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Animais aquáticos evoluíram vários mecanismos para obter oxigênio da água:
A maioria dos animais aquáticos, incluindo peixes, crustáceos e moluscos, usa brânquias. Esses órgãos especializados contêm filamentos finos que aumentam área de superfície para absorção de oxigênio. À medida que água passa pelas brânquias, oxigênio difunde-se para a corrente sanguínea.
Alguns animais aquáticos, como peixes-pulmão e certas tartarugas, têm pulmões e respiram ar atmosférico emergindo periodicamente.
Certos anfíbios e vermes aquáticos absorvem oxigênio diretamente através da pele altamente vascularizada (respiração cutânea).
Alguns insetos aquáticos têm brânquias traqueais ou estruturas tipo snorkel para acessar oxigênio enquanto submersos.
Animais aquáticos frequentemente usam troca contracorrente em brânquias para maximizar difusão de oxigênio, têm área branquial aumentada, ou reduzem taxas metabólicas em ambientes pobres em oxigênio.
Através de estruturas respiratórias especializadas, troca eficiente de oxigênio e adaptações de conservação de energia, animais aquáticos extraem oxigênio da água e prosperam em seus ecossistemas.