Lai gan jūrzirgi var izskatīties ļoti atšķirīgi no citiem zivju veidiem, tie vienkārši ir kaulainu zivju ģints ar vertikālu peldēšanas stāju. Jūras zirgi pieder pie tās pašas klases Actinopterygii kā laši, tunzivis un citas pazīstamas sugas. Tāpat kā šīs zivis, jūras zirgi absorbē skābekli no ūdens, izmantojot smalkas epidermas membrānas, kas pazīstamas kā žaunas.
Operculum
Kaulaina struktūra, kas pazīstama kā operculum, aptver lielākās daļas zivju sugu žaunas, galvas sānos atstājot pusmēness formas atveres. Jūras zirgā šī struktūra tiek samazināta līdz šaurai atverei, kas atrodas galvas aizmugurē. Ichtiologi pilnībā neizprot šīs evolūcijas modifikācijas mērķi, bet uzskata, ka tas ir saistīts ar zivīm raksturīgo iegareno purnu.
Plūksnotās žaunas
Jūras zirgu žaunām ir raksturīga arī iekšēja struktūra. Kaulaino zivju kopējā žaunu struktūra ietver četras žaunu arkas katrā pusē, kas sakārtotas kārtīgi gar skrimšļa pavedieniem. Jūras zirgu žaunas notiek pēc šķietami nejauša plūksnojuma, iespējams, kā pielāgošanās modificētajai galvas struktūrai un samazinātai operulārajai atverei.
Lamellas
Neliels kāts, kura augšpusē ir audu sfēra, veido katru kušķi jūras zirdziņa žaunās. Šie saišķi ir lameles, specializēta epitēlija veids. Caur lamellēm iet blīvs asinsvadu tīkls, ļaujot skābeklim un oglekļa dioksīdam izkliedēties plānās membrānās starp jūras zirga asinsriti un apkārtējo ūdeni. Tas ļauj jūras zirgam uzņemt skābekli un atbrīvoties no oglekļa dioksīda.
Asins plūsmas virziens
Lamelēs asinis plūst caur kapilāru tīklu iepretim dabiskajai ūdens plūsmai no mutes līdz operulam. Šis izkārtojums, kas pazīstams kā pretstrāvas plūsma, palielina gāzes apmaiņas potenciālu, ļaujot jūras zirgam no ūdens iegūt maksimāli iespējamo skābekļa daudzumu.
Jūras zirga elpošana
Jūras zirgu elpošana notiek ar pasīvu difūziju. Pasīvā difūzija notiek, kad vielas pārvietojas pa membrānu no reģioniem ar zemu koncentrāciju uz reģioniem ar augstu koncentrāciju. Kad apkārtējā ūdenī ir vairāk skābekļa nekā jūras zirga asinīs, skābekļa molekulas dabiski pāriet no ūdens jūras zirdziņa asinīs. Līdzīgi oglekļa dioksīds no asinsrites izkliedējas apkārtējā ūdenī. Šis mehānisms ļauj jūrzirgam iegūt skābekli no apkārtējās vides un iznīcināt izplūdes gāzes.