Oddychanie jest skomplikowanym procesem. Wszystkie żywe organizmy, aby żyć, muszą bezustannie oddychać. Istotą oddychania jest utlenienie złożonych substancji organicznych, w celu uwolnienia zmagazynowanej w nich energii. Jednym z końcowych produktów tych przemian jest dwutlenek węgla, który musi zostać usunięty z organizmu. W przypadku organizmów tlenowych, do oddychania niezbędny jest tlen, który jest przez zwierzęta pobierany ze środowiska zewnętrznego. Zwierzęta żyjące w środowisku wodnym korzystają z tlenu rozpuszczonego w wodzie, natomiast te, które żyją na lądzie oddychają tlenem atmosferycznym.

U bardzo prymitywnych zwierząt pobieranie tlenu może zachodzić całą powierzchnią ciała, na drodze zwykłej dyfuzji. Ich ciało ma, bowiem bardzo prostą budowę i niewielkie rozmiary. Wiążę się z tym korzystny stosunek objętości ciała do jego powierzchni. W przypadku takich zwierząt, proces dyfuzji zupełnie wystarcza na zaspokojenie zapotrzebowania organizmu na tlen i nie są potrzebne żadne skomplikowane układy doprowadzające tlen do poszczególnych komórek. W ten sposób oddychają między innymi gąbki, jamochłony, wolno żyjące płazińce i obleńce, a ponadto większość pierścienic.

Jednak u zwierząt obdarzonych bardziej skomplikowaną budową ciała oraz większymi rozmiarami, tylko niewielka część ciała ma bezpośrednią styczność ze środowiskiem zewnętrznym. W przypadku takich zwierząt proces dyfuzji nie zaspokaja ich zapotrzebowania na tlen. W związku z tym, wzrastający stres oddechowy przyczynia się do wykształcenia wyspecjalizowanego systemu służącego do pobierania tlenu, a następnie doprowadzenia go do każdej komórki ciała. Stres oddechowy może być uwarunkowany zarówno przez czynniki zewnętrzne, jak i zewnętrzne. Do czynników zewnętrznych należy na przykład zawartość tlenu w danym środowisku, a do wewnętrznych-wielkość zwierzęcia oraz tempo jego metabolizmu. Jeśli te czynniki się nakładają, stres oddechowy narasta, co powoduje wykształcenie sprawnego systemu dostarczającego tlen. Jeśli jednak stres oddechowy nie jest zbyt silny wówczas silna presja w kierunku wykształcenia sprawnego systemu oddechowego nie występuje. Dobrze to zjawisko ilustruje przykład dżdżownic, które oddychają całą powierzchnią ciała, mimo, że są organizmami lądowymi. Są jednak drobnymi zwierzętami, o niskim tempie metabolizmu, proces dyfuzji całkowicie, więc zaspokaja ich zapotrzebowanie na tlen.

U większości zwierząt beztkankowych oraz części bezkręgowców wyspecjalizowane nie występują żadne wyspecjalizowane narządy wymiany gazowej. Powierzchnią wymiany gazowej jest powłoka ciała, która musi być jednak stale wilgotna. Ponadto ta powierzchnia musi być odpowiednio duża, w stosunku do objętości ciała zwierzęcia. W ten sposób oddychają takie zwierzęta jak gąbki, jamochłony, wolno żyjące nicienie i płazińce, wrotki, a spośród pierścienic-pijawki i skąposzczety.

Gąbki żyją wyłącznie w wodach. W większości są to wody morskie,(około 80%), ale istnieją też gatunki słodkowodne. Typ Porifera reprezentowany jest między innymi, przez takie gatunki jak gąbka grecka, puchar Neptuna, nadecznik, wachlarz Wenery, czy Sycon raphanus. Niektóre mogą mieć skomplikowaną budowę morfologiczną, jednak w rzeczywistości, są organizmami bardzo prymitywnymi. Ich ciało jest jedynie agregatem komórek, nietworzących żadnych tkanek, ani układów, czy narządów. Jako organizmy wodne, oddychają tlenem rozpuszczonym w wodzie. Wymiana gazowa zachodzi u gąbek całą powierzchnią ciała, co ma związek z brakiem jakiegokolwiek wyspecjalizowanego systemu doprowadzającego tlen. Ich ciało ma postać wora, otaczającego jamę paragasrtalną. Worek ten zbudowany jest z kilku rodzajów komórek, wśród których najbardziej zaangażowane w proces oddychania są komórki kołnierzykowate. Mają one postać banieczki zaopatrzonej w wić. Wić ta otoczona jest, tak zwanym, kołnierzykiem. Komórki te wzbudzają prąd wody i powodują jej ruch w obrębie ciała gąbki. Ściana ciała gąbki poprzebijana jest licznymi kanałami, przez które woda napływa do wnętrza ciała. Woda następnie jest usuwana przez otwór wyrzutowy, znajdujący się na szczycie. Jest to oczywiście bardzo prymitywny sposób oddychania, jednak na potrzeby tak drobnych organizmów całkowicie wystarczający. Trzeba pamiętać, że na około 10cm3 ciała gąbki przypada od 100 do 2000 litrów przefiltrowanej wody. Ponadto, gąbki, będące osiadłymi filtratorami nie maja dużego zapotrzebowania na energię, ponieważ tempo ich metabolizmu jest bardzo niskie.

