Ribe dišu koristeći škrge tako što izravno iz vode u kojoj plivaju crpe kisik, ali kako to funkcionira?
Ljudi su prilagođeni životu na kopnu pa zrak udišemo plućima, uzimajući iz zraka kisik i izdišući ugljikov dioksid. Da bismo proveli čak i kratko vrijeme pod vodom moramo ili duboko udahnuti zrak na površini i zadržati dah, ili ponijeti sa sobom bocu komprimiranog zraka. Ne možemo izravno izvlačiti kisik iz vode, niti to mogu morski sisavci poput kitova ili morski gmazovi poput morskih kornjača, iako mogu puno dulje zadržati dah od nas.
Nasuprot tome, ribe (kao i mnoge vrste morskih beskralježnjaka) mogu izravno izvlačiti kisik iz vode pomoću škrga. To znate, ali možda nikada niste puno razmišljali o tome kako one zapravo funkcioniraju. Prije svega treba znati da u vodi postoji otopljeni kisik, ali je u puno, puno nižoj koncentraciji od kisika u zraku. U istoj jedinici volumena zraka ima oko 25 000 puta više kisika nego u istom volumenu vode. Izdvajanje tog otopljenog kisika iz vode zahtijeva specijalizirane fiziološke prilagodbe.
Dakle, voda teče preko škrga, bilo zbog struje, plivanja ili pumpanja vode organizmom (koštunjave ribe to rade organom koji se naziva operkulum, a neki morski psi koriste organ koji se naziva spirakulum). Škrge se sastoje od mnoštva nježnih i sitnih dijelova koji se nazivaju lamele. Voda prolazi preko lamela gdje stupa u interakciju s djelomično propusnim sitnim krvnim žilama koje se nazivaju kapilare.
Kisik i ugljikov dioksid (i zapravo sve kemikalije) teže biti u jednakim koncentracijama s obje strane kapilarne barijere. Molekule kisika prelaze iz vode u krv kroz kapilare, a ugljikov dioksid prelazi iz kapilara u vodu. Budući da su smjer protoka vode i protoka krvi suprotni jedan drugome, voda s najvišom razinom otopljenog kisika prvo stupa u interakciju s kapilarama kada imaju najnižu količinu kisika olakšavajući tu izmjenu. To se naziva “protustrujni” sustav.
Budući da u vodi ima tako malo otopljenog kisika morski život koji diše škrgama izuzetno je osjetljiv na promjene u razinama otopljenog kisika. Ove fluktuacije poput “mrtve zone” u Meksičkom zaljevu s niskim ili nikakvim razinama otopljenog kisika u vodi uzrokuju masovno izumiranje morskog života i zato je važno znati da čak i malo smanjenje razine kisika u vodi jako ugrožava život u toj vodi.