Oddychanie bezpośrednie i pośrednie

U małych zwierząt wodnych, takich jak pantofelek czy hydra, wymiana gazowa jest bardzo prostym procesem: rozpuszczony tlen dyfunduje z otaczającej wody do komórek, a dwutlenek węgla dyfunduje na zewnątrz i nie ma potrzeby stosowania żadnego specjalnego układu oddechowego. Ten rodzaj oddychania nazywa się oddychaniem bezpośrednim, ponieważ komórki organizmu bezpośrednio wymieniają tlen i dwutlenek węgla z otoczeniem.

Wraz z pojawieniem się bardziej zorganizowanych, złożonych form bezpośrednia wymiana gazowa pomiędzy każdą komórką zwierzęcą a środowiskiem stała się niemożliwa.

Wymagany był jakiś rodzaj oddychania pośredniego, obejmujący struktury ciała wyspecjalizowane w tej funkcji. Wyspecjalizowany narząd musi mieć cienką ścianę (błona tej ściany musi być półprzepuszczalna), aby nie utrudniać dyfuzji; musi zawsze mieć mokrą powierzchnię, aby tlen i dwutlenek węgla mogły się rozpuścić w wodzie; wreszcie musi być dobrze ukrwione. Ryby, kraby, raki i wiele innych zwierząt rozwinęły skrzela umożliwiające oddychanie pośrednie; wyższe kręgowce - gady, ptaki i ssaki - rozwinęły płuca; Dżdżownica oddycha wilgotną skórą; owady mają tchawice - rurki, które penetrują całe ciało i komunikują się ze środowiskiem zewnętrznym poprzez pory.

Podczas oddychania pośredniego wymiana gazowa między komórkami organizmu a środowiskiem obejmuje dwie fazy - zewnętrzną i wewnętrzną. Oddychanie zewnętrzne polega na wymianie gazów poprzez dyfuzję pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a krwią za pomocą wyspecjalizowanego narządu oddechowego, takiego jak płuca u ssaków. Oddychanie wewnętrzne polega na wymianie gazów pomiędzy krwią a komórkami organizmu.

Przenoszenie gazów pomiędzy tymi dwiema fazami oddychania odbywa się za pośrednictwem układu krążenia.