沙蠶（多毛綱環節動物）沒有像魚那樣的鰓，但它們在水下生活得非常好。它們的呼吸機制主要依賴于高度特化的皮膚（表皮）和疣足（parapodia），通過一種稱為皮膚呼吸或體表呼吸的方式來進行氣體交換。以下是其工作原理和關鍵適應機制：
薄而透氣的表皮：
- 沙蠶的皮膚非常薄，特別是表皮層。
- 表皮細胞富含毛細血管網絡，這些微小的血管非常靠近皮膚表面。
- 這種結構使得溶解在水中的氧氣（O?）能夠非常容易地通過擴散作用穿過薄薄的表皮細胞層，直接進入血液中。
- 同時，血液中代謝產生的二氧化碳（CO?）也通過擴散作用，穿過表皮細胞層釋放到周圍的水中。
巨大的體表面積：
- 沙蠶的身體呈長而分節的蠕蟲狀。這種形態本身就提供了相對較大的體表面積。
- 更重要的是，沙蠶身體兩側幾乎每個體節都長有一對疣足。疣足是肉質的葉狀或槳狀附肢。
- 疣足極大地增加了沙蠶與周圍水環境接觸的表面積，為氣體交換提供了廣闊的平臺。疣足表面同樣覆蓋著薄表皮和豐富的毛細血管。
保持表皮濕潤和清潔：
- 皮膚呼吸有效的前提是表皮必須保持濕潤，因為氣體交換需要溶解在水膜中才能進行。沙蠶生活在水中，這自然滿足了濕潤條件。
- 沙蠶會分泌粘液覆蓋體表，這有助于保持水分，保護皮膚，并可能幫助清除可能堵塞氣體交換的碎屑。
- 沙蠶經常活動（蠕動、游泳），這有助于攪動周圍的水，帶來新鮮的含氧水沖刷體表，并帶走積累的二氧化碳，避免在體表形成靜止的、低氧的“邊界層”。
高效的循環系統：
- 沙蠶擁有一個封閉的循環系統，包括背血管（主要搏動泵血）和腹血管。
- 血液在疣足和體壁的毛細血管床中流動緩慢，這為氧氣充分擴散進入血液提供了足夠的時間。
- 許多沙蠶的血液中含有血紅蛋白（一種含鐵的呼吸色素），使血液呈現紅色。血紅蛋白能高效地與氧氣結合（在氧氣濃度高的地方）和釋放（在氧氣濃度低的地方），大大增強了血液的攜氧能力。這對于生活在可能缺氧的沉積物環境（如泥灘、沙底）中的沙蠶尤其重要。
行為的輔助作用：
- 沙蠶的活動（如挖掘洞穴、在底質表面爬行、游泳）有助于促進水在其體表流動，持續更新氣體交換界面。
- 一些穴居沙蠶可能會通過身體蠕動在洞穴內制造水流。
總結來說，沙蠶的水下呼吸機制是：
溶解在水中的氧氣 → 擴散通過濕潤、菲薄的表皮和疣足表面 → 進入緊貼表皮的毛細血管血液中 → 與血液中的血紅蛋白結合 → 通過循環系統輸送到全身組織。同時，組織產生的二氧化碳 → 擴散進入血液 → 運輸回體表毛細血管 → 擴散通過表皮 → 釋放到周圍水中。
這種依賴體表（包括高度特化的疣足）進行氣體交換的方式，是多毛綱環節動物（包括沙蠶）適應水生環境的關鍵特征之一。它不需要專門的鰓結構，而是充分利用了身體形態（長、分節、有疣足）、皮膚結構（薄、血管豐富）和生理機制（含血紅蛋白的血液）的協同作用。
