สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น อะมีบา พารามีเซียม เซลล์จะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่เป็นน้ำอยู่ตลอดเวลาจึงมีการแลกเปลี่ยนแก๊สกับสิ่งแวดล้อมโดยตรงโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
สัตว์หลายเซลล์ขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในน้ำ และยังไม่มีระบบหมุนเวียนเลือด เช่น ฟองน้ำ ไฮดรา และหนอนตัวแบน เซลล์แต่ละเซลล์จะแลกเปลี่ยนแก๊สผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรงเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว