Konieczność pokonania siły grawitacji sprawia, że lot to czynność wymagająca dużego wysiłku. Z tego powodu ptaki muszą dostarczyć do mięśni jak największą ilość tlenu. W tym celu wykształciły podwójne oddychanie.

Mechanizm podwójnego oddychania polega na wtłaczaniu powietrza przy wdechu nie tylko do płuc, ale i do połączonych z nimi tylnych worków powietrznychworki powietrzneworków powietrznych. W płucach następuje wymiana gazowa, a zapas świeżego powietrza przechowywany jest w workach.

Jednocześnie do przednich worków przetłoczone zostaje zużyte powietrze z płuc. Przy kolejnym wydechu zużyte powietrze z przednich worków powietrznych jest usuwane na zewnątrz ciała. Zmagazynowane świeże powietrze z worków tylnych trafia natomiast do płuc, gdzie znów następuje wymiana gazowa. Mechanizm ten sprawia, że wymiana gazowa u ptaków następuje zarówno przy wdechu, jak i przy wydechu. Oznacza to stały dopływ tlenu do tkanek i stałe odbieranie z nich dwutlenku węgla, co pozwala mięśniom na intensywną, nieprzerwaną pracę konieczną do lotu.

Płuca ptaków to system bardzo dobrze ukrwionych rurek, w których powietrze może przepływać wyłącznie w kierunku od tyłu do przodu. Są niewielkie, a także sztywne, co sprawia, że nie zmieniają objętości podczas wymiany gazowej – gdyby nie to, przy wydechu ich objętość bardzo by się zmniejszała i podwójne oddychanie stałoby się nieefektywne (nie byłby wówczas możliwy przepływ powietrza w jednym kierunku).

Układ oddechowy ptaków ułatwia im lot również w inny sposób. Worki powietrzne wnikają do niektórych kości, co skutkuje zmniejszeniem masy ciała ptaka, a także chroni go przed wychłodzeniem i urazami mechanicznymi (powietrze działa tu jednocześnie jako izolacja i amortyzacja).

Poza brakiem tlenu atmosferycznego środowisko wodne charakteryzuje się jeszcze jedną właściwością, do której w toku ewolucji musiały się przystosować walenie – ciśnieniem wzrastającym wraz z głębokością i osiągającym bardzo wysokie wartości. By płuca tych ssaków nie zostały zgniecione, mają objętość proporcjonalnie mniejszą niż u zwierząt lądowych.

Jednak mniejsza objętość płuc skutkuje mniejszym zapasem powietrza możliwym do zabrania pod wodę. Aby to zrekompensować, większa ilość tlenu magazynowana jest w tkankach – z tego powodu krew waleni zawiera, w przeliczeniu na kilogram masy ciała, kilkukrotnie więcej hemoglobinyhemoglobinahemoglobiny i mioglobinymioglobinamioglobiny niż u ludzi.

Rggs4Opkc5NFd

Zdjęcie przedstawia parę kaszalotów spermacetowych pod powierzchnią wody. Jeden z nich jest znacznie większy od drugiego. Są one podłużne, o nieco prostokątnym kształcie. Ich ciało ma ciemnoszarą barwę.