Bezkręgowce to szalenie zróżnicowana grupa – o wiele bardziej zróżnicowana niż stosunkowo niewielka grupa znana jako kręgowce. Odpowiednio, bezkręgowce mają ogromną różnorodność stylów życia i planów ciała. Weźmy pod uwagę (na razie) tylko te bezkręgowce, które oddychają powietrzem (i tymczasowo pomińmy te, które pobierają tlen z wody).
Niektóre bezkręgowce mają płuca, choć różnią się one od płuc kręgowców. Wiele ślimaków ma dobrze unaczynione płuca pochodzące z płaszcza (to tkanka, która tworzy jamę ciała i otacza narządy wewnętrzne; wydziela również skorupę). Płaszcz tworzy cienkościenną torebkę, która otwiera się na zewnątrz. Do worka dostaje się powietrze, a tlen dyfunduje do krwi. Ale, w przeciwieństwie do kręgowców, krew nie jest zawarta w naczyniach krwionośnych (takich jak naczynia włosowate), ale raczej wypełnia przestrzenie w jamie ciała. U tych ślimaków (i większości innych mięczaków) tlen jest przenoszony w roztworze (nie w komórkach krwi) przez cząsteczki hemocyaniny zawierającej miedź (w przeciwieństwie do hemoglobiny kręgowców zawierającej żelazo); krew jest niebieskawa, gdy jest natleniona. Ten układ jest powszechny wśród ślimaków lądowych i niektórych ślimaków słodkowodnych, które wychodzą na powierzchnię, aby zaczerpnąć powietrza, a także występuje u kilku gatunków morskich żyjących w strefie międzypływowej lub estuarium.
Kraby lądowe mają rodzaj płuc, zbudowanych ze zmodyfikowanej komory skrzelowej. Funkcjonalne skrzela są rudymentarne lub nieobecne. Przykładem jest krab kokosowy: ten ogromny krab jest spokrewniony z krabami pustelnikami, ale jest lądowy, używa płuc do oddychania. Większość stawonogów lądowych (kraby, pająki, owady itp.) posiada we krwi pewną formę hemocyaniny. Jednak larwy niektórych muszek, zwanych czasem robakami krwiopijnymi, są wyjątkowe, ponieważ wychwytują tlen za pomocą hemoglobiny (dlatego są czerwone).
Większość pająków ma struktury zwane „płucami książkowymi”, ale są one zupełnie niepodobne do płuc kręgowców, ślimaków czy krabów lądowych. Otwierają się one na zewnątrz pod przednią częścią odwłoka i składają się z szeregu woreczków, z których każdy zawiera równoległe rzędy cienkich, wypełnionych krwią blaszek, oddzielonych od siebie korytarzami powietrznymi (jak liście w książce?). Tam zachodzi wymiana gazowa, ale pająki mają też „tchawki”, które otwierają się na zewnątrz przez wyrostek dziobiasty; są to wzmocnione, wypełnione powietrzem rurki, które rozgałęziają się w ciele.
Oddddychające powietrzem owady generalnie zależą od systemu tchawek, aby dostarczyć tlen do komórek. Szpikulce w zewnętrznym szkielecie prowadzą do rozgałęzionych „drzew” coraz mniejszych tchawek – najmniejsze z nich docierają do pojedynczych komórek (podobnie jak u pająków). Tlen dostaje się do wnętrza tchawek, a dwutlenek węgla wydostaje się na zewnątrz. Choć układ tchawkowy jest nieco uzupełniony przez krew, która porusza się w jamie ciała (nie w naczyniach krwionośnych), to jednak główna funkcja krwi owadów nie jest oddechowa; służy ona głównie do przenoszenia pokarmu z przewodu pokarmowego i produktów odpadowych do narządów wydalniczych, a także hormonów do poszczególnych tkanek.
Niektóre owady wodne również oddychają powietrzem. Na przykład larwy szczurzych ogonków są wodnymi larwami niektórych bzygowatych (aka flowerflies), które zapylają kwiaty. Zanurzona larwa ma rurkę na końcu odwłoka, która sięga aż do powierzchni wody, gdzie powietrze może dostać się do rurki. Robią tak również niektóre wodne larwy komarów. Przyrodnicy czasami porównać ten zwyczaj do snorkeling.
Inne owady wodne wziąć powietrze z nimi, gdy zanurzają się. Dorosłe drapieżne chrząszcze nurkujące mają spikule na odwłoku pod końcówkami pokryw skrzydeł. Dorosły może odpocząć na powierzchni z głową w dół i podnieść pokrywy skrzydeł, aby odsłonić spikule na powietrze – i w ten sposób oddychać powietrzem podczas odpoczynku. Kiedy nurkuje, może magazynować powietrze pod pokrywami skrzydeł. Wodniki mają spód ciała pokryty gęstymi, nie dającymi się usunąć włoskami, które zatrzymują wodę pod spiralami odwłoka. Te zbiorniki uwięzionego powietrza mogą wymieniać gazy z wodą i w ten sposób uzupełniać początkowy zapas tlenu.
Extremalnie małe bezkręgowce lądowe w ogóle nie mają specjalnych układów oddechowych. Są tak małe, że mają dużo powierzchni w stosunku do objętości ciała, a tlen i dwutlenek węgla po prostu dyfundują przez zewnętrzną powłokę. Podobnie dżdżownice, z ich długim, cienkim kształtem i dużą powierzchnią na jednostkę objętości, po prostu realizują wymianę gazową przez swoją wilgotną skórę.
– Mary F. Willson jest emerytowanym profesorem ekologii. „On The Trails” to cotygodniowa kolumna, która ukazuje się w każdą środę.