Газообмен гидробионтов осуществляется либо через всю поверхность тела, или через его отдельные участки, превращены в специальные органы дыхания - жабры, трахеи, легкие и другие образования. Гидробионты, лишены специальных органов дыхания, обычно имеют тело с большой удельной поверхностью. Один из простейших способов ее увеличения заключается в уменьшении размера организмов. Небольшой размер характерен для простейших, коловраток, клещей и других организмов, не имеющих специальных органов дыхания. Икринки у рыб, живут и размножаются в озерах с пониженным содержанием кислорода, часто бывают мельче, чем у тех, которые живут и размножаются в озерах с более благоприятными условиями дыхания.
Увеличение поверхности тела часто достигается его уплощением, вытягиванием, образованием различных выростов, лопастей и т.п. С этим во многом связан, например, гидроморфоз растений, когда подводные листья расчленено значительно сильнее надводного, что находится в более благоприятных для дыхания условиях. Степень развития дыхательных поверхностей часто обнаруживает тесную зависимость от респираторных условий. У крабов, часто находятся на воздухе, где кислорода больше, наблюдается редукция числа и величины жабр. Иногда животные сами активно увеличивают дыхательную поверхность за счет изменения формы тела. Например, олигохеты в неблагоприятных условиях дыхания, сильно вытягиваясь в длину, утончаются, благодаря чему поверхность их тела увеличивается.
Скорость диффузии газов определяется не только величиной дыхательной поверхности, но и толщиной покровов, через которые происходит газообмен. В силу этого истончение покровов дыхательных поверхностей представляет собой одну из основных адаптации к газообмена. Очень тонкие покровы на жабрах, в легких и других специальных образованиях, которые функционируют как органы дыхания. Если специальных органов дыхания нет, то утончаются покровы всего тела. Так, в соответствии с потребностями газообмена, изменяется степень проницаемости оболочек в икринок рыб за счет выделения гиалуронидазы.
Адаптация к использованию растворенного кислорода. Контакт дыхательных поверхностей с хорошо аэрированных водой, прежде всего, достигается в гидробионтов выбором местонахождения, где вода имеет достаточно высокое содержание кислорода, а также ее периодическим обновлением вблизи своего тела. В случае резкого ухудшения среды организмы перемещаются даже в не свойственные им биотопы. Например, сувойка при дефиците кислорода образует заднее кольцо ресничек, отделяется от стебелька и ведет планктонный образ жизни до тех пор, пока респираторные условия у дна не изменятся на лучшие. Особенно ярко это явление наблюдается при замора, когда рыбы, клопы, жуки и другие животные нередко перемещаются на значительные расстояния в поисках достаточно аэрируемой воды.
Универсальная адаптация гидробионтов к аэрированию дыхательных поверхностей происходит путем восстановления контактирующей с ними воды. Это восстановление может обеспечиваться природными ток воды, передвижением организмов в ее толще или за счет специальных дыхательных движений. С энергетической точки зрения пребывания в проточной воде - наиболее экономичное решение по восстановлению воды вокруг организма. Таким способом пользуются многие обитатели рек - личинки поденок, веснянок, и другие организмы. Восстановление воды за счет поступательного движения самого организма осуществляется в ряду ракообразных, простейших, червей, личинок насекомых и многих других животных.
Адаптация к использованию газообразного кислорода. Контакт дыхательных поверхностей с газообразным кислородом возможен в результате его захвата из атмосферы, с подледных скоплений, с повитрявмисних тканей растений и пузырьков, образующихся в толще воды. Захват кислорода из атмосферы достигается либо путем периодического всплытия животных к поверхности воды, или выдвижением в воздух специальных дыхательных трубок. Всплытия для захвата кислорода встречается у некоторых насекомых и их личинок, у моллюсков, рыб и многих других животных. Всплывают к поверхности воды для дыхания легочные моллюски, земноводные и млекопитающие. Газообразным кислородом гидробионты могут дышать не только на поверхности воды, но и в ее толще. Так, паук Argyroneta aquatica строит под водой купол и заполняет его воздухом, принесенным с поверхности. Находясь в таком куполе, паук долгое время может не всплывать для дыхания.
Многие животные, находящиеся на дне, дышат атмосферным воздухом, не всплывая к поверхности и выставляя над водой дыхательную трубку. Иногда животные используют кислород, непосредственно выделяется растениями. Так, нимфы стрекоз могут заворачиваться в ковер из нитевидных водорослей и поглощать выделяемый ими кислород. Ряд животных использует для дыхания воздух, находящийся в тканях растений. Многие насекомые откладывают яйца в ткани растений, а воздух, содержащийся в них, обеспечивает дыхание зародышей. В некоторых случаях животные используют кислород, который выделяется симбиотическими водорослями. Таким образом обеспечивают себе дыхание много простейших, кишечнополостных, червей, моллюсков.
Комбинирование водного и атмосферного дыхания. Способность к комбинированию воздушного и водного дыхания встречается у многих растений и животных, помогая им шире использовать те или другие респираторные ситуации. Комбинированный способ дыхания имеют, в частности, многие растения, листья которых плавают в воде. Последние, подобно листам наземных растений, несут устьица, но не на обеих сторонах, а только на верхней, причем их число очень велико. Строение плавающих листьев такова, что предупреждает заливки устьиц водой во время волнений (соответствующая изогнутость листовой пластинки, восковой налет, что делает ее не смачиваемых).
Способность брать кислород из воды и с воздуха имеют много легочных моллюсков. Достаточно распространено комбинирование воздушного и водного дыхания у ракообразных. Личинки некоторых стрекоз при резком снижении концентрации кислорода в воде поднимаются к ее поверхности и забирают пузырек воздуха в заднюю кишку. Часто встречается комбинирование различных способов дыхания у рыб, например, в вьюнов, угрей и др.