W podobny sposób oddychają jamochłony, będące najprymitywniejszymi tkankowcami. Żyją wyłącznie w wodach, głownie morskich. Ich ciało ma postać osiadłego polipa, lub wolno żyjącej meduzy, która jest składnikiem planktonu. Do typu Cnidaria zaliczamy między innymi takie gatunki jak stułbia płowa, bąbelnica, korale madreporowe i szlachetne, chełbia modra i bełtwa. W organizmie jamochłonów po raz pierwszy pojawiają się tkanki, lecz żadna z nich nie buduje wyspecjalizowanego układu oddechowego. Podobnie, więc jak gąbki, pobierają cała powierzchnią ciała tlen rozpuszczony w wodzie. Odbywa się to na drodze dyfuzji. Dzięki temu, że stosunek powierzchni ciała, do jego objętości jest korzystny, proces dyfuzji całkowicie zaspokaja zapotrzebowanie organizmu na tlen. Ponadto ciało jamochłonów buduje stosunkowo mała liczba komórek i praktycznie każda położona jest w pobliżu powierzchni ciała. Ciało stułbi płowej, pospolicie występującej w polskich jeziorach ma długość zaledwie 1-3 milimetrów. Przez cienkie ściany, budujące ciało, woda i rozpuszczone w niej substancje wnikają bez trudu. Ponadto wewnętrzna warstwa komórek budujących ciało stułbi, czyli ektoderma, zawiera liczne komórki nabłonkowo-mięśniowe. Są one zaopatrzone w wić i służą do wzbudzania prądu wody, w obrębie jamy gastralnej. Dzięki temu woda może się swobodnie przemieszczać i dostarczać tlen do praktycznie każdej komórki. Przepływ wody jest też stymulowany przez ciągłe ruchy, jakie wykonuje ciało jamochłonów. Polegają one na naprzemiennych skurczach i rozkurczach całego ciała. Ciało jamochłonów jest zazwyczaj drobne, a tempo ich metabolizmu niskie. Taki sposób oddychania całkowicie, więc zaspokaja ich potrzeby.

Organizacja ciała płazińców jest, w porównaniu z gąbkami i jamochłonami, bardziej skomplikowana, jednak i one nie wykształciły żadnego wyspecjalizowanego systemu dostarczającego tlen do organizmu. Wprawdzie u płazińców pojawiają się nowe układy narządów, jednam w dalszym ciągu zaopatrywanie w tlen odbywa się na drodze dyfuzji. Płazińce są organizmami silnie spłaszczonymi grzbietobrzusznie. Spłaszczenie to spowodowane jest obecnością silnych mięsni grzbietobrzusznych. Spłaszczenie to sprawia, że stosunek powierzchni ciała do jego objętości jest korzystny. W obrębie płazińców występują między innymi takie gromady jak tasiemce, wirki, czy przywry. Zarówno przywry, jak i tasiemce są endopasożytami, żyjącymi wewnątrz organizmu swojego żywiciela, którym najczęściej jest kręgowiec. Środowisko ich życia pozbawione jest tlenu, w związku z tym oddychają one beztlenowo. Oddychanie beztlenowe jest, w porównaniu z oddychaniem tlenowym, procesem mało wydajnym pod względem energetycznym. Dlatego pasożytnicze płazińce nie są beztlenowcami bezwzględnymi. Jeśli mają możliwość oddychania tlenem, wykorzystują ją. Z kolei wolno żyjące płazińce, czyli wirki, wśród nich na przykład wypławek biały i wielooczka czarna, oddychają całą powierzchnią ciała. Zwierzęta te zamieszkują środowiska wodne, zarówno morskie, jak i słodkowodne, lub wilgotne gleby. Wypławki prowadzące wodny tryb życia korzystają z tlenu rozpuszczonego w wodzie.

W podobny sposób wymiana gazowa zachodzi u wolno żyjących nicienie. Zwierzęta te są pozbawione układu oddechowego, więc tlen pobierają całą powierzchnią ciała. Są one związane ze środowiskami wodnymi, lub bardzo wilgotnymi. Żyją w morzach, jeziorach, w wilgotnej glebie, mchu. Nicienie pasożytnicze zamieszkują wnętrze organizmu swojego żywiciela. Jest to środowisko pozbawione tlenu, zwierzęta te oddychają, zatem beztlenowo. Potrafią jednak wykorzystywać tlen do oddychania, podobnie jak wolno żyjące nicienie potrafią przestawić się na oddychanie beztlenowe.

