Taucher Special!

Warum man nach dem Tauchen immer Pinkeln muss, wann Taucher einer blubbernden Cola-flasche gleichen und wann lebensrettender Sauerstoff lebensgefährlich werden kann klären wir heute!

Ab in die Tiefe

Tauchen ist wohl die einzige Sportart, in der man versucht so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen.

Vor kurzem bin ich sprichwörtlich in die Unterwasserwelt eingetaucht und hab mich sofort darin verliebt. Nicht nur, weil man wie ein Ninja unter Wasser schweben kann, sondern es vermittelt einem auch das Gefühl von Fliegen. Die Unter-Wasser-Welt ist einfach nur unglaublich bezaubernd!

All die bunten Korallen, die Fische und die anderen faszinierenden Kreaturen. Ich mein, warum in aller Welt gibt es vier-eckige Fische? Wie konnte sich das während der Evolution durchsetzen? Diese Fischis mit dem passenden Namen Boxfisch sind nicht nur vier-eckig, sondern haben auch Schmollmünder und winzige Seitenflossen. Schauen ein bisschen aus wie Hummeln unter Wasser.

Naja, jedenfalls sind 99 Prozent des Lebensraums des Planeten Erde der Ozean. 1

Wenn man sich aufmacht, um in diese Welt einzutauchen, muss man ein paar Dinge beachten. Wann man einer blubbernden Cola-flasche gleichen kann, wann lebensrettender Sauerstoff lebensgefährlich werden kann und warum man nach dem Tauchen immer Pinkeln muss, klären wir heute!

 

Spoileralarm:

Heute werden wir viel über Druck sprechen. Also zum Beispiel über den Umgebungsdruck der um uns herrscht. Und genau genommen ist Druck eine physikalische und keine chemische Größe. Aber wir wollen da ja mal nicht so sein.

 

Beginnen wir mit der Frage, warum wir einer blubbernden Cola-flasche gleichen können. Wie bereits erwähnt, spielt hier der Druck die Hauptrolle. Die zweite Hauptrolle hat unsere Taucherin Sarah.

Sarah steht am Strand vor dem Meer. Um sie herrscht ein Umgebungsdruck von 1 Bar. Wenn sie von dort einen hohen Gipfel besteigt, sinkt der Umgebungsdruck. Wenn sie allerdings abtaucht, erhöht sich der Druck. Zehn Meter unter der Meeresoberfläche hat sich der Druck bereits verdoppelt: auf 2 Bar. Auf zwanzig Meter herrschen 3 Bar, auf dreißig Meter bereits 4 Bar. Also auf 30 Meter unter der Wasseroberfläche hat sich der Druck vervierfacht! 2

Als Mensch spürt man diesen Druck vor allem in den Ohren. Deshalb wird beim Absinken ein regelmäßiger Druckausgleich durch Schlucken, Gähnen, und sonstigen Tricks durchgeführt. Ansonsten bekommt man den Druck nicht aktiv mit, denn die körpereigenen Flüssigkeiten drücken von innen mit dem gleichen Druck wie das Meereswasser von außen.2

Allerdings passiert währenddessen etwas sehr Wichtiges. Wenn sich auf 30 Meter der Umgebungsdruck vervierfacht hat, herrscht somit auch ein vierfacher Druck auf die Pressluftflasche, dank der wir unter Wasser atmen können. Und wir atmen pro Atemzug auch die vier-fache Menge an Luft ein. Man spricht von dem Partialdruck der Gase aus der die Luft besteht. Je tiefer wir tauchen, desto höher wird der Umgebungsdruck und somit auch der Partialdruck eines jeden Gases. Sprich, wir nehmen mehr Gas pro Atemzug auf.

Luft besteht ca. aus 21 % Sauerstoff und 79 % Stickstoff. Sauerstoff wird vom Körper verbraucht. Stickstoff jedoch wird unter dem hohen Druck von Körperflüssigkeiten und Geweben aufgenommen.

Mit dem gleichen Prinzip kommt CO2, also Kohlendioxid, in die Cola-flasche. Unter hohem Druck wird das Gas in die Flüssigkeit eingebracht und bleibt in Lösung. Den Großteil der CO2 – Blubberblasen sehen und hören wir erst, wenn die Flasche geöffnet wird. Der Umgebungsdruck ist niedriger, als der hohe Druck in der Flasche. Wird die Flasche aber geöffnet, senkt sich der Flaschendruck super schnell auf den Umgebungsdruck. Das Gas ist aber nur unter dem hohen Druck in der Cola gelöst. Wenn der Druck sich so rasch ändert, geht das Gas aus der Lösung raus und bildet kleine Blubber-blasen. Ganz genau das Gleiche passiert, wenn ein Taucher zu schnell aufsteigt.

