Para respirar debaixo d'água, os peixes precisam extrair oxigênio dissolvido da água. Eles fazem isso usando suas guelras. A água entra na boca do peixe e então o peixe força a água através de suas guelras, passando por muitos vasos sanguíneos minúsculos e saindo pelas fendas das guelras. As guelras retiram oxigênio da água e permitem que a água remova o dióxido de carbono e a amônia dos vasos sangüíneos das guelras. Os filamentos branquiais são a parte vermelha carnuda das brânquias; eles levam oxigênio para o sangue. Cada filamento possui milhares de ramos finos (lamelas) que são expostos à água. Os ramos contêm capilares sanguíneos sob um epitélio fino que separa o sangue da água, permitindo que o oxigênio e o dióxido de carbono passem facilmente.
No entanto, nem todos os peixes dependem totalmente de suas guelras para respirar. Algumas espécies de peixes absorvem grande parte do oxigênio necessário através da pele, principalmente quando são juvenis. Outros têm pulmões ou outras câmaras de ar acessórias que se desenvolveram para respirar o ar da superfície da água, e essas espécies de peixes podem se afogar se não tiverem acesso à superfície da água.
Filamentos de brânquia
Os filamentos das guelras dos peixes têm funções semelhantes às dos pulmões das pessoas: é o órgão responsável por absorver oxigênio e expelir dióxido de carbono. As guelras também regulam os níveis de íons minerais e o pH do sangue, além de ser o principal local de excreção de resíduos nitrogenados, na forma de amônia.
Os filamentos branquiais dos peixes ósseos também são chamados de "lamelas primárias". Eles são estruturas intrincadas que possuem uma grande área de superfície. As "lamelas secundárias" menores são ramificações dos filamentos primários. As lamelas secundárias contêm pequenos capilares sanguíneos e o sangue flui na direção oposta à da água. Como resultado, a água que flui ao lado das lamelas secundárias sempre tem uma concentração de oxigênio mais alta do que no sangue, de modo que o oxigênio é absorvido ao longo de todo o comprimento das lamelas secundárias. Desta forma, o dióxido de carbono é passivamente difundido do sangue para a água.
Os peixes que nadam ativamente têm filamentos de guelras altamente desenvolvidos para maximizar a absorção de oxigênio. Peixes sedentários que vivem no fundo costumam ter filamentos branquiais que absorvem volumes menores, pois são menos ativos e não utilizam o oxigênio tão rapidamente.
Gill arcos
A maioria dos peixes tem três ou mais arcos branquiais de cada lado do corpo. Estes suportam os filamentos das guelras e são cartilaginosos ou ósseos e têm a forma de um bumerangue. Cada arco branquial consiste em um membro superior e um inferior que se unem nas costas. Filamentos branquiais e rakers brânquias são fixados aos arcos branquiais.
Os arcos branquiais oferecem suporte para as brânquias e também para os vasos sanguíneos. As artérias que entram nas brânquias trazem sangue com baixo teor de oxigênio e alta concentração de resíduos. As artérias que saem das guelras contêm sangue com poucos resíduos, rico em oxigênio.
Gill rakers
Os rakers branquiais são projeções ósseas que ajudam os peixes a se alimentar. Eles apontam para a frente e para dentro dos arcos branquiais. Seu número e forma variam de acordo com a dieta dos peixes: rakers branquiais amplamente espaçados são evidentes em peixes que comem presas grandes, como outros peixes, o que evita que o item da presa se solte e escape entre as brânquias. Um grande número de rakers branquiais mais finos e longos é visto em peixes que comem presas menores. As espécies que consomem plâncton e matéria minúscula suspensa na água apresentam rakers brânquias extremamente longos e finos. Alguns peixes têm mais de 150 apenas no arco inferior. Esses ajudam a coletar as partículas de alimento na garganta, que pode ser engolido, enquanto a água sai pelas fendas das guelras.