Żadne wyspecjalizowane narządy oddechowe nie występują również u wrotków. Kiedyś, błędnie, zarówno nicienie jak i wrotki grupowane razem, jako typ obleńce. Zwierzęta te nie są jednak spokrewnione. Wrotki są organizmami wolno żyjącymi oraz kosmopolitycznymi, co oznacza, że są przystosowane dożycia w każdej strefie klimatycznej, na wszystkich kontynentach. Zamieszkują wody słodkie, wilgotna glebę oraz wilgotne mszary. Wrotki oddychają całą powierzchnią ciała. Dzięki małym rozmiarom ciała, proces ten całkowicie zaspokaja zapotrzebowanie tlenowe ich organizmu. Długość ich ciała dochodzi zaledwie do 3 milimetrów.

Na rozwiniecie się układu oddechowego ma wpływ nie tylko stopień złożoności budowy ciała, lecz także presja środowiska, skutkująca tak zwanym stresem oddechowym. Pierścienice są organizmami stosunkowo mocno zaawansowanymi w rozwoju, lecz stres oddechowy, którego doświadczają jest na tyle słaby, że nie doprowadziła do wykształcenia wyspecjalizowanego układu oddechowego. U niektórych gatunków wieloszczetów możemy obserwować jedynie zaczątki układu oddechowego, w postaci drobnych wyrostków na parapodiach. Pierścienice zamieszkują wody morskie i słodkie, a także wilgotne gleby i mszary. W obrębie typu Annelida wyróżniamy trzy podgromady, takie jak skąposzczety, wieloszczety oraz pijawki. Istniej około 9000 gatunków pierścienic. Wszystkie one są organizmami wolno żyjącymi. Ich ciało pokryte jest cienkim oskórkiem, umożliwiającym zachodzenie dyfuzji. Zapobiega jednocześnie nadmiernej utracie wody z powierzchni ciała. Jedynie u niektórych gatunków wieloszczetów taki sposób oddychania nie pokrywa zapotrzebowania tlenowego organizmu, są to, bowiem organizmy o dość skomplikowanej budowie ciała. Na ich parapodiach występują silnie ukrwione wyrostki. W ich obrębie ma miejsce dyfuzja tlenu. Z kolei niektóre osiadłe gatunki wieloszczetów mają zmodyfikowany odcinek głowowy. Często ulega on uwstecznieniu, a na jego miejsce pojawiają się silnie ukrwione, nitkowate skrzela. Stres oddechowy w obrębie gromady wieloszczetów był, zatem na tyle silny, że musiało dojść do wykształcenia zaczątków wyspecjalizowanego układu oddechowego.

Kolejną grupą bezkręgowców, u których nie występuje właściwy układ oddechowy są szkarłupnie. Przedstawicielami tego typu są między innymi najeżak skalny, serduszkowiec, talarek piaskowy, czy korona cierniowa. Funkcje układu oddechowego spełnia u szkarłupni unikalny w świecie zwierząt układ ambulakralny, czyli wodny. Składa się on z systemu kanałów wypełnionych płynem, o składzie zbliżonym do wody morskiej. Układ ambulakralny wnika do wszystkich zakamarków ciała i otacza wszystkie narządy. Dzięki obecności silnych mięśni może on dostarczać wodę, wraz z rozpuszczonym w niej tlenem do niemal każdej komórki. Szkarłupnie będące organizmami albo osiadłymi, albo niezbyt szybko poruszającymi się po dnie, nie mają zbyt dużego zapotrzebowania na tlen. Taki sposób oddychania w pełni, więc zaspokaja ich zapotrzebowanie.

