Chociaż koniki morskie mogą wyglądać zupełnie inaczej niż inne gatunki ryb, są po prostu rodzajem ryb kostnych z wyprostowaną postawą pływającą. Koniki morskie należą do tej samej klasy, Actinopterygii, co łosoś, tuńczyk i inne znane gatunki. Podobnie jak te ryby, koniki morskie absorbują tlen z wody za pomocą delikatnych błon naskórkowych zwanych skrzela.
Operkulum
Struktura kostna znana jako wieczko pokrywa skrzela większości gatunków ryb, pozostawiając po bokach głowy otwory w kształcie półksiężyca. U konika morskiego struktura ta sprowadza się do wąskiego otworu znajdującego się z tyłu głowy. Ichtiolodzy nie do końca rozumieją cel tej ewolucyjnej modyfikacji, ale uważają, że jest ona związana z charakterystycznym wydłużonym pyskiem ryby.
Czernica Skrzela
Skrzela konika morskiego mają również charakterystyczną strukturę wewnętrzną. Wspólna struktura skrzelowa u ryb kostnych obejmuje cztery łuki skrzelowe z każdej strony, ułożone w uporządkowany sposób wzdłuż włókien chrzęstnych. Skrzela konika morskiego występują w pozornie przypadkowym wzorze czubkowym, prawdopodobnie jako adaptacja do zmodyfikowanej struktury głowy i zmniejszonego otwarcia wieczkowego.
Lamele
Mała łodyga zwieńczona kulką tkanki tworzy każdą kępkę w skrzelach konika morskiego. Te kępki to blaszki, rodzaj wyspecjalizowanego nabłonka. Przez lamele przebiega gęsta sieć naczyń krwionośnych, umożliwiając dyfuzję tlenu i dwutlenku węgla przez cienkie błony między krwiobiegiem konika morskiego a otaczającą wodą. Dzięki temu konik morski pobiera tlen i pozbywa się dwutlenku węgla.
Kierunek przepływu krwi
W blaszkach krew przepływa przez sieć naczyń włosowatych naprzeciw naturalnego przepływu wody z ust do wieczka. Znany jako przepływ przeciwprądowy, układ ten zwiększa potencjał wymiany gazowej, umożliwiając konikowi morskiemu wydobycie maksymalnej możliwej ilości tlenu z wody.
Oddychanie konika morskiego
Oddychanie konika morskiego odbywa się poprzez pasywną dyfuzję. Dyfuzja pasywna występuje, gdy substancje przemieszczają się przez błonę z obszarów o niskim stężeniu do obszarów o wysokim stężeniu. Kiedy w otaczającej wodzie jest więcej tlenu niż we krwi konika morskiego, cząsteczki tlenu w naturalny sposób przejdą z wody do krwioobiegu konika morskiego. Podobnie dwutlenek węgla dyfunduje z krwiobiegu do otaczającej wody. Mechanizm ten umożliwia konikom morskim wydobywanie tlenu z otoczenia i usuwanie gazów odlotowych.