Alle organismen die zuurstof verbruiken, hebben ademhaling.
Wij denken dan gauw aan onze manier van ademhaling, het in -en uitademen.
De ademhaling vindt echter in feite plaats op het grensvlak van longblaasjes en haarvaten die rond de longblaasjes liggen.
Daar vindt diffusie van zuurstof plaats.
In de longblaasjes vindt de echte ademhaling plaats
De wand van longblaasjes is zeer dun. Daardoor kan er snel gaswisseling plaatsvinden. Rond de longblaasjes liggen echter ook bloedvaten. Gaswisseling moet ook nog door de bloedvatwand ofwel de endotheelcellen
Snelheid van diffusie
Wij hebben flink wat zuurstofverbruik. Het verbruik is ongeveer 4 ml zuurstof per minuut, ofwel 240 ml per uur en bijna 6 liter per etmaal.
Die zuurstof komt allemaal binnen via de longblaasjes.
De longblaasjes hebben een oppervlak van meer dan 100 vierkante meter.
De zuurstof diffundeert door een heel dun laagje tussen longlucht en bloedhaarvaten die rond de longblaasjes liggen. Dit laagje is ongeveer 300 micrometer.
De longtemperatuur ligt in de buurt van de 37 graden Celsius, al hangt dat ook af van de buitenlucht-temperatuur.
Al deze factoren plus het concentratieverschil tussen bloed en longlucht, worden bij elkaar gebracht in de diffusie wet van Fick
De wet van Fick gaat uit van invloed van temperatuur, concentratieverschil, diffusie oppervlak en diffusie afstand. Ook is het medium van belang zoals water of lucht.
Zuurstofbehoefte en ademhaling
Onze zuurstofbehoefte hangt af van onze mate van inspanning.
VO2 ofwel zuurstofverbruikEen plant verbruikt zeer weinig zuurstof en heeft dus genoeg aan van diffusie door de huidmondjes die toch nog een redelijk oppervlak kunnen vertegenwoordigen.
Eencelligen zoals amoebe en pantoffeldiertje hebben een groot oppervlak vergeleken met hun volume, zodat ze ook geen speciale structuren nodig hebben om hun oppervlak te vergroten. Zij kunnen als uiterste redmiddel een zuurstofrijke omgevingen opzoeken.
Hoe groter een dier, des te meer cellen, des te meer zuurstof er verbruikt wordt. Het oppervlak neemt tot de tweede macht toe en de inhoud tot de derde macht. Dat betekent dat het oppervlak al snel te klein is om de hele inhoud van zuurstof te voorzien.
Ademhalingsorganen
Er zijn speciale structuren ofwel ademhalingsorganen nodig om actievere, grotere organismen van zuurstof te kunnen voorzien.
Regenwormen kunnen net niet voldoende zuurstof krijgen, onder actieve omstandigheden, door de huid. Ze hebben een aanpassing. Doordat er bloed onder de huid stroomt met hemoglobine, wordt de zuurstofconcentratie onder de huid heel laag gehouden. Het concentratieverschil in de wet van Fick wordt dus heel hoog gehouden.
Insecten
Insecten hebben een andere oplossing. Zij hebben een vertakt inwendig buizensysteem in hun lichaam met een groot oppervlak. Veel insecten kunnen met pompende bewegingen van hun lichaam ademhalen ofwel verse lucht binnenhalen.
Zoogdieren en Vogels
Zoogdieren hebben een groot inwendig longoppervlak (A), snelstromend bloed met relatief weinig zuurstof (concentratieverschil) en de mogelijkheid om snel lucht te verversen (concentratieverschil). Een bijkomend voordeel is de hoge temperatuur die de diffusiesnelheid ook bevordert.
Zoogdieren, vogels, reptielen, veel amfibieën, hebben longen.
Vissen en amfibieën
Vissen en sommige amfibieën hebben kieuwen.
Amfibieën kunnen ook zuurstof door hun huid binnenkrijgen.