Jedynymi grupami bezkręgowców, u których wykształcone są typowe, wyspecjalizowane układy oddechowe są stawonogi oraz mięczaki. Mięczaki są organizmami stosunkowo dużymi, a ich ciało ma skomplikowaną budowę. Stosunek powierzchni ciała do jego objętości jest u nich niekorzystny i proces dyfuzji nie zaspokaja już zapotrzebowania organizmu na tlen. W związku z tym doszło do wykształcenia wyspecjalizowanych powierzchni oddechowych. Mięczaki są w większości organizmami wodnymi. Wiele z nich, między innymi małże i ślimaki żyje przy dnie, lub zakopane w mule, lub piasku. Jednak spora grupa ślimaków żyje na lądzie. Są one przystosowane do oddychania powietrzem atmosferycznym. Nie posiadają one skrzeli. Wymiana gazowa odbywa się za pośrednictwem jamy płaszczowej, która jest silnie ukrwiona. Do pewnego stopnia narząd ten przypomina płuca, więc tę grupę ślimaków nazywamy płucodysznymi. Do płucodysznych należy, między innymi, pospolity ślimak winniczek. Narządem oddechowym małżów, będących zwierzętami wodnymi są skrzela. Skrzela małżów są parzyste i mają siatkowatą strukturę. Ich rozmiary są względem całego ciała bardzo duże. Z zewnątrz pokrywa je orzęsiony nabłonek. Nabłonek ten wzbudza prąd wody wewnątrz organizmu małża, dzięki czemu woda znajduje się w ciągłym ruchu. Jednak nabłonek ten nie uczestniczy tylko w oddychaniu. Rzęski wychwytują z prądu wody cząstki pokarmowe. Małże są, bowiem typowymi filtratorami. Małże najczęściej prowadzą przydenny tryb życia. Część z nich żyje na dnie, a część zakopuje się w piasku. Obecny jest u nich, zatem narząd, zwany syfonem. U małży, które żyją zakopane w mule, lub piasku jest on na tyle długi, by mógł wystawać ponad powierzchnię podłoża. Dzięki temu mogą one wydalać zużytą wodę i pobierać świeżą. U małży, które się nie zakopują syfony są krótkie. Najbardziej zaawansowaną ewolucyjnie grupą mięczaków są głowonogi. Są organizmami wyłącznie morskimi, oddychają, zatem skrzelami. Skrzela znajdują się w jamie płaszczowej. Pokrywa je orzęsiony nabłonek. Ruch rzęsek nie jest jednak w stanie napędzić dostatecznej ilości świeżej wody dla tak aktywnych zwierząt, jakimi są głowonogi. W związku z tym dodatkowo poruszają one w sposób harmoniczny fałdami płaszcza. Dzięki temu dostarczają w okolice skrzeli odpowiednią ilość świeżej wody. Ślimaki są jedyną gromadą mięczaków, w obrębie, której występują gatunki przystosowane do lądowego trybu życia. Wiąże się z tym umiejętność oddychania tlenem atmosferycznym. W zależności od posiadanego narządu oddechowego wyróżniamy ślimaki skrzelodyszne i płucodyszne. Ślimaki skrzelodyszne, do których należy między innymi stożek, czy rozkolec żyją głownie w morzach. W obrębie płucodysznych natomiast wyróżniamy dwie grupy: ślimaki lądowe, do których należy pospolity winniczek oraz te, które wtórnie przeszły do wodnego trybu życia. Do tej grupy należą między innymi zatoczek rogowy i błotniarka stawowa. Nie oddychają one jednak tlenem rozpuszczonym w wodzie, lecz od czasu do czasu wynurzają się na powierzchnię, by zaczerpnąć powietrza atmosferycznego. Potrafią one ponadto oddychać całą powierzchnią ciała. Jeśli, więc ilość rozpuszczonego w wodzie tlenu jest dostatecznie duża, mogą one nie wychodzić na powierzchnię nawet przez długi okres czasu. Ślimaki płucodyszne oddychają płucami, lecz nie mają one nic wspólnego z płucami kręgowców. Płuca ślimaków stanowi silnie ukrwiona ściana jamy płaszczowej.

Kolejną grupą bezkręgowców, u których istnieją wyspecjalizowane narządy uczestniczące w wymianie gazowej są stawonogi. W porównaniu z mięczakami osiągają one wyższy poziom specjalizacji. Do stawonogów należą między innymi skorupiaki, pajęczaki, wije, czy owady. W większości stawonogi są organizmami lądowymi. Są przystosowane do oddychania powietrzem atmosferycznym. Na lądzie skrzela nie mogą spełniać swoich funkcji, gdyż ulegają sklejeniu. U zwierząt lądowych dochodzi, więc do ukrycia powierzchni oddechowych we wnętrzu ciała. Narządami oddechowymi pajęczaków są płucotchawki, a owadów-tchawki. Płucotchawki są narządami parzystymi. Mają postać komór otwierających się na zewnątrz ciała przetchlinkami. Wewnątrz tych komór zlokalizowane są silnie ukrwione blaszki. Wymiana gazowa odbywa się na drodze dyfuzji. Ściany płucotchawek pokryte są systemem zagłębień oraz wypustków. Dzięki temu powierzchnia wymiany gazowej się zwiększa. Płucotchawki oprócz pajęczaków, występują też u tych gatunków skorupiaków, które przeszły do lądowego trybu życia. U pajęczaków znajdują się po brzusznej stronie ciała. Występujące, między innymi u owadów tchawki są zupełnie unikalnym systemem oddechowym. Tchawki to system cienkich rurek, o ściankach wzmocnionych chitynowym oskórkiem. System ten jest silnie rozbudowany, a najdrobniejsze odgałęzienia tchawek docierają do niemal każdej komórki. Tchawki uchodzą na zewnątrz przetchlinkami, które są narządami parzystymi. Przetchlinki umiejscowione są na odwłoku. Najdrobniejsze rozgałęzienia tchawek to tracheole. Są one wypełnione płynem, co umożliwia dyfuzję. System tchawek jest tak silnie rozbudowany, że przejął funkcje układu krwionośnego. Układ krwionośny owadów nie transportuje, zatem gazów oddechowych. Skurcze mięśni odwłoka sprawiają, że powietrze jest pompowane do wnętrza tchawek. Larwy owadów żyją w wodzie. Ich narządem wymiany gazowej są skrzelotchawki. Mają one postać wyrostków znajdujących się na powierzchni ciała. Do wyrostków tych wnikają tchawki. Skorupiaki, będące stawonogami wodnymi, oddychają skrzelami. Położone są one u podstawy odnóży i są bezustannie omywane przez wodę. Skrzela skorupiaków są bardzo sprawnym narządem oddechowym. W obrębie zarówno skorupiaków, jak i pajęczaków występują gatunki, które mają na tyle korzystny stosunek powierzchni ciała do jego objętości, że oddychanie tkankowe w zupełności zaspokaja zapotrzebowanie organizmu na tlen. U takich zwierząt układ oddechowy uległ uwstecznieniu. Taka sytuacja występuje na przykład u niektórych gatunków należących do rodzaju oczlik.

