Простейшие организмы и кишечнополостные могут поглощать кислород и выделять углекислый газ всей поверхностью тела, так как их тела имеют высокое отношение поверхности к объему, что позволяет эффективно осуществлять газообмен.

Однако у крупных организмов такое отношение поверхности к объему уже не столь высоко, и поглощение кислорода всей поверхностью тела уже не может обеспечить достаточное поступление кислорода для всех клеток организма.

Для решения этой проблемы крупные организмы развили различные механизмы газообмена. Например, организмы, обитающие на суше, развили дыхательные системы, такие как легкие у позвоночных и трахеи у насекомых, которые позволяют эффективно поступать кислород в организм. Водные животные могут использовать жабры или кожные дыхательные органы для газообмена. Некоторые животные, например, киты и дельфины, обладают специальными механизмами для задержания дыхания под водой на длительное время.