. Die Rippen biegen sich von deiner Wirbelsäule hinten nach vorn zu deinem Brustbein, dem flachen Knochen in der Mitte vorne an deiner Brust.

Zusammen bilden die Rippen den Brustkorb. Ein Käfig klingt vielleicht nach etwas Starrem und Festem, aber dein Brustkorb ist überhaupt nicht so. Zwischen jeweils zwei benachbarten Rippen gibt es dünne Muskelschichten, die Zwischenrippenmuskeln heißen. Wenn sich diese Muskeln anspannen, heben sie die Rippen nach oben und nach außen.

Um dir vorzustellen, wie das funktioniert, denk an den Henkel eines Eimers. Wenn der Henkel herunterhängt, liegt er dicht an der Seite des Eimers. Wenn du den Henkel hochhebst, schwingt er nach außen und bildet einen weiteren Bogen. Deine Rippen bewegen sich ganz ähnlich. Wenn die Rippenmuskeln sie nach oben ziehen, schwingen die Rippen zu den Seiten hinaus, und die Vorderseite deiner Brust bewegt sich ein wenig nach vorn. Der Brustkorb wird von einer Seite zur anderen breiter und von vorn nach hinten tiefer.

Der Brustkorb hat noch eine zweite Aufgabe, die genauso wichtig ist. Er ist ein Schutzschild. Die Rippen biegen sich um dein Herz und deine Lunge wie die Stäbe eines starken, aber biegsamen Zauns und schützen diese weichen Organe vor Stößen und Schlägen, wenn du rennst, hinfällst oder spielst. Viele Rippen sind durch Knorpel mit dem Brustbein verbunden, demselben festen, aber biegsamen Material, das deiner Nasenspitze und der Außenseite deiner Ohren ihre Form gibt. Wegen des Knorpels kann der Brustkorb ein wenig nachgeben, wenn er gedrückt wird, statt starr wie eine Kiste zu sein.

Es gibt noch eine kluge Einzelheit. Die Außenseite jedes Lungenflügels und die Innenseite der Brustwand sind mit dünnen, glatten Häuten überzogen, dem Brustfell, das Fachleute Pleura nennen. Zwischen diesen beiden Häuten gibt es eine winzige Menge glitschiger Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit lässt die Lunge an der Brustwand entlanggleiten, ohne zu reiben. Sie sorgt auch dafür, dass die beiden Häute aneinanderhaften, so wie zwei nasse Glasscheiben leicht übereinandergleiten, sich aber nur schwer auseinanderziehen lassen. Weil die Häute aneinanderhaften, folgt die Lunge jeder Bewegung des Brustkorbs, wie ein Schatten, der dir über den Boden folgt.

Einatmen und Ausatmen

Jetzt kennst du die Teile. So arbeiten sie zusammen. Luft bewegt sich immer von einem Ort, an dem sie stärker zusammengedrückt ist, zu einem Ort, an dem sie weniger zusammengedrückt ist. Forschende nennen dieses Zusammendrücken Druck. Wenn du die Öffnung eines aufgeblasenen Luftballons loslässt, strömt die zusammengedrückte Luft darin hinaus in den offenen Raum. Deine Atempumpe benutzt diese einfache Regel alle paar Sekunden deines Lebens.

Wenn du einatmest, zieht sich das Zwerchfell zusammen und bewegt sich nach unten, und die Rippenmuskeln heben die Rippen nach oben und außen. Der Brustkorb wird in jede Richtung größer: höher, breiter und tiefer. Die Lunge, die an der Brustwand haftet, dehnt sich, um den größeren Raum auszufüllen. Jetzt ist die Luft in der Lunge verteilt und weniger zusammengedrückt als die Luft außerhalb deines Körpers. Also strömt Luft von draußen durch deine Nase oder deinen Mund herein, deine Luftröhre hinunter und in die Lunge, bis der Druck drinnen und draußen wieder gleich ist.

Eine Pipette funktioniert ganz ähnlich. Wenn du den Gummiball zusammendrückst und dann loslässt, springt der Ball zurück und schafft innen mehr Platz, und Flüssigkeit wird in das Röhrchen hinaufgezogen, um diesen Platz zu füllen. Dein Brustkorb ist wie der Gummiball. Jedes Mal, wenn Zwerchfell und Rippen den Brustkorb größer machen, wird Luft hineingezogen, um den zusätzlichen Platz zu füllen.

Ausatmen ist, wenn du ruhig bist, sogar noch leichter. Das Zwerchfell entspannt sich einfach und schwebt wieder nach oben in seine Kuppelform. Auch die Rippenmuskeln entspannen sich, und die Rippen sinken wieder herab. Die Lunge selbst ist dehnbar, wie ein Gummiband, das gezogen wurde, deshalb springt sie ganz von allein auf eine kleinere Größe zurück. Der Brustkorb wird kleiner, die Luft darin wird zusammengedrückt, und hinaus strömt sie. Wenn du dich ausruhst, kostet das Ausatmen fast überhaupt keine Mühe.

Wenn du kräftig pusten musst, gibt dein Körper zusätzliche Kraft dazu. Muskeln in deinem Bauch spannen sich an und drücken die Bauchorgane nach oben gegen das Zwerchfell, während andere Rippenmuskeln die Rippen nach unten ziehen. Diesen kräftigen Schub benutzt du, wenn du die Kerzen auf einem Geburtstagskuchen auspustest, Seifenblasen machst, einem Freund quer über eine Wiese etwas zurufst oder auf einer Pfeife oder Flöte spielst. Du benutzt ihn auch beim Husten, über das du bald mehr liest.

Hier ist etwas, das du gleich jetzt gefahrlos ausprobieren kannst. Setz dich oder leg dich bequem hin und lege eine Hand flach auf deinen Bauch und die andere Hand auf deine Brust. Atme langsam durch die Nase ein. Spürst du, wie dein Bauch deine Hand sanft nach außen drückt? Das passiert, weil sich das Zwerchfell nach unten bewegt und die Bauchorgane ein Stück zur Seite schiebt. Atme jetzt langsam aus und spüre, wie dein Bauch wieder einsinkt: Du spürst deine Atempumpe bei der Arbeit.

Vielleicht bemerkst du, dass sich die Hand auf deiner Brust weniger bewegt als die Hand auf deinem Bauch. Beim ruhigen Atmen erledigt das Zwerchfell den größten Teil der Arbeit. Bei großen, schnellen Atemzügen machen die Rippenmuskeln viel mehr mit, und du kannst spüren, wie sich dein ganzer Brustkorb hebt. Beides ist normal. Dein Körper wählt einfach für jeden Moment die richtige Menge an Anstrengung.

Schnelle Atemzüge, langsame Atemzüge

Versuche zu zählen, wie oft du in einer Minute einatmest, während du ruhig sitzt. Bitte einen Erwachsenen, für dich auf die Uhr zu schauen. Das ist ein bisschen knifflig, denn wenn man über das Atmen nachdenkt, kann es sich verändern, also atme einfach so, wie du es normalerweise tust. Viele Kinder in deinem Alter atmen in Ruhe ungefähr fünfzehn- bis dreißigmal in der Minute. Die meisten Erwachsenen atmen etwas langsamer, ungefähr zwölf- bis zwanzigmal in der Minute. Neugeborene Babys atmen viel schneller, oft dreißig- bis sechzigmal in der Minute, weil ihr winziger Körper so schnell wächst.

Wie schnell du atmest, steht nicht fest. Renn über den Spielplatz, klettere einen Hügel hinauf oder tanze zu schneller Musik, und du wirst bemerken, dass du schneller und tiefer atmest. Deine arbeitenden Muskeln verbrauchen Sauerstoff und stellen zusätzliches Kohlendioxid her, deshalb arbeitet die Atempumpe schneller, damit der Bahnhof für den roten Zug gut gefüllt bleibt. Wenn du dich hinsetzt und ausruhst, beruhigt sich dein Atmen langsam wieder.

Jeder Atemzug verändert auch seine Größe. Bei einem ruhigen Atemzug bewegt sich das Zwerchfell nur ein kleines Stück nach unten, ungefähr um die Breite von einem oder zwei deiner Finger. Bei einem sehr tiefen Atemzug kann es sich mehrmals so weit nach unten bewegen. Wie du in Kapitel 8 gelesen hast, bewegt ein ruhiger Atemzug eines Erwachsenen ungefähr einen halben Liter Luft. Ein richtig tiefer Atemzug kann mehrmals so viel bewegen.

Manchmal macht die Pumpe etwas Unerwartetes. Ein Schluckauf entsteht, wenn sich das Zwerchfell plötzlich ganz von allein ruckartig anspannt. Luft beginnt hereinzuströmen, und den Bruchteil einer Sekunde später klappen die Stimmbänder in deinem Hals zu und machen das „Hick“-Geräusch. Schluckauf kann lästig sein, aber er ist meistens harmlos, und er hört nach einer Weile von allein auf.

Deine Atempumpe hilft dir auch beim Sprechen, Singen und Lachen. Deine Stimme entsteht, wenn Luft aus der Lunge an den Stimmbändern in deinem Hals vorbeiströmt und sie zum Brummen bringt. Um einen langen Ton zu singen, lässt du die Luft langsam und gleichmäßig hinaus. Beim Lachen geben dein Zwerchfell und deine Bauchmuskeln schnelle kleine Stöße, einen nach dem anderen. Jedes Wort, das du sagst, reitet auf einem Atemzug aus deinem Körper hinaus.

