Vaikka merihevoset saattavat näyttää hyvin erilaisilta kuin muut kalat, ne ovat yksinkertaisesti luullisten kalojen suku, jolla on pystysuora uima-asento. Merihevoset kuuluvat samaan luokkaan Actinopterygii kuin lohi, tonnikala ja muut tutut lajit. Kuten nämä kalat, merihevoset imevät happea vedestä käyttämällä herkkiä epidermaalisia kalvoja, joita kutsutaan kiduksiksi.
Operculum
Luinen rakenne, joka tunnetaan nimellä operculum, peittää useimpien kalalajien kidukset, jättäen puolikuun muotoiset aukot pään sivuille. Merihevosessa tämä rakenne on pienennetty kapeaan aukkoon, joka sijaitsee pään takaosassa. Ichtyologit eivät ymmärrä täysin tämän evoluutiomuutoksen tarkoitusta, mutta uskovat sen liittyvän kalalle tyypilliseen pitkänomaiseen kuonoon.
Tuftatut kidat
Merihevosilla on myös erottuva sisäinen rakenne. Luisten kalojen tavallisessa kidusrakenteessa on neljä kidekaarta kummallakin puolella, järjestettynä järjestäytyneesti rustofilamentteja pitkin. Merihevosen kidukset esiintyvät näennäisesti satunnaisilla tuftatuilla kuvioilla, mahdollisesti sopeutumisena modifioituun pään rakenteeseen ja pienentyneeseen operaaliseen aukkoon.
Lamellae
Pieni varsi, jonka päällä on kudospallo, muodostaa jokaisen kimppu merihevosen kiduksissa. Nämä kimput ovat lamellit, eräänlainen erikoistunut epiteeli. Tiheä verisuoniverkosto kulkee lamellien läpi, jolloin happi ja hiilidioksidi voivat diffundoitua merihevosen verenkierron ja ympäröivän veden välisten ohutkalvojen yli. Tämä antaa merihevosen ottaa happea ja päästä eroon hiilidioksidista.
Verenkierron suunta
Lamellien sisällä veri virtaa kapillaariverkoston läpi vastapäätä luonnollista veden virtausta suusta operkulaariin. Vastavirtauksena tunnettu järjestely lisää kaasunvaihtopotentiaalia, jolloin merihevonen voi ottaa vedestä mahdollisimman suuren määrän happea.
Merihevosen hengitys
Merihevosen hengitys tapahtuu passiivisella diffuusiolla. Passiivinen diffuusio tapahtuu, kun aineet liikkuvat kalvon läpi matalan konsentraation alueilta korkean konsentraation alueille. Kun ympäröivässä vedessä on enemmän happea kuin merihevosen veressä, happimolekyylit siirtyvät luonnollisesti vedestä merihevosen verenkiertoon. Samoin hiilidioksidi diffundoituu verenkierrosta ympäröivään veteen. Tämän mekanismin avulla merihevonen voi erottaa happea ympäristöstä ja hävittää jätekaasut.