Wenn unsere Taucherin Sarah von 30 Meter Tiefe an die Wasseroberfläche flitzt, hat sich der Umgebungsdruck in Sekunden von 4 Bar auf 1 Bar verringert. Wie bei der Colaflasche, bildet das bisher gelöste Gas Blubberbläschen! Nur ist es kein CO2 wie im Cola, sondern der eingeatmete Stickstoff. Aber das Prinzip ist das Gleiche.

Wäre Sarah eine Cola, könnte sie die Blubberblasen einfach rausrülpsen. Ist sie aber nicht. Deshalb schwirren diese Blubberbläschen in ihrem Körper rum und können eine Reihe an Symptomen hervorrufen. Schmerzen in den Gelenken, Schwindel, Jucken der Haut, Muskelspasmen, Übelkeit, Inkontinenz, und bei schwerer Form vorübergehende Lähmung, Bewusstlosigkeit und in seltenen Fällen kann es bis zum Tod führen.

Das Ganze wird Dekompressionskrankheit genannt und tritt meistens 15 min bis 12 Std. nach dem Tauchgang auf. 3,4 Aus diesem Grund sollte man auch zumindest 18 Stunden nach einem Tag mit mehreren Tauchgängen nicht fliegen. Denn im Flugzeug wird ein Druck hergestellt, der dem Druck gleicht, als würde man auf einem 2000 Meter-Gipfel sitzen. Das bedeutet, der Umgebungsdruck ist noch mal niedriger als am Boden und somit der Druckunterschied zwischen unter Wasser und im Flugzeug ist größer. Somit steigt die Wahrscheinlichkeit an Blubberbläschen wieder3. Um keine Cola-flasche zu werden, steigt Sarah nur in langsamen Tempo auf. Also ca. 9 Meter pro Minute.

Zusätzlich macht sie einen Safety stop. Das bedeutet, bevor sie an die Oberfläche taucht, schwebt sie auf 5 Meter drei Minuten lang und erlaubt dem Stickstoff langsam den Körper zu verlassen. Durch das langsame Aufsteigen und dem Safety Stop gibt der Körper den Stickstoff gleichmäßig und langsam ab. Ohne Bildung von Blubberblasen. 5 Der Stickstoff und der Druck haben gemeinsam übrigens noch eine Wirkung.

Sie können bei manchen Menschen unter bestimmten Bedingungen den Tiefenrausch verursachen. Im Gegensatz zum Höhenrausch,bei dem der Mensch durch niedrigen Druck zu wenig Sauerstoff bekommt6, bekommt der Mensch beim Tiefenrausch zu viel Stickstoff. Wissenschaftler vermuten, dass der Stickstoff der bei hohem Druck von den Zellen aufgenommen wird und die Synapsen, also die Schnittstellen der Nervenzellen leicht blockiert. Das Gleiche passiert bei einer Narkose mit Stickstoff, nur bei einer Narkose in viel größerem Ausmaß. Taucher kommen dann in einen euphorischen Zustand. Ein bisschen so, als wären sie betrunken. 7,8

Meine Tauchlehrerin (Hey Sue!) hat immer gemeint, wenn einer aus Spaß plötzlich nur mehr Rückwärtssaltos macht, oder die Blubberblasen auf einmal so lustig ausschauen, oder wenn man sich auf ein mal unglaublich glücklich fühlt, hast du die Tiefenkrankheit! Diese Tiefenkrankheit ist an sich nicht gefährlich. Aber die Taucher tendieren in diesem Zustand eher dazu irgendeinen Blödsinn zu machen, der gefährlich werden könnte. Durch leichtes Aufsteigen, lässt sich das sofort wieder beheben. Nun gab es paar schlaue Taucher, die sich dachten, was, wenn wir einfach weniger Stickstoff von vorherein einatmen?Dann gibt’s keinen Tiefenrausch und am Ende auch weniger Stickstoff zum Abbauen! Und so entstanden verschiedene Luftmischung. Die Bekannteste hat den Namen NITROX oder auch EAN genannt. EAN steht für enriched air nitrox. Für angereicherte Luft-NITROX. Es gibt verschiedene Mischungen von NITROX, aber sie haben alle gemein, dass sie mehr Sauerstoff und weniger Stickstoff als normale Luft enthalten.

