鱼类在水下呼吸凭借的是它们十分特殊的呼吸器官——鳃，一片片鲜红的鳃瓣藏在鳃盖下，鳃瓣上布满了纵横交错的鳃丝，鳃丝上满是微血管。因此，鱼类的鳃总是红色的。
鱼类的鳃引起了海洋生物学家极大的兴趣。经过认真观察，他们发现，鱼鳃的微血管是一种具有渗透性的薄膜，非常薄，这一薄膜有着非常奇妙的本领，水无法透过的薄膜，氧和二氧化碳却是非常容易地就能透过。正因如此，溶在海水中的氧气进入鱼鳃后，经过鳃丝的微血管进入到鱼的血管中。这便是鱼儿们呼吸的全过程。
鱼类正是有了这种独特的水下呼吸系统才能够在水中自由自在地遨游，科学家据此推测，要是人类具有这样的水下呼吸系统，那人类不也能尽情地遨游水下世界了吗？
1964年，在鱼鳃的启示下，美国科学家用硅酮橡胶薄膜成功地制成了“人工鳃”。这种薄膜仿造鱼鳃，造得极薄，溶解于水中的氧气能安然通过而水却被拒之“膜”外。“人工鳃”制成后，他们便拿老鼠做试验，结果老鼠在这个“人工鳃”帮助下足足在水中存活了18个小时之久。
“人工鳃”的试验成功只是向成功迈出的第一步，远未真正解决问题。因为水中的氧气含量仅相当于空气中的1／3，这点氧气对生活在空气中的人类来说，实在是“杯水车薪”，更何况这个“鳃”的渗透能力又十分有限。于是，人们只好把研究的注意力转向其他动物。
这样，有着高超的潜水技术的龙虱便进入了科学家们的视野。龙虱是陆生动物中一种体形较大的甲虫。科学家们在对其进行了长期的观察和研究后发现了其呼吸的奥秘。
龙虱是潜水能手，它们在潜水之前，先去捕捉一团空气，这样便形成一个“气囊”，它将其挟在翅鞘之下，然后下潜。这个“气囊”比蛙人身上背的氧气瓶更为方便实用。它相当于龙虱的呼吸调节器，它从里面把龙虱呼出的二氧化碳溶解到水中，然后又从这里滤取水中的氧气。
无独有偶，科学家们发现同龙虱一样的还有银蛛。银蛛在潜水前也去捕捉一团空气，形成一个气泡，用前足抱住，把头伸进气泡里呼吸，由此便能在水下自由地呼吸。
观察到的现象启发了人们，生物学家做过一个实验：只要能在水中营造一个空穴，水里的氧气和氮气便会慢慢地充满这一空间，最后就会达到与陆地上的空气相同的程度。有了这样的水下空穴，人和一切陆生动物都可以在这里自由自在地呼吸。龙虱正是以自己本身的构造解决了这个空穴问题。
科学家们最后想出了一个办法。他们利用“人工鳃”薄膜来制造一个空穴，一个供人呼吸的水下空气就这样人为地造出来了。他们把“人工鳃”的薄膜绷在一个空架上，从而形成了一个2平方米的水下空穴，然后把小动物放进去进行潜水试验。此办法被实验证明是十分有效的。因为，每分钟有10毫升左右的溶解氧通过每平方米的人工鳃，这足够小动物们呼吸的了。然而，人在静止状态下，每分钟最少要呼吸260毫升左右的氧，运动起来，需要的氧会更多，所以说，科学家想出来的这个办法尽管十分巧妙，但是对人类来说，差距还是相当大的。
除了“人工鳃”，人们又造出了“人工肺”。目前出现的“人工肺”就是英国科学家根据同一原理创造出来的，这个肺是用硅做成的薄膜。这个“人工肺”在医生给病人做手术时，用它代替肺来呼吸，通过这个“人工肺”，氧气直接进入血管。也许，这一成果经过适当改进之后，会对人类的潜水技术作出重大贡献。