Во внешнем дыхании могут участвовать органы или структуры, имеющие специальные поверхности для газообмена. Воздух атмосферы или вода, содержащие кислород, контактируют с этими дыхательными поверхностями, отдают кислород и уносят углекислый газ.
Газообмен у всех организмов осуществляется путем диффузии. Чтобы диффузия могла происходить, дыхательная поверхность должна быть проницаемой для газов, тонкой, влажной и иметь достаточно большую площадь. Особенно велика дыхательная поверхность у водных организмов, т.к. содержание кислорода в воде во много раз меньше, чем в атмосферном воздухе. Мелкие животные (простейшие, микроскопические и мелкие многоклеточные) осуществляют газообмен через поверхность тела либо живут в хорошо аэрируемых водоемах.
При увеличении размеров тела отношение поверхности тела к объему уменьшается и глубоко лежащие ткани и клетки не могут получать кислород через поверхность, т.к. диффузия эффективна на расстоянии не более 1 см. К тому же у крупных животных выше активность обмена и потребность в кислороде. В связи с этим в процессе эволюции отдельные участки тела у животных превратились в специализированные органы дыхания. У водных животных развиваются жабры, наружные или внутренние (ракообразные, водные личинки насекомых). У наземных организмов развиваются трахеи и легкие, причем в органах дыхания дыхательная поверхность значительно увеличивается. Еще более эффективно идет процесс газообмена при связи дыхательной системы с транспортной (полости тела, кровеносная система).
Таким образом, основная функция дыхательной системы – обеспечение контакта организма со средой, из которой поглощается кислород, обеспечение достаточной дыхательной поверхности.