Das ermöglicht eine Reihe an Vorteilen. Da weniger Stickstoff in den Körper gelangt, können die Taucher länger unter Wasser bleiben. Gleichzeitig müssen sie nicht so lange an der Oberfläche bleiben, um den Stickstoff wieder abzubauen. Denn schließlich haben sie ja durch die spezielle Luftmischungen weniger Stickstoff in sich. Und somit können die folgenden Tauchgänge ebenfalls länger genossen werden. Außerdem sagen viele Taucher, dass sie nach einem Tauchgang mit NITROX weniger müde sind, als nach einem Tauchgang mit normaler Luft. 9

Also ADIEU normale Luft, HALLO NITROX!

Wenn da nicht ein klitzekleines Problem wäre….

Sauerstoff in zu hoher Konzentration ist toxisch. Wie gesagt, in unserer normalen Atemluft befindet sich ca 21% Sauerstoff. Auf Meereslevel ist 100 % Sauerstoff für einen Zeitraum von 24 bis 48 Stunden nicht gefährlich.10 Aber unter Wasser sind wir ja einem höheren Druck ausgesetzt. Je tiefer unsere Taucherin Sarah taucht, desto mehr Gase nimmt sie pro Atemzug auf! Aus diesem Grund dürfen Taucher mit NITROX nicht zu tief tauchen, um nicht zu viel Sauerstoff einzuatmen. NITROX-Taucher dürfen nur in seichteren Gebieten tauchen. Aber warum ist genau Sauerstoff so gefährlich für uns? Ausgerechnet Sauerstoff, ohne dem der Durchschnittsmensch nur drei Minuten überleben kann?

Jedes Atom besteht aus Neutronen, Protonen und Elektronen. Neutronen und Protonen bilden den Kern, während die Elektronen um diesen herumflitzen. Man stellt sich vereinfacht vor, dass die Elektronen in verschiedenen Hüllen um den Kern fliegen. Wie die russischen Puppen Matrjoschkas in der eine Puppe in der Puppe in der Puppe ist. Jede dieser ineinander geschachtelten Puppen stellt eine Elektronenschale dar. In der äußersten Elektronenschale der Sauerstoff-puppe fliegen sechs Elektronen rum. Aber Sauerstoff, wie auch die meisten anderen Atome, hätte eigentlich gerne 8 Außenelektronen. Deshalb suchen sich die sechs vorhanden Außenelektronen eine andere Atom-puppe mit der sie Händchen halten können. Genauer gesagt zwei Händchen halten können. Somit hat Sauerstoff seine eigenen sechs Außenelektronen, plus weitere zwei Elektronen, die es sich durchs Händchenhalten quasi ausborgt. Mit den insgesamten 8 Außenelektronen ist das Sauerstoffatom glücklich. Deswegen ist Sauerstoff oft in Paaren anzutreffen. Zwei Sauerstoffatome halten Händchen und borgen sich gegenseitig zwei Elektronen. Man nennt sie dann O2. Die Zwei steht kleingeschrieben hinter dem O. Diese Darstellung sieht man oft, wenn von Sauerstoff geredet wird.

Wenn jetzt aber Sarah mit einem NITROX-Tank zu tief taucht, nimmt sie sehr viel Sauerstoff pro Atemzug auf. Sauerstoff ist wie ein kleines Kind, das zum Randalieren beginnt, wenn es nicht bekommt, was es will.

Und dann passiert das, wenn zu viele kleine Kinder auf einem Platz sind: Es wird gerangelt! Es wird gestoßen, Sachen weggenommen und geheult. Ok, Sauerstoff heult nicht, soweit ich weiß. Aber es rangelt und klaut anderen ihre Sachen! Genauer gesagt: Es klaut anderen deren Elektronen. Wenn einem Sauerstoff eines ihrer geliebten Außenelektronen geklaut wird, dann klaut es schnell bei dem nächsten eins. Falls das Sauerstoffatom bei einem nicht-Sauerstoff-atom was klaut, kläfft dort ein Loch und das Gewebe wo dieses Atom sitzt, ist beschädigt. Diese klauenden und randalierenden Sauerstoffatome werden Sauerstoffradikale genannt. 11 10 Diese Sauerstoffradikale schädigen bei zu tiefem Tauchen mit zu viel Sauerstoff vorwiegend zwei Organe: Die Lunge und das Hirn.