Typ strunowce jest typem bardzo zróżnicowanym i obszernym. W obrębie tego typu wyróżniamy trzy podtypy: osłonice, bezczaszkowce i kręgowce. Z kolei do kręgowców należą takie gromady jak krągłouste, ryby, płazy, gady, ptaki oraz ssaki. Strunowce posiadają wiele cech wspólnych, które mogą występować albo przez całe życie, albo tylko podczas rozwoju zarodkowego. Tymi cechami są między innymi obecność struny grzbietowe, cewki nerwowej oraz kosza skrzelowego. Kosz skrzelowy to gardziel poprzebijana szczelinami skrzelowymi. U strunowców wyższych występuje tylko w czasie rozwoju zarodkowego, natomiast u niższych-przez całe życie. Wynika z tego, że najwcześniejsze strunowce były filtratorami, a kosz skrzelowy był narządem wymiany gazowej. Przez szczeliny skrzelowe woda była usuwana na zewnątrz.

W porównaniu z owadami, różnorodność oraz liczba gatunków tworzących typ Chordata jest mniejsza. Nie oznacza to jednak, że są gorzej rozwinięte. Strunowce umieją przystosować się do każdych warunków, w związku z tym, spotykane są na niemal wszystkich szerokościach geograficznych. Występują w wodach słodkich i słonych, na lądzie oraz w powietrzu. Jako, że są bardzo licznie rozpowszechnione stanowią główny składnik fauny lądowej.

Najprymitywniejszymi strunowcami są osłonice. Są organizmami wyłącznie morskimi. W ogromnej większości prowadzą osiadły tryb życia. Jedynie ich stadia larwalne są wolnopływające. Są to zarazem jedyne stadia, u których występuje komplet charakterystycznych dla strunowców cech. U osobników dorosłych w większości ulegają one uwstecznieniu. Obecność kosza skrzelowego jest jedną z tych cech, która występuje u osłonic przez całe życie. Ze środowiskiem zewnętrznym łączy się on za pomocą gardzieli. Stanowi ona początkowy odcinek zarówno dla układu pokarmowego, jak i oddechowego. Cząstki pokarmowe są wychwytywane przez znajdujący się na dnie kosza skrzelowego endostyl. Ma on postać urzęsionej rynienki. Ściana kosza skrzelowego jest silnie ukrwiona, ma, więc tam miejsce wymiana gazowa. Woda szczelinami wypływa w kierunku syfonu wypustowego, którym jest następnie usuwana na zewnątrz. Układ oddechowy osłonic nie wykazuje specjalnych przystosowań do środowiska życia. Zachodnią część Morza Bałtyckiego zamieszkuje przejrzystka. Reprezentuje ona większość typowych dla osłonic cech. Prowadzi osiadły tryb życia, przyczepiona do powierzchni kamieni, lub innych twardych przedmiotów zanurzonych w wodzie.

Bardziej zaawansowanymi w rozwoju strunowcami są bezczaszkowce. Podstawową cechą, różniącą je od osłonic jest to, że charakterystyczne cechy typu występują przez całe życie. Do tego podtypu należy lancetnik. Występuje on w naszej strefie klimatycznej. Układy pokarmowy i oddechowy lancetnika są ze sobą powiązane. Woda przez otwór gębowy trafia do kosza skrzelowego. Cząstki pokarmowe są wyłapywane przez endostyl. Pomiędzy szczelinami skrzelowymi rozpięte są łuki skrzelowe. Zwiększa to ich wydajność. Dzięki czemu potrzeby tlenowe lancetnika, którego budowa jest, w porównaniu z osłonicami bardziej skomplikowana mogą być zaspokojone. Przez szczeliny skrzelowe woda dostaje się do jamy okołoskrzelowej, a stamtąd przez otwór odpływowy usuwana jest na zewnątrz.

