สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมและนก จัดเป็นสัตว์เพียง 2 กลุ่มเท่านั้นที่เรียกว่าสัตว์เลือดอุ่น (warm-blooded) ซึ่งมีความแตกต่างจากสัตว์ชนิดอื่น ๆ ที่เรียกว่าสัตว์เลือดเย็น (cold-blooded) โดยสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมนั้นจะมีอุณหภูมิร่างกายที่คงที่ อุณหภูมิภายในร่างกายจะอุ่นกว่าอุณหภูมิภายนอกร่างกายเสมอ แต่สัตว์เลือดเย็น ก็ไม่จำเป็นที่จะต้องมีเลือดที่เย็นเสมอไป ปลาที่อาศัยในเขตร้อน แมลงและสัตว์เลื้อยคลานต่างก็มีการพึ่งแสงแดดเพื่อเป็นการรักษาอุณหภูมิของร่างกายเช่นกัน และเป็นการช่วยรักษาอุณหภูมิของร่ายกายให้เท่าหรือเกือบเท่ากับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมทั่วไป

แต่ในทางกลับกัน สัตว์เลือดอุ่นที่มีการจำศีลในตลอดช่วงระยะเวลาของฤดูหนาว จะมีอุณหภูมิของร่างกายที่ลดลงจนเกือบถึงจุดเยือกแข็งของน้ำ ซึ่งเป็นข้อโต้แย้งกันของนักสัตววิทยาที่ความหมายของสัตว์เลือดอุ่นและสัตว์เลือดเย็น ยังมีความหมายที่ไม่ชัดเจนมากนัก แต่ก็ยังเป็นคำเรียกที่นิยมใช้เรียกกันในปัจจุบัน[10]

สัตว์ที่จัดอยู่ในประเภทโฮมิโอเธอร์มิค (homeothermic) ได้แก่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมและนก ซึ่งจะมีอุณหภูมิของร่างกายที่คงที่ ส่วนสัตว์ที่จัดอยู่ในประเภทพอยคิโลเธอร์มิค (poikilothermic) หมายถึงสัตว์ชนิดอื่น ๆ ซึ่งจะมีการปรับเปลี่ยนอุณหภูมิของร่างกายตามสภาพของภูมิอากาศและสิ่งแวดล้อม แต่ก็ยังมีความสับสนในเรื่องการปรับตัวตามสภาพภูมิอากาศ เช่น ปลาจัดเป็นสัตว์ประเภทพอยคิโลเธอร์มิค แต่สำหรับปลาที่อาศัยอยู่ในแถบท้องทะเลที่มีความลึกมาก ๆ จะอยู่ในสภาพภูมิอากาศที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากนัก ทำให้ปลาในท้องทะเลลึกมีอุณหภูมิของร่างกายที่คงที่ หรืออาจจะเรียกได้ว่าเป็นสัตว์ที่จัดอยู่ในประเภทของโฮมิโอเธอร์มิคด้วยเช่นกัน

แต่สำหรับนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมหลายชนิด ที่มีการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิร่างกายในช่วงระยะเวลากลางวันและกลางคืน หรือตลอดฤดูการจำศีลก็อาจจะจัดให้อยู่ในประเภทพอยคิโลเธอร์มิคก็ได้ จากความสับสนในการจัดประเภทสัตว์นี้ ทำให้นักสัตววิทยาและนักชีววิทยานิยมเรียกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมและนก ว่าเป็นสัตว์เลือดอุ่นหรือจัดอยู่ในประเภทโฮมิโอเธอร์มิค คือมีการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ โดยการอาศัยความร้อนที่เกิดจากเมทาโบลิซึมภายในร่างกาย

สำหรับกระบวนการในการรักษาอุณหภูมิรางกายให้คงที่นั้น กระบวนการทางชีวเคมีและส่วนของระบบประสาท จะเข้ามามีบทบาทเกี่ยวข้องเป็นอย่างมาก กระบวนการนี้จะช่วยทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความปราดเปรียว ว่องไวในฤดูหนาว รวมถึงมีพฤติกรรมที่สัตว์ชนิดอื่น ๆ ทำไม่ได้ ตามปกติอุณหภูมิร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมจะอยู่ระหว่าง 36 - 