Kiemen: Kiemen sind spezialisierte Atmungsorgane, die bei den meisten Wassertieren, einschließlich Fischen, Krebstieren und Weichtieren, vorkommen. Kiemen bestehen aus dünnen Fäden oder Platten, die die Oberfläche für eine effiziente Sauerstoffaufnahme vergrößern. Wenn Wasser über die Kiemen fließt, diffundiert Sauerstoff über die Kiemenmembranen in den Blutkreislauf. Das mit Sauerstoff angereicherte Blut wird dann durch den Körper gepumpt und versorgt verschiedene Gewebe und Organe mit Sauerstoff.
Lunge: Einige Wassertiere wie Lungenfische und bestimmte Schildkröten besitzen Lungen, die denen von Landwirbeltieren ähneln. Sie atmen Luftsauerstoff, indem sie regelmäßig auftauchen und Luft in ihre Lungen aufnehmen. Abhängig von der Sauerstoffverfügbarkeit im Wasser können diese Tiere vorübergehend den Atem anhalten oder zwischen der Verwendung von Kiemen und Lungen wechseln.
Haut: Bestimmte Wasserorganismen, wie einige Amphibien (z. B. Frösche) und einige Wasserwürmer, sind auf die Hautatmung angewiesen, bei der Sauerstoff direkt über die Haut aufgenommen wird. Ihre Haut ist stark vaskularisiert, sodass Sauerstoff in den Blutkreislauf diffundieren kann. Diese Atmungsmethode wird häufig durch andere Atmungsmechanismen wie Kiemen oder Lunge ergänzt.
Spezialisierte Atmungsstrukturen: Einige Wasserinsekten und Spinnentiere verfügen über einzigartige Atmungsstrukturen, um Sauerstoff zu erhalten. Libellennymphen beispielsweise verfügen über spezielle Atmungsorgane, sogenannte Trachealkiemen, die sich auf ihrem Hinterleib befinden und es ihnen ermöglichen, Sauerstoff aus dem Wasser aufzunehmen. Wasserwanzen und einige Käfer nutzen schnorchelartige Strukturen, um Zugang zur atmosphärischen Luft zu erhalten, während sie unter Wasser bleiben.
Sauerstoffaustausch-Anpassungen: Wassertiere verfügen häufig über Anpassungen, um die Sauerstoffaufnahme zu verbessern und Energie zu sparen. Zu diesen Anpassungen können gehören:
- Gegenstromaustausch: In Kiemen entsteht durch die Anordnung der Blutgefäße ein gegenläufiges Austauschsystem. Während sauerstoffreiches Wasser in eine Richtung über die Kiemen fließt, fließt sauerstoffarmes Blut in die entgegengesetzte Richtung. Dies maximiert die Sauerstoffdiffusion in den Blutkreislauf und minimiert gleichzeitig den Sauerstoffverlust zurück an das Wasser.
- Vergrößerte Kiemenoberfläche: Viele Wassertiere haben Kiemen mit komplexen Strukturen wie Lamellen oder Filamenten entwickelt, die die für die Sauerstoffaufnahme verfügbare Oberfläche vergrößern.
- Reduzierung der Stoffwechselrate: Einige Wassertiere, beispielsweise Tiefseelebewesen, die in sauerstoffarmen Umgebungen leben, haben sich entwickelt, um eine niedrigere Stoffwechselrate zu haben. Diese Anpassung spart Sauerstoff in Situationen, in denen die Sauerstoffverfügbarkeit begrenzt ist.
Durch den Besitz spezialisierter Atmungsstrukturen, effizienter Sauerstoffaustauschmechanismen und Anpassungen zur Sauerstoffeinsparung sind Wassertiere in der Lage, Sauerstoff aus ihrer Wasserumgebung zu extrahieren und in ihren jeweiligen Ökosystemen zu gedeihen.