Najwyżej uorganizowanymi strunowcami są kręgowce. W obrębie kręgowców wyróżniamy sześć gromad. Najprymitywniejszą z nich są krągłouste, zwane inaczej kręgoustymi, lub bezszczękowcami. Najbardziej typowym przedstawicielem tej gromady jest minóg. Podobnie jak lancetnik oraz osłonice zamieszkuje on morza, w związku z tym oddycha skrzelami. W porównaniu z bezczaszkowcami oraz osłonicami budowa jego układu oddechowego komplikuje się. Jest on jednak w dalszym ciągu ściśle związany z układem pokarmowym. Skrzela umieszczone są w workach skrzelowych. Gdy minóg znajduje się w ruchu oddycha on w sposób zbliżony do lancetnika. Woda przez otwór gębowy dostaje się do worków skrzelowych, tam ma miejsce wymiana gazowa. Stamtąd, przez otwory skrzelowe usuwana jest na zewnątrz. U minoga występuje siedem par otworów skrzelowych. Położone są za jego oczami. Jednak, gdy minóg przysysa się do ofiary, sposób oddychania zmienia się. Wówczas woda wydostaje się z gardzieli przez otwory skrzelowe, na skutek silnych skurczów mięśni budujących worki skrzelowe. Rozkurcz tych mięśni powoduje zasysanie wody. Nie może być ona, bowiem pobrana przez otwór gębowy.

Kolejną grupą kręgowców wodnych są ryby. Oddychają one skrzelami, które są osadzone na łukach, umieszczonych po obu stronach gardzieli. Od łuków odchodzą silnie ukrwione listki skrzelowe. Powierzchnia wymiany gazowej zwiększa się, dzięki wykształceniu na powierzchni listków blaszek skrzelowych. Łączna powierzchnia oddechowa, tworzona przez listki i blaszki jest ogromna. U ryb istnieją dwa sposoby omywania dostarczania świeżej wody do skrzeli. Jeden z nich polega na tym, że otwór gębowy oraz pokrywy skrzelowe są w trakcie pływania otwarte. Dzięki temu, świeża woda bezustannie omywa skrzela. Wadą tego sposobu jest to, że ryba, aby oddychać musi bezustannie pływać, w przeciwnym wypadku się udusi. Taki sposób oddychania występuje u ryb chrzęstnoszkieletowych i jedynie u nielicznych gatunków ryb kostnoszkieletowych, takich jak na przykład makrela. Drugi sposób polega na czynnej pracy układu oddechowego. Gdy ryba pobiera wodę, pokrywy skrzelowe są zamknięte. Pozostają one zamknięte, aż do momentu, gdy cała jama gębowa nie wypełni się wodą. Wówczas pokrywy skrzelowe się otwierają, co pociąga za sobą zamknięcie otworu gębowego. Z zamykaniem otworu gębowego związany jest skurcz jamy gębowej, w wyniku, którego woda jest wypychana na zewnątrz przez otwarte szczeliny skrzelowe. Towarzyszy temu omywanie skrzeli przez wypływającą wodę. Oddychając w ten sposób ryba nie musi bezustannie pływać. Oddychanie skrzelami jest wspomagane prze oddychanie skórne. Oddychanie przez skórę może zachodzić, ponieważ jest ona okryta jedynie cienkim nabłonkiem. Oddychanie skórne może stanowić do 10% całej wymiany gazowej, jak zachodzi w organizmie, są jednak takie gatunki, jak skoczek mułowy, u którego oddychanie skórne zaspokaja 36% zapotrzebowania ustroju na tlen. W obrębie ryb występują ryby dwudyszne. Jest to grupa reliktowa, obecnie reprezentowana przez tylko trzy rodzaje. Mają one zdolność oddychania tlenem atmosferycznym, obok normalnie wykształconych skrzeli posiadają silnie ukrwiony pęcherz pławny, który może spełniać funkcję płuc. Płuca kręgowców lądowych powstały właśnie z pęcherza pławnego, są one narządami homologicznymi. Umożliwia to rybom dwudysznym, żyjącym w okresowo wysychających zbiornikach przetrwanie niekorzystnego okresu.

W powietrzu zawartość tlenu jest dużo większa niż w wodzie, jednak na lądzie ryby się duszą. Na lądzie, bowiem blaszki i listki skrzelowe wysychając ulegają sklejeniu. W wyniku tego sklejenia wielkość powierzchni oddechowej ulega gwałtownemu obniżeniu. W wodzie blaszki i listki skrzelowe nie sklejają się i wymiana gazowa może przebiegać w sposób sprawny.

