Techniklexikon

Druckadaption bei Lebewesen

Physik im Alltag, die Anpassung an zum Teil extreme Druckschwankungen im Lebensbereich verschiedener Lebewesen. Bei Tauchtiefen bis 1km (Wale) müssen Überdrücke bis 100bar und auf Mt.-Everest-Höhe (Zugvögel) Unterdrücke bis 0,25bar kompensiert werden. Das physikalische Problem in grossen Höhen ist der Sauerstoffpartialdruck, der ungefähr nach der barometrischen Höhenformel abnimmt. Bei grossen Tauchtiefen treten viele medizinische Probleme auf, z.B. aufgrund einer Kombination von Lösungs- und Diffusionsvorgängen: Der Druck des Atemgases muss gleich dem Aussendruck sein, und nach dem Raoultschen Gesetz gilt für die Gaskonzentration c im Blut
c ~ p (p ist der Partialdruck des Gases über der Flüssigkeit). Beim Auftauchen wird also Gas frei, nur der Sauerstoff wird gleich im Hämoglobin gebunden. Die fatale Bläschenbildung (Caisson-Krankheit) im Blut kann nur vermieden werden, indem man so langsam auftaucht, dass das freiwerdende Gas in der Lunge per Diffusion ausgetauscht und dann ausgeatmet werden kann, wobei bei konstanter Temperatur gilt: D ~ M ^{- 1/2} (D ist der Diffusionskoeffizient, M die Teilchenmasse). Dies führt bei grossen Tauchtiefen zu impraktikablen Auftauchdauern, weswegen Tauchgase neben O₂ oft schwach lösliche (N₂, Edelgase) bzw. leichte, hochbewegliche (H₂, He) Gasanteile enthalten.