In der Lunge schädigen Sauerstoffradikale die Alveolen. Alveolen sind kleine Bläschen in der Lunge durch die der eingeatmete Sauerstoff an das Blut weitergeben wird und es somit durch den Körper transportiert werden kann. Wird diese Schicht der Alveolen verletzt, wird sie immer dicker und dicker, bis sie 4- bis 5 mal so dick ist. Damit wird die Weitergabe von Sauerstoff an das Blut erschwert. Außerdem manipuliert Sauerstoff Enzyme in der Lunge. Diese Enzyme, kleine Maschinen, können dann ihre Arbeit nicht mehr verrichten und die Funktion der Lunge ist eingeschränkt. 10,12

Das zweite betroffene Organ ist das Hirn! Der genaue Mechanismus ist nicht komplett verstanden. Aber Wissenschaftler vermuten, dass bei erhöhter Sauerstoffzufuhr der Blutstrom, der zum Hirn fließt verstärkt wird. Und im Hirn richten die Sauerstoffradikale ihren Unfug an und beeinträchtigen das Zentralnervensystem. Zuckungen, Krämpfe, Übelkeit und Bewusstlosigkeit können die Folge sein. 10,12 Durch die unkontrollierbaren Zuckungen können Taucher den Atemregulator verlieren und somit ertrinken. 13

Nachdem wir diese ganzen Horrorgeschichten gehört haben, kommen wir noch zu einer ganz wichtigen Frage:

Warum muss Sarah, zugegebenermaßen ich auch, nach einem Tauchgang immer SO dringend aufs Klo? Auch hier hat der Umgebungsdruck wieder seine Finger im Spiel. Durch den erhöhten Umgebungsdruck im Wasser, zusammen mit der gefühlten Schwerelosigkeit, wird Wasser aus Beinen und Armen in die Körpermitte gedrückt. Im Bereich des Herzens sitzen bestimmte Rezeptoren. Die denken: UI, zu viel Wasser im Körper! Wir müssen es los werden! Deshalb wird das Anti-pipi-Hormon, das eigentlich Anti-diuretisches Hormon heißt, gesenkt. Unter normalen Bedingungen sorgt das Anti-Pipi-Hormon dafür, dass körpereigenes Wasser nicht eins zu eins rausgepinkelt wird, sondern hält es zurück. Denn Wasser ist lebenswichtig für uns. Wenn sich jetzt mehr Volumen als sonst in der Körpermitte sammelt, merken das diese Rezeptoren, vermindern das Anti-pipi-hormon und mehr Urin wird produziert. 14 Wenn wir an die Oberfläche kommen, hat sich der Umgebungsdruck normalisiert und auch die Schwerkraft setzt im vollen Ausmaß wieder ein. Somit normalisiert sich die Wasserverteilung im Körper wieder. Aber in der Zwischenzeit füllt der Urin der sich bis dahin gebildet hat, die Blase.

Und was raus muss, muss raus!

Jetzt bleibt nur mehr die Frage: In die Badehose pinkeln, oder nicht pinkeln.

Die Antwort hierauf musst du für dich klären. 😉

 

Zusammenfassung:

Unter Wasser sind wir und auch der Lufttank erhöhtem Umgebungsdruck ausgesetzt. Wegen diesem Druck atmen wir pro Atemzug mehr Sauerstoff und Stickstoff ein. Durch den hohen Druck, wird der Stickstoff von unserem Gewebe aufgenommen. Das kann in Einzelfällen zu Tiefenrausch führen, wenn die Synapsen der Nervenzellen blockiert werden.

Wenn ein Taucher zu schnell aufsteigt, formen sich aufgrund des raschen Druckunterschiedes kleine Stickstoff-bläschen im Körper die zu einer Reihe an Schmerzen und anderen Symptomen führen können. Man spricht von der Dekompressionskrankheit.

Andere Gasmischungen als normale Luft enthalten weniger Stickstoff und mehr Sauerstoff. Somit muss der Taucher weniger Stickstoff abbauen. Diese Gasmischungen sind mit Vorsicht zu genießen, denn bei zu tiefen Meerestiefen, kann Sauerstoff auf uns toxisch wirken.

Druck und Schwerelosigkeit tricksen den Körper aus, in dem er denkt, wir haben zu viel Wasser im Körper. Ein großer Drang zu Pinkeln ist so gut wie immer die Folge nach einem Tauchgang.

Wenn man allerdings seinen Tauchgang gut plan, nicht zu tief taucht und langsam auftaucht, kann man mit großer Freude in diese traumhafte Welt eintauchen und für kurze Zeit sogar fliegen.

