El opérculo

Una estructura ósea conocida como opérculo cubre las branquias de la mayoría de las especies de peces, dejando aberturas en forma de medialuna a los costados de la cabeza. En el caballito de mar, esta estructura se reduce a una apertura estrecha ubicada en la parte trasera de la cabeza. Los ictiólogos no comprenden completamente el propósito de esta modificación evolutiva pero creen que está relacionada con el característico hocico alargado del pez.

Branquias peludas

Las branquias de los caballitos de mar tienen, también, una estructura interna distintiva. La estructura común de las branquias entre los peces óseos incluye cuatro arcos de branquias en cada lado, organizadas de forma ordenada por los filamentos cartilaginosos. Las branquias de los caballitos de mar aparecen en un patrón de mechones aparentemente al azar, posiblemente como una adaptación a la estructura modificada de la cabeza y con una apertura opercular reducida.

Las laminillas

Un pequeño tallo coronado por una esfera de tejido constituye cada mechón entre las branquias del caballito de mar. Estos mechones son laminillas, un tipo de epitelio especializado. Una densa red de vasos sanguíneos recorre las laminillas permitiendo que el oxígeno y el dióxido de carbono se distribuyan por las finas membranas entre la sangre del caballito de mar y el agua que lo rodea. Esto permite que el pez ingiera el oxígeno y elimine el dióxido de carbono.

Dirección del flujo sanguíneo

Entre las laminillas, el flujo sanguíneo recorre la red capilar opuesta a la corriente natural del agua desde la boca hacia el opérculo. Conocido como flujo contracorriente, esta disposición aumenta el potencial para el intercambio de gases, permitiendo que el caballito de mar extraiga la cantidad máxima posible de oxígeno del agua.

Respiración del caballito de mar

La respiración del caballito de mar toma lugar por difusión pasiva. Este mecanismo ocurre cuando las sustancias se mueven por la membrana desde las regiones de baja concentración a las de alta concentración. Cuando hay más oxígeno en el agua circundante que en la sangre del caballito de mar, las moléculas de oxígeno naturalmente pasarán desde el agua a la sangre del pez. De forma similar, el dióxido de carbono se difunde desde la sangre hacia el agua circundante. Este mecanismo permite que el caballito de mar extraiga oxígeno de su medioambiente y se deshaga de los gases residuales.