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Um unter Wasser zu atmen, müssen Fische dem Wasser gelösten Sauerstoff entziehen. Sie tun dies mit ihren Kiemen. Wasser dringt in das Maul des Fisches ein und der Fisch drückt Wasser über seine Kiemen, vorbei an vielen winzigen Blutgefäßen und aus den Kiemenschlitzen. Die Kiemen nehmen dem Wasser Sauerstoff und lassen Wasser Kohlendioxid und Ammoniak aus den Blutgefäßen in den Kiemen entfernen. Kiemenfilamente sind der rote, fleischige Teil der Kiemen; Sie nehmen Sauerstoff ins Blut. Jedes Filament hat Tausende von feinen Zweigen (Lamellen), die dem Wasser ausgesetzt sind. Die Zweige enthalten Blutkapillaren unter einem dünnen Epithel, das das Blut vom Wasser trennt und Sauerstoff und Kohlendioxid leicht passieren lässt.
Allerdings sind nicht alle Fische auf ihre Kiemen angewiesen, um zu atmen. Einige Fischarten nehmen einen großen Teil ihres notwendigen Sauerstoffs über die Haut auf, insbesondere wenn sie Jungtiere sind. Andere haben Lungen oder andere zusätzliche Luftkammern, die sich entwickelt haben, um Luft von der Wasseroberfläche zu atmen, und diese Fischarten können ertrinken, wenn sie keinen Zugang zur Wasseroberfläche haben.
Gill Filaments
Die Kiemenfilamente in Fischen haben Funktionen wie die Lunge beim Menschen: Sie sind das Organ, das Sauerstoff aufnimmt und Kohlendioxid ausgibt. Die Kiemen regulieren auch den Gehalt an Mineralionen und den pH-Wert des Blutes und sind der primäre Ort der Ausscheidung von stickstoffhaltigem Abfall in Form von Ammoniak.
Die Kiemenfilamente knöcherner Fische werden auch als "Primärlamellen" bezeichnet. Es sind komplizierte Strukturen mit einer großen Oberfläche. Kleinere "Sekundärlamellen" sind Ableger der Primärfäden. Die Sekundärlamellen enthalten kleine Blutkapillaren und das Blut fließt in die entgegengesetzte Richtung des Wassers. Infolgedessen hat das neben den Sekundärlamellen fließende Wasser immer eine höhere Sauerstoffkonzentration als das Blut, sodass Sauerstoff über die gesamte Länge der Sekundärlamellen absorbiert wird. Auf diese Weise wird auch Kohlendioxid passiv aus dem Blut ins Wasser diffundiert.
Aktiv schwimmende Fische haben Kiemenfilamente, die hoch entwickelt sind, um die Absorption von Sauerstoff zu maximieren. Sitzende Fische, die am Boden leben, haben normalerweise Kiemenfilamente, die kleinere Volumina absorbieren, da sie weniger aktiv sind und den Sauerstoff nicht so schnell verbrauchen.
Gill Arches
Die meisten Fische haben drei oder mehr Kiemenbögen auf jeder Körperseite. Diese stützen die Kiemenfilamente und sind knorpelig oder knöchern und wie ein Bumerang geformt. Jeder Kiemenbogen besteht aus einem oberen und einem unteren Glied, die im Rücken verbunden sind. Kiemenfilamente und Kiemenräumer sind an den Kiemenbögen befestigt.
Die Kiemenbögen unterstützen sowohl die Kiemen als auch die Blutgefäße. Arterien, die in die Kiemen gelangen, bringen sauerstoffarmes Blut und eine hohe Abfallkonzentration. Arterien, die die Kiemen verlassen, enthalten Blut mit wenig sauerstoffreichem Abfall.
Gill Rakers
Kiemenschneider sind knöcherne Vorsprünge, die dem Fisch beim Füttern helfen. Sie zeigen von den Kiemenbögen nach vorne und nach innen. Ihre Anzahl und Form hängt von der Ernährung des Fisches ab: Bei Fischen, die große Beute fressen, wie z. B. anderen Fischen, sind weit auseinanderliegende Kiemenräumer zu erkennen, die verhindern, dass sich der Beutegegenstand löst und zwischen den Kiemen austritt. Eine größere Anzahl dünnerer, längerer Kiemenräumer wird bei Fischen beobachtet, die kleinere Beute fressen. Arten, die Plankton und winziges Material verbrauchen, das in den extrem langen und dünnen Wassersport-Kiemenräumern schwebt. Einige Fische haben mehr als 150 im unteren Teil des Bogens. Auf diese Weise sammeln sich Speisereste im Rachen, die verschluckt werden können, während das Wasser durch die Kiemenschlitze ausgeschüttet wird.
