Nước là môi trường hô hấp chủ yếu của cá và giáp xác. Oxy trước khi được cá hấp thu phải được hoà tan trong môi trường nước. Vì thế ngoài các chất khí hoà tan trong nước có liên quan trực tiếp đến hô hấp thì các nhân tố khác có liên quan đến sự hoà tan của oxy đều có ảnh hưởng đến hô hấp của cá.
1. Oxy
Oxy có trong nước do sự quang hợp của thực vật thuỷ sinh hoặc do không khí khuếch tán vào.
Oxy từ không khí khuếch tán vào nước yên tĩnh rất chậm. Theo một số nghiên cứu thấy rằng, trong điều kiện nhiệt độ nhất định, oxy từ mặt nước hồ hoà tan xuống tầng sâu 250 m phải mất 42 năm.
Nhờ có tác dụng của sóng gió và dòng đối lưu làm cho oxy hào tan ở tầng nước trên nhanh chóng chuyển xuống các tầng nước sâu.
Hàm lượng oxy trong nước thường được tính bằng các đơn vị: mgO2, mlO2, và áp suất riêng phần của oxy (PO2).
Sự hoà tan của oxy vào nước phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì sự bão hoà oxy của nước càng giảm.
Nhiệt độ (0C) Hàm lượng oxy trong nước (mg/l)
0 5 10 15 20 14,64 12,31 11,35 10,18 9,19
35 25
30 8,37 7,67
Như vậy, khi nhiệt độ thấp sẽ có lợi cho hô hấp của cá và động vật thuỷ sinh. Trong thực tế cá xứ lạnh cần nhiều oxy hơn cá xứ nóng.
Khi nhiệt độ tăng, cường độ trao đổi chất của cơ thể cá tăng, đòi hỏi nhiều oxy hơn. Nhưng lúc này độ bão hoà oxy của nước lại thấp, khả năng kết hợp với oxy của Hemoglobin sẽ giảm, do vậy cá rất nhạy cảm với nhiệt độ, nhất là cá biển.
2. Carbonic
CO2 hòa tan trong nước lớn hơn trong không khí. Trong không khí CO2 chỉ chiếm 0,04% thể tích. Trong điều kiện bình thường CO2 hoà tan trong nước là 0,3 cm3/l.
Trong thực tế lượng CO2 trong nước còn cao hơn nhiều, vì CO2 tồn tại trong nước dưới nhiều dạng khác nhau: dạng tự do, dạng muối cacbonat, và axit cacbonic.
Trong nước ngọt, nếu CO2 nhiều sẽ làm biến đổi lớn độ pH của nước làm ảnh hưởng đến hô hấp của cá.
Nước biển tuy hấp thụ CO2 nhiều hơn nước ngọt, nhưng độ pH của chúng lại tương đối ổn định, do trong nước biển có nhiều yếu tố có thể kết hợp với CO2.
Động thực vật thuỷ sinh và các chất hữu cơ trong vùng nước đều có ảnh hưởng đến hô hấp của cá
Hệ số hoà tan của CO2 trong nước lớn hơn 25 lần so với oxy trong điều kiện bình thường.