Die Atmung ist ein biologischer Prozess, bei dem lebende Organismen Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben. Dieser Prozess ist für den Zellstoffwechsel unerlässlich, da er eine der zentralen Methoden darstellt, über die Zellen Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gewinnen. Atmung ist ein Begriff, der in verschiedenen Kontexten verwendet wird, abhängig von der Art der beteiligten Organismen und der spezifischen Form der Energiegewinnung. Grundsätzlich kann Atmung in zwei Haupttypen unterteilt werden: aerobe und anaerobe Atmung.

Die aerobe Atmung ist der häufigste Prozess und findet in Anwesenheit von Sauerstoff statt. Sie wird hauptsächlich in den Mitochondrien von Zellen durchgeführt, wo Sauerstoff genutzt wird, um Glukose oder andere energiereiche Moleküle zu oxidieren. Dieser Vorgang führt zu einer erheblichen Energieproduktion in Form von ATP. Bei der aeroben Atmung wird Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid sowie Wasser entstehen als Nebenprodukte. Dieser Prozess ist besonders effizient, da er für jede Molekül Glukose, die abgebaut wird, eine große Menge an Energie bereitstellt.

Im Gegensatz dazu erfolgt die anaerobe Atmung ohne Sauerstoff. Diese Form der Atmung wird von einigen Organismen, vor allem von solchen, die in sauerstofffreien Umgebungen leben, wie Bakterien oder Hefen, genutzt. Obwohl auch bei der anaeroben Atmung Energie in Form von ATP gewonnen wird, ist dieser Prozess weniger effizient, da er nicht vollständig mit der Energie aus der Glukose umgehen kann. Ein Nebenprodukt der anaeroben Atmung bei vielen Organismen ist Laktat oder Ethanol, was zu den bekannten Erscheinungen der Milchsäuregärung und Alkoholgärung führt.

In Tieren, einschließlich des Menschen, erfolgt die Atmung auf mehreren Ebenen. Zuerst muss der Sauerstoff über die Atemorgane, wie die Lunge, aufgenommen werden. In den Alveolen der Lunge erfolgt der Gasaustausch, bei dem Sauerstoff ins Blut aufgenommen und Kohlendioxid abgegeben wird. Das Sauerstoffreiche Blut wird dann durch den Kreislauf zu den Zellen transportiert, wo der Stoffwechsel die Nutzung von Sauerstoff zur Energiegewinnung ermöglicht. Im Gegenzug wird das Kohlendioxid, das als Abfallprodukt der Zellatmung entsteht, zurück zum Herzen transportiert und über die Lungen wieder abgeatmet.

Die Atmung ist nicht nur für den Energiehaushalt von Tieren von Bedeutung, sondern spielt auch in Pflanzen eine entscheidende Rolle. Auch Pflanzen betreiben eine Form der Zellatmung, um die Energie zu gewinnen, die sie für Wachstum und Entwicklung benötigen. Allerdings ist die Atmung bei Pflanzen nicht gleichbedeutend mit der Photosynthese, da letzterer Prozess tagsüber in den Chloroplasten erfolgt und Sauerstoff produziert, während die Atmung durchgehend stattfindet, um die Energie aus gespeicherten Zuckerreserven freizusetzen. Der Zusammenhang zwischen Atmung und Photosynthese zeigt sich besonders deutlich in den Nächten, wenn Pflanzen keinen direkten Zugang zu Sonnenlicht haben und ihre Energie ausschließlich durch Atmung beziehen.

Die Bedeutung der Atmung erstreckt sich weit über die individuelle Ebene. In vielen Ökosystemen ist die Atmung von Organismen ein zentraler Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs. Tiere und Pflanzen setzen durch ihre Atmung Kohlendioxid frei, das wiederum von Pflanzen während der Photosynthese genutzt wird. In diesem Sinne trägt die Atmung zu einem dynamischen Austausch von Gasen bei, der für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung ist. Die komplexen und verschiedenen Formen der Atmung, die in der biologischen Welt vorkommen, unterstreichen die Vielfalt der Anpassungen, die Organismen entwickelt haben, um unter verschiedenen Umweltbedingungen zu überleben und Energie zu gewinnen.