 

Fun Facts

Meerwasser brennt in den Augen nur, wenn Luft dabei ist. Wenn man im Meer unter Wasser die Augen öffnet, brennen diese nicht. Probier es aus!

Clownfische- also Nemos aus „findet Nemo“ – können das Geschlecht wechseln!

Das große Weibchen ist der dominante Fisch. Falls das Weibchen stirbt, wächst einfach ein Männchen, die kleiner sind, zu einem großen Weibchen heran und wechselt einfach mal das Geschlecht! 15,16 Also Nemos Papa Marlin, wäre eigentlich eine Martha geworden!

 

In diesem Sinne: eine wunderschöne Zeit unter und über Wasser und bis zum nächsten Mal bei Biochemie mit Bianca!

In der nächsten Episode gehen wir zusammen ins Bett!

Wie lang überlebt man bei absolutem Schlafentzug und was können wir für einen guten Schlaf tun?

Servus und Baba

 

 

  1. Stillman, D. NASA – Oceans: The Great Unknown. Nasa (2009). Available at: https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/oceans-the-great-unknown-58.html. (Accessed: 31st March 2019)
  2. US Department of Commerce & National Oceanic and Atmospheric Administration. How does pressure change with ocean depth? National Oceanic an dAtmospheric Administration Available at: https://oceanservice.noaa.gov/facts/pressure.html. (Accessed: 1st April 2019)
  3. Farrier, T. Can You Die If You Scuba Dive Before Flying On A Plane? Yes, Says Biology. Forbes (2017). Available at: https://www.forbes.com/sites/quora/2017/01/26/can-you-die-if-you-scuba-dive-before-flying-on-a-plane-yes-says-biology/#54a464263e79. (Accessed: 31st March 2019)
  4. Thalmann, E. . Decompression Illness: What Is It and What Is The Treatment? — DAN | Divers Alert Network — Medical Dive Article. Divers Aler Network (2004). Available at: https://www.diversalertnetwork.org/medical/articles/Decompression_Illness_What_Is_It_and_What_Is_The_Treatment. (Accessed: 31st March 2019)
  5. Wright, C. Pilots and diving. AOPA (2014). Available at: https://blog.aopa.org/aopa/2014/11/24/pilots-and-diving/. (Accessed: 31st March 2019)
  6. Stemberger, H. Höhenkrankheit, Ursache, Auslöser, Risikofaktoren, Massnahmen. Institut für Reise – und Tropenmedizin Available at: http://www.tropeninstitut.at/hoehenkrankheit.htm. (Accessed: 1st April 2019)
  7. Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin e.V. Tiefenrausch. Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin e.V. Available at: https://www.gtuem.org/981/tauchmedizin/tiefenrausch.html. (Accessed: 1st April 2019)
  8. Raue, W. Tiefenrausch. Onmeda.de (2010). Available at: https://www.onmeda.de/reisen/tiefenrausch.html. (Accessed: 1st April 2019)
  9. Dip ’N Dive. Benefits and Risks of Diving With Nitrox. Dip ’N Dive (2017). Available at: https://dipndive.com/blog/benefits-and-risks-of-diving-with-nitrox.html. (Accessed: 31st March 2019)
  10. Anuj Chawla, M. OXYGEN TOXICITY. MJAFI 57, (2001).
  11. Sawatzky, D. Oxygen Toxicity – How Does It Occur? Dive Rite (2016). Available at: https://www.diverite.com/articles/oxygen-toxicity-how-does-it-occur/. (Accessed: 31st March 2019)
  12. Balestra, C. et al. Oxygen Toxicity and Special Operations Forces Diving: Hidden and Dangerous. Front. Psychol. | www.frontiersin.org 1, 1263 (2017).
  13. Gibb, N. When Is Nitrox Dangerous? 7 Risks of Diving With Nitrox. thoughtco (2017). Available at: https://www.thoughtco.com/when-is-nitrox-dangerous-2962842. (Accessed: 31st March 2019)
  14. MCB Berkeley. Fluid and Electrolyte Balance. MCB Berkeley Available at: https://mcb.berkeley.edu/courses/mcb135e/kidneyfluid.html. (Accessed: 31st March 2019)
  15. BeckmanInstitute. Sex-Changing Clownfish (4-min). (YouTube, 2012).
  16. Casas, L. et al. Sex Change in Clownfish: Molecular Insights from Transcriptome Analysis. Sci. Rep. 6, 35461 (2016).

 

 

 

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