Einen Fisch durch das Wasser gleiten zu sehen, vermittelt den Eindruck, als bewege er sich in einer uns fremden Welt. Doch während wir Luft zum Atmen brauchen – wie schaffen es diese Tiere, unter der Oberfläche zu atmen, wo unsere Lungen nutzlos wären? Die Antwort liegt in einem Organ, von dem wir alle schon gehört haben: den Kiemen.
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Im Gegensatz zu Landlebewesen, die mit ihren Lungen Sauerstoff aus der Luft gewinnen, entziehen Fische den Sauerstoff direkt dem Wasser. Doch Wasser enthält viel weniger Sauerstoff als Luft: etwa 30-mal weniger, und dazu noch in gelöster Form. Um dies zu bewältigen, lassen Fische große Wassermengen über eine extrem dünne, stark durchblutete Austauschfläche strömen: die Kiemenblättchen.
Die Kiemen befinden sich beidseitig des Kopfes, geschützt unter einem beweglichen Kiemendeckel. Öffnet der Fisch sein Maul, strömt Wasser ein. Schließt er es wieder und öffnet gleichzeitig die Kiemendeckel, fließt das Wasser über die Kiemen, die den Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben. Dies entspricht unserem Ein- und Ausatmen, nur angepasst an ein viel dichteres Medium als Luft.
Dieses System beruht auf einem hocheffizienten Prinzip: dem Gegenstromaustausch. Das Blut in den Kiemen fließt entgegen der Wasserrichtung, was die Sauerstoffaufnahme ins Blut maximiert. So können Fische bis zu 80 % des im Wasser gelösten Sauerstoffs extrahieren – eine weit höhere Effizienz als unsere Lungen in der Luft erreichen.
Manche Fische haben zusätzliche Anpassungen entwickelt. Arten in sauerstoffarmen Gewässern, wie bestimmte Mangroven- oder Amazonasfische, können Luft schlucken und lungenähnliche Organe oder ihre Haut zur Atmung nutzen. Haie dagegen müssen ständig schwimmen, um Wasser über ihre Kiemen zu leiten.
Die Wasseratmung ist nicht ohne Herausforderungen. Da Wasser viel dichter und zähflüssiger als Luft ist, erfordert dessen Pumpen mehr Energie. Dies erklärt, warum Fische schnelle Bewegungen oft einschränken und Aktivität mit Ruhephasen abwechseln.
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Diese Atmungsweise beeinflusst auch direkt die Umwelt der Fische: Zu warmes oder verschmutztes Wasser enthält weniger Sauerstoff, was Meerestiere stresst. Klimawandel und Industrieabwässer können daher das aquatische Leben stark beeinträchtigen.
Über die Biologie hinaus inspirieren Fischkiemen sogar Ingenieure. Wasserfiltersysteme und Sauerstoffextraktionsanlagen für U-Boote orientieren sich an diesem natürlichen Vorbild. Die Natur hatte die Lösung also schon lange vor uns parat.
Wenn Sie beim nächsten Aquariumbesuch oder Tauchgang einen Fisch sein Maul öffnen und schließen sehen, wissen Sie: Er "trinkt" nicht, sondern vollzieht einen lebenswichtigen Austausch – angepasst an eine Welt, in der Luft unsichtbar, aber allgegenwärtig ist.