Der Hirnstamm: Ein Wächter, der nie schläft

Denk einmal einen Moment über dein Atmen nach. Du kannst entscheiden, einen großen Atemzug zu nehmen, langsam zu atmen oder im Schwimmbad für ein paar Sekunden die Luft anzuhalten, bevor du dein Gesicht ins Wasser steckst. Aber meistens denkst du überhaupt nicht ans Atmen. Du atmest, während du liest, während du zu Mittag isst, während du spielst und die ganze Nacht, während du tief und fest schläfst. Wer hat also das Sagen, wenn du nicht aufpasst?

Die Antwort ist der Hirnstamm, der Teil des Gehirns, den du in Kapitel 3 und noch einmal im letzten Kapitel kennengelernt hast. Der Hirnstamm sitzt ganz unten am Gehirn, dort, wo das Gehirn in das Rückenmark übergeht, das lange Bündel aus Nerven, das in deiner Wirbelsäule nach unten verläuft. Der Hirnstamm kümmert sich um viele Aufgaben, die dich am Leben halten, ohne dass du über sie nachdenken musst, und das Atmen ist eine der wichtigsten dieser Aufgaben.

Im Hirnstamm senden Gruppen von Nervenzellen einen gleichmäßigen Rhythmus von Signalen aus, wie ein Schlagzeuger, der für eine Band den Takt hält. Jedes Signal reist über Nerven zum Zwerchfell und zu den Rippenmuskeln und sagt ihnen: „Jetzt anspannen.“ Zwischen den Signalen entspannen sich die Muskeln. Trommelschlag, einatmen. Pause, ausatmen. Der Takt geht weiter, Stunde um Stunde und Jahr um Jahr.

Der Hirnstamm hält nicht nur einen gleichmäßigen Takt. Er hört auch auf Berichte von winzigen Fühlern im Körper. Manche dieser Fühler sitzen im Hirnstamm selbst, und andere sitzen neben großen Blutgefäßen im Hals und in der Nähe des Herzens. Die Fühler prüfen ständig das Blut, besonders wie viel Kohlendioxid das Blut transportiert. Wenn sich Kohlendioxid anzusammeln beginnt, zum Beispiel während du rennst, schicken die Fühler eine Nachricht, und der Hirnstamm sagt der Pumpe, dass sie schneller und kräftiger arbeiten soll.

Deshalb kann niemand sehr lange die Luft anhalten. Wenn du die Luft anhältst, sammelt sich langsam Kohlendioxid in deinem Blut an. Bald schlagen die Fühler Alarm, und der Hirnstamm schickt immer stärkere Signale, bis du einfach atmen musst. Dieses Sicherheitssystem ist stärker als dein eigener Wille. Trotzdem ist langes Luftanhalten kein gutes Spiel, besonders im Wasser. Atmen sollte sich immer leicht und angenehm anfühlen.

Dein Hirnstamm ist ein Wächter, der nie eine Pause macht. Wenn du schläfst, wird dein Atmen langsamer und gleichmäßiger, aber es geht die ganze Nacht weiter. Selbst während du davon träumst, über Berge zu fliegen oder mit Walen zu schwimmen, hält der Schlagzeuger in deinem Hirnstamm den Takt, und dein Zwerchfell bewegt die Luft weiter hinein und hinaus.

Wie die Pumpe dich schützt

Inzwischen hast du viele Wächter kennengelernt, die deine Lunge schützen: die Härchen und den Schleim in deiner Nase, die Mandeln in deinem Rachen, den Kehldeckel, die Rolltreppe aus winzigen Härchen in der Luftröhre und die Putzzellen in den Lungenbläschen. Die Atempumpe sieht vielleicht nicht wie ein Wächter aus, aber viele dieser anderen Wächter könnten ihre Arbeit ohne sie nicht erledigen.

Erstens gibt die Pumpe dem Husten und dem Niesen ihre Kraft. Wie du in Kapitel 3 gelernt hast, atmest du vor einem Husten schnell ein. Dann schließen sich die Stimmbänder fest, und die Bauch- und Rippenmuskeln drücken kräftig zu und bauen im Brustkorb Druck auf. Plötzlich öffnen sich die Stimmbänder, und ein kräftiger Luftstoß schießt die Luftröhre hinauf und nimmt Schleim, Staub oder einen verirrten Krümel mit. Ohne eine kräftige Atempumpe wären die Notausgänge, über die du früher in diesem Buch gelesen hast, nichts weiter als schwache kleine Pustestöße.

Zweitens helfen tiefe Atemzüge, die Lunge sauber und offen zu halten. Wenn du lange Zeit sehr sanft atmest, füllen sich manche der winzigen Luftsäckchen tief in der Lunge vielleicht nicht ganz. Alle paar Minuten seufzt du, ohne es zu merken. Ein Seufzer ist ein Atemzug, der etwas größer ist als sonst. Seufzer dehnen zusammen mit den großen Atemzügen, die du beim Rennen, Lachen oder Spielen nimmst, diese stillen Ecken wieder auf. Große Atemzüge helfen auch der Rolltreppe aus winzigen Härchen, Schleim nach oben und weg zu befördern. Das ist ein Grund, warum Bewegung so gut für deine Lunge ist.

Drittens passt sich die Pumpe an, wenn dein Körper gegen Keime kämpft. Wenn du krank bist, arbeitet dein Körper hinter den Kulissen hart, und oft braucht er mehr Sauerstoff als sonst. Der Hirnstamm bemerkt das und lässt dich vielleicht ein bisschen schneller atmen. So verändert die Atempumpe ihr Tempo so, wie dein Körper es braucht, ob du mit einem Freund um die Wette rennst oder dich im Bett ausruhst. Wenn das Atmen jemals schwer oder unangenehm zu sein scheint, ist es wichtig, es sofort einem Erwachsenen zu sagen.

Viertens arbeitet die Pumpe mit deiner Nase zusammen. Wenn du ruhig durch die Nase einatmest, bewegt sich die Luft langsam genug, um gewärmt, befeuchtet und gefiltert zu werden, bevor sie deine Lunge erreicht. Das Zwerchfell gibt das Tempo vor, und die Nase erledigt das Reinigen. Ruhiges Atmen durch die Nase, bei Tag und bei Nacht, lässt diese beiden Wächter als Team arbeiten.

Denk schließlich daran, dass die Pumpe Pflege braucht, wie jedes Mitglied eines Teams. Gerade zu sitzen und aufrecht zu stehen gibt dem Zwerchfell Platz, sich zu bewegen. Rennen, Schwimmen, Klettern und Tanzen machen die Atemmuskeln stärker. Und wenn sich das Atmen jemals auf eine neue Art schwer, eng oder geräuschvoll anfühlt, sag es einem Erwachsenen, damit dieser Erwachsene mit einer Ärztin oder einem Arzt sprechen kann, falls er sich Sorgen macht.

Jeder Atemzug, den du nimmst, ist eine kleine Teamleistung. Der Hirnstamm gibt das Signal. Das Zwerchfell zieht sich nach unten, und die Rippen schwingen nach außen. Die Lunge dehnt sich, und frische Luft strömt herein, an allen Wächtern vorbei, hinunter zu den winzigen Ballons, wo der rote Zug wartet. Dann entspannt sich die Pumpe, und die alte Luft strömt wieder hinaus. Im nächsten Kapitel erfährst du, was an den Tagen passiert, an denen Keime es schaffen, an den Wächtern vorbeizuschlüpfen, und wie dein ganzer Körper zusammenarbeitet, um sich zu wehren.

Wichtige Wörter

Zwerchfell: Eine kuppelförmige Muskelplatte unter der Lunge. Wenn sich das Zwerchfell anspannt und flacher wird, strömt Luft in die Lunge.

Zusammenziehen: Das, was ein Muskel tut, wenn er sich anspannt und kürzer wird. Durch das Zusammenziehen ziehen Muskeln an Teilen des Körpers und bewegen sie.

Rippen: Die gebogenen Knochen, die den Brustkorb umschließen. Zusammen bilden sie den Brustkorb, der Herz und Lunge schützt und sich beim Atmen bewegt.

Zwischenrippenmuskeln: Dünne Muskeln zwischen den Rippen. Sie heben die Rippen nach oben und außen, um den Brustkorb beim Einatmen größer zu machen.

Brustfell (Pleura): Zwei dünne, glatte Häute um jeden Lungenflügel mit ein wenig glitschiger Flüssigkeit dazwischen. Sie lassen die Lunge leicht gleiten, wenn sich der Brustkorb bewegt.

Druck: Wie stark Luft oder Wasser zusammengedrückt wird. Luft bewegt sich immer von einem Ort mit höherem Druck zu einem Ort mit niedrigerem Druck.

Atemfrequenz: Die Anzahl der Atemzüge, die du in einer Minute nimmst. Sie steigt, wenn du dich bewegst, und sinkt, wenn du dich ausruhst.

Hirnstamm: Der unterste Teil des Gehirns, wo das Gehirn in das Rückenmark übergeht. Er hält das Atmen und andere lebenswichtige Aufgaben in Gang, ohne dass du über sie nachdenken musst.

Schluckauf: Ein plötzliches, ruckartiges Anspannen des Zwerchfells, gefolgt vom schnellen Schließen der Stimmbänder, das ein „Hick“-Geräusch macht.