Płazy są organizmami żyjącymi na pograniczu środowiska wodnego i lądowego. W obrębie tej gromady występują płazy ogoniaste, na przykład traszki, lub salamandry, bezogonowe, na przykład żaby, ropuchy i kumaki oraz płazy beznogie. Płazy są pierwszymi kręgowcami, u których pojawiają się płuca. Mają one postać cienkościennych, parzystych worków. U niektórych gatunków, powierzchnia czynna płuc ulega zwiększeniu, na skutek pofałdowania. Płazy nie posiadają klatki piersiowej, więc w procesie wentylacji płuc uczestniczy jam gębowa. Proces ten jest trzyetapowy. Najpierw płazy obniżają dno jamy gębowo-gardłowej. Krtań pozostaje zamknięta, a powietrze przez nozdrza jest wtłaczane do jamy. Drugi etap polega na otwarciu krtani i obkurczenie się ściany ciała. Powoduje to wypchnięcie z płuc zużytego powietrza. W ostatnim etapie, nozdrza zostają zamknięte, a dno jamy gębowo-gardłowej się podnosi. Powoduje to wtłoczenie świeżego powietrza do płuc. Następnie krtań się zamyka, a otwierają się nozdrza. Większość płazów posiada płuca, choć istnieją gatunki pozbawione tego narządu. W Ameryce Północnej oraz Południowe żyje rodzina salamander bezpłucnych. W obrębie tej rodziny występuje około 150 gatunków. Płazy takie mogą oddychać jedynie przez skórę. Jednak nawet u płazów wyposażonych w płuca, taki sposób oddychania odgrywa dużą rolę. Na przykład u wielkiej żaby Rana catesbeiana oddychanie skórne pokrywa około 20% zapotrzebowania na tlen. Ponadto żaba ta usuwa przez skórę około 80% dwutlenku węgla. Rozwój larw płazów zachodzi w wodzie, są one, zatem skrzelodyszne. Są to skrzela zewnętrzne. Położone są one tuż za głową. Podczas przeobrażenia larwy ulegają one resorpcji.

Ciało gadów jest pokryte grubym, silnie zrogowaciałym naskórkiem, który ma na celu ograniczenie strat wody oraz ochronę przed drapieżnikami. W tej grupie wymiana gazowa poprzez skórę praktycznie nie występuje. Tylko 5% wymiany gazowej odbywa się za pośrednictwem skóry. Jaskrawym przykładem są żółwie, których ciało pokryte jest twardą, rogową skorupą. W związku z tym, budowa układu oddechowego uległa znacznemu udoskonaleniu. Powietrze wędruje do płuc prze gardło, krtań, tchawicę oskrzela. Udoskonaleniu uległ sposób wentylacji płuc. U gadów występuje, bowiem klatka piersiowa. Ruchy klatki piersiowej, powodowane przez naprzemienne skurcze i rozkurcze mięśni międzyżebrowych umożliwiają zasysanie i wypychanie powietrza. Taki sposób wentylacji płuc jest znacznie wydajniejszy, w porównaniu z płazami i w większym stopniu pozwala zaspokoić zapotrzebowania energetyczne organizmu. Ponadto u gadów powierzchnia czynna płuc uległa zwiększeniu, ponieważ ścianki tego narządu wpuklają się do środka, tworząc komory. U niektórych gatunków, między innymi u waranów oskrzela wnikają do wnętrza płuc. Tam rozgałęziają się, tworząc system oskrzelików, które dochodzą one aż do komór płucnych. Gady są zwierzętami zmiennocieplnymi i ich zapotrzebowanie na tlen jest w porównaniu z ptakami i ssakami mniejsze. Wygrzewający się na słońcu krokodyl może zaspokoić zapotrzebowanie swojego organizmu na tlen, wykonując zaledwie dwa oddechy w ciągu minuty. Dla porównania, u człowieka wartość ta wynosi od 15 do 18.

Najwydajniejszy system oddechowy występuje u ptaków. Jest to wyjątkowa grupa kręgowców z uwagi, chociażby na zdolność lotu. Wiąże się z tym ogromne zapotrzebowanie na surowce energetyczne oraz tlen. To duże zapotrzebowanie wynika też z tego, że ptaki są organizmami stałocieplnymi. Mają ponadto wyjątkowo wysoką temperaturę ciała. Układ oddechowy ptaków ma charakter unikatowy. W jego skład wchodzą stosunkowo małe płuca oraz 9 worków powietrznych-4 parzyste i jeden pojedynczy. Płuca ptaków odznaczają się dużą sztywnością. Są ponadto mało ruchliwe. Zbudowane są ze skomplikowanego systemu przeplatających się naczyń krwionośnych oraz oskrzelików. Konstrukcja układu oddechowego ptaków sprawia, że zarówno podczas wdechu, jak i wydechu przez płuca przechodzi świeże powietrze. Możliwe jest to dzięki obecności worków powietrznych. Worków powietrznych jest 9: jeden worek szyjny przedni, para worków podobojczykowych przednich, para worków piersiowych przednich, a także para worków piersiowych tylnych oraz para worków brzusznych tylnych. Część pobranego podczas wdechu powietrza przechodzi do worków tylnych, a część przechodzi przez płuca. Ma wówczas miejsce wymiana gazowa. Po przejściu przez płuca powietrze to wypełnia worki powietrzne przednie. Gdy następuje wydech, świeże powietrze zgromadzone w workach tylnych przepływa przez płuca, w kierunku oskrzeli. Zjawisko to nosi nazwę podwójnego oddychania.

U ptaków podczas jednego cyklu oddechowego 100% powietrza ulega wymianie. Dla porównania, u człowieka ta sama wartość wynosi 10%. Część worków powietrznych wnika do wnętrza kości długich ptaków. Dzięki temu, szkielet ptaków jest częściowo pneumatyczny. Jest to jednym z przystosowań do aktywnego lotu, ponieważ wskutek pneumatyzacji kośćca, ciało ptaka jest bardzo lekkie.

Układ oddechowy ssaków również jest bardzo sprawny, choć nie tak sprawny jak ptaków. Można go omówić na przykładzie człowieka. Układ oddychania ssaków jest po prostu lekko udoskonalonym układem oddechowym gadów. Zbudowany jest z dróg oddechowych górnych, do których należy jama nosowa i gardło, z dróg oddechowych dolnych, do, których należy krtań, tchawica i oskrzela oraz z płuc. Układ oddechowy ssaków przystosowany jest do oddychania tlenem atmosferycznym. Dotyczy to także tych ssaków, które wtórnie przystosowały się do życia w wodzie, takich jak delfiny, kaszaloty, uchatki, czy foki. Co jakiś czas wynurzają się one spod powierzchni wody, by zaczerpnąć powietrza atmosferycznego. Płuca ssaków mają budowę pęcherzykowatą. Oskrzela głownie rozgałęziają się na drobniejsze oskrzela płatowe, które z kolei dzielą się na jeszcze drobniejsze oskrzeliki oddechowe. Oskrzeliki oddechowe rozszerzają się w końcowym odcinku w pęcherzyk płucny. Powierzchnia pęcherzyka płucnego opleciona jest siecią naczyń włosowatych. Dzięki tej budowie, powierzchnia czynna płuc człowieka sięga 100m2. Mechanizm wentylacji opiera się na naprzemiennych skurczach i rozkurczach mięśni międzyżebrowych. Dzięki temu, następuje bądź zwiększanie, bądź zmniejszanie objętości klatki piersiowej. W ruchach oddechowych uczestniczy ponadto przepona, będąca błoną mięśniową. Podczas wdechu tłoczy ona narządy znajdujące się w jamie brzusznej w dół, co powoduje zwiększenie objętości klatki piersiowej. Przepona jest narządem występującym u ssaków. Jedynie u krokodyli występuje łącznotkankowa błona, która spełnia tą samą, co przepona funkcję. Wdech jest czynną fazą oddechu. Mięśnie międzyżebrowe ulegają skurczeniu, co powoduje odsunięcie się żeber od mostka. Jednocześnie przepona tłoczy narządy jamy brzusznej w dół. Zwiększenie objętości klatki piersiowej sprawia, że w płucach pojawia się podciśnienie. Wówczas powietrze atmosferyczne wpływa do płuc. Wydech jest natomiast aktem biernym. Podczas wydechu mięśnie międzyżebrowe rozkurczają się, na skutek, czego żebra przybliżają się do mostka. Przepona unosi się w górę. W efekcie objętość klatki piersiowej maleje, a powietrze zostaje wyrzucone na zewnątrz. Procesy oddechowe wspomagane są przez mięśnie brzucha. Podczas wdechu ulegają one skurczeniu, a podczas wydechu-rozkurczeniu. Jednak największe znaczenie podczas wentylacji płuc odgrywa przepona. Ma ona, bowiem dużą powierzchnię i w związku z tym wykonuje największą część pracy.

NARZĄDY WYMIANY GAZOWEJ

  • Pierścienice: skóra, u niektórych wieloszczetów wyrostki na parapodiach
  • Mięczaki: skrzela zawieszone w jamie płaszczowej, jedynie u ślimaków płucodysznych silnie ukrwiona ściana jamy płaszczowej
  • Stawonogi: u skorupiaków skrzela, u owadów i wijów tchawki, u pajęczaków płucotchawki, u larw owadów skrzelotchawki
  • Szkarłupnie: układ ambulakralny
  • Strunowce: u osłonic i bezczaszkowców kosz skrzelowy, u kręgoustych skrzela workowate, u ryb skrzela łukowate, u płazów skóra i płuca, u larw płazów skrzela zewnętrzne, u gadów płuca, u ptaków płuca i worki powietrzne, u ssaków płuca