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Es propia de animales acuáticos como los peces y los moluscos. Se realiza a través de órganos llamados branquias. Cada branquia consta de delgadas capas de células epiteliales y capilares sanguíneos. El oxígeno disuelto en el agua pasa a tráves del epitelio al capilar y de allí a la sangre. Los peces generan una corriente de agua al permitir que entre por la boca, pase luego a bañar las branquias y finalmente salga del cuerpo.
Se encuentra en animales simples que carecen de un sistema de conductos para transportar el oxígeno. El oxígeno entra directamente a las células por el proceso de difusión. Del mismo modo, el dióxido de carbono sale al medio. La lombriz de tierra presenta vasos sanguíneos en su piel que facilitan el transporte del oxígeno desde el medio hacia las demás células y del dióxido de carbono desde las células hacia el medio.
Es propia de los animales vertebrados terrestres y de algunos invertebrados como los caracoles terrestres y algunas arañas. Los principales órganos encargados de la respiración son los pulmones. Los pulmones son una especie de cámaras aéreas, revestidas de epitelio y de abundantes capilares sanguíneos. Como la superficie respiratoria no está en contacto con todas las partes del cuerpo, existe una asociación entre el sistema respiratorio y el sistema circulatorio que es el encargado de transportar el oxígeno y el dióxido de carbono entre los pulmones y el resto del cuerpo.
Es característica de los insectos. El intercambio gaseoso se da a través de unas estructuras en forma de tubos diminutos llamados tráqueas, que se comunican con el exterior del cuerpo a través de orificios muy pequeños llamados espiráculos. Las tráqueas se ramifican en traquéolas. El oxígeno circula entre la tráquea y los tejidos por difusión, y este mecanismo también permite la salida del dióxido de carbono.
