De diffusie van zuurstof uit het water naar het bloed wordt aangedreven door het verschil in zuurstofconcentratie tussen de twee omgevingen. De zuurstofconcentratie is hoger in het water dan in het bloed, dus zuurstofmoleculen zullen op natuurlijke wijze van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie bewegen. Dit proces wordt vergemakkelijkt door de aanwezigheid van gespecialiseerde structuren in de kieuwen van waterdieren, zoals lamellen, die het beschikbare oppervlak voor gasuitwisseling vergroten.