Cá có thể thở theo nhiều cách khác nhau, nhưng phổ biến nhất là thông qua việc sử dụng mang. Các cơ quan phân nhánh này thường có bốn cặp, tất cả đều được bao bọc trong khoang mang. Các khoang này được bảo vệ bởi nắp mang, hay còn gọi là nắp mang, đóng vai trò thiết yếu đối với quá trình thở dưới nước như chính mang.
Khi hầu hết các loài cá hít thở, đầu tiên chúng đóng nắp mang lại và uống một ngụm nước. Sau đó, chúng mở nắp mang ra, tạo ra chênh lệch áp suất kéo nước qua mang, bao gồm các sợi giống như sợi chỉ được phân bổ đều dọc theo cung mang. Các sợi này được bao phủ bởi vô số mạch máu nhỏ gọi là mao mạch, ngoài ra còn có các phần mở rộng nhỏ gọi là phiến mang, giúp tăng thêm diện tích bề mặt của mang.
Khi nước đi qua các mao mạch này, màng đủ mỏng để các tế bào hồng cầu của cá kéo oxy hòa tan từ nước vào máu. Và giống như khi chúng ta thở bằng phổi, quá trình này giải phóng carbon dioxide, thoát ra ngoài nước qua nắp mang mở. Kỹ thuật này chỉ có hiệu quả dưới nước. Trên mặt đất, chênh lệch áp suất tạo ra do việc đóng mở nắp mang không đủ mạnh để kéo đủ không khí vào.
Bên trong các phiến, máu chảy ngược hướng với nước, tạo ra hệ thống dòng chảy ngược giúp tối ưu hóa quá trình trao đổi khí. Trên thực tế, mang có thể hấp thụ khoảng 75% oxy đi qua chúng; gấp đôi tỷ lệ oxy mà phổi của chúng ta chiết xuất từ hơi thở không khí. Cá cũng thở thường xuyên hơn chúng ta rất nhiều. Trung bình, một người trưởng thành hít thở từ 12 đến 18 lần một phút, trong khi hầu hết các loài cá kéo nước qua mang của chúng từ 20 đến 80 lần một phút.
Những con số đó thậm chí có thể khiến một vận động viên chạy marathon phải “chào thua”. Nhờ vào nhịp thở nhanh, thường xuyên và hiệu quả này, cá xử lý nhiều oxy hơn chúng ta rất nhiều.