แม้ว่าม้าน้ำอาจดูแตกต่างจากปลาประเภทอื่นมาก แต่ก็เป็นปลากระดูกชนิดหนึ่งที่มีท่าว่ายตั้งตรง ม้าน้ำอยู่ในกลุ่ม Actinopterygii เช่นเดียวกับปลาแซลมอน ปลาทูน่า และสายพันธุ์อื่นๆ ที่คุ้นเคย เช่นเดียวกับปลาเหล่านี้ ม้าน้ำดูดซับออกซิเจนจากน้ำโดยใช้เยื่อชั้นหนังกำพร้าที่ละเอียดอ่อนที่เรียกว่าเหงือก
The Operaculum
โครงสร้างกระดูกที่เรียกว่าเพอคิวลัม (operculum) ครอบคลุมเหงือกของปลาส่วนใหญ่ โดยปล่อยให้ช่องเปิดรูปพระจันทร์เสี้ยวอยู่ที่ด้านข้างของหัว ในม้าน้ำ โครงสร้างนี้ถูกลดขนาดให้เหลือช่องแคบที่ด้านหลังศีรษะ นัก Ichthyologists ไม่เข้าใจจุดประสงค์ของการดัดแปลงวิวัฒนาการนี้อย่างถ่องแท้ แต่เชื่อว่ามันเกี่ยวข้องกับจมูกที่มีลักษณะยาวของปลา
เหงือกกระจุก
เหงือกม้าน้ำมีโครงสร้างภายในที่โดดเด่นเช่นกัน โครงสร้างเหงือกทั่วไปของปลากระดูกมีสี่ส่วนโค้งของเหงือกในแต่ละด้าน จัดเรียงอย่างเป็นระเบียบตามเส้นเอ็นกระดูกอ่อน เหงือกม้าน้ำมีลักษณะเป็นกระจุกแบบสุ่ม อาจเป็นการปรับให้เข้ากับโครงสร้างศีรษะที่ดัดแปลงแล้วและการเปิดรูม่านตาลดลง
The Lamellae
ลำต้นเล็กๆ ที่มีเนื้อเยื่อเป็นทรงกลมประกอบขึ้นเป็นกระจุกภายในเหงือกของม้าน้ำ กระจุกเหล่านี้คือ lamellae ซึ่งเป็นเยื่อบุผิวชนิดพิเศษ เครือข่ายหลอดเลือดหนาแน่นไหลผ่านแผ่นเปลือกโลก ทำให้ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์กระจายไปทั่วเยื่อหุ้มบางๆ ระหว่างกระแสเลือดของม้าน้ำกับน้ำโดยรอบ ซึ่งช่วยให้ม้าน้ำรับออกซิเจนและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้
ทิศทางการไหลของเลือด
ภายในแผ่นเปลือกโลก เลือดจะไหลผ่านโครงข่ายของเส้นเลือดฝอยตรงข้ามกับการไหลของน้ำตามธรรมชาติจากปากไปยังเพอคิวลัม การจัดเรียงนี้เรียกว่ากระแสทวนกระแส การจัดเรียงนี้จะเพิ่มศักยภาพในการแลกเปลี่ยนก๊าซ ทำให้ม้าน้ำสามารถดึงออกซิเจนในปริมาณสูงสุดที่เป็นไปได้ออกจากน้ำ
การหายใจของม้าน้ำ
การหายใจของม้าน้ำเกิดขึ้นจากการแพร่แบบพาสซีฟ การแพร่กระจายแบบพาสซีฟเกิดขึ้นเมื่อสารเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง เมื่อมีออกซิเจนในน้ำโดยรอบมากกว่าในเลือดของม้าน้ำ โมเลกุลของออกซิเจนจะผ่านจากน้ำไปสู่กระแสเลือดของม้าน้ำโดยธรรมชาติ ในทำนองเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์จะกระจายจากกระแสเลือดไปยังน้ำโดยรอบ กลไกนี้ช่วยให้ม้าน้ำสามารถดึงออกซิเจนออกจากสิ่งแวดล้อมและกำจัดก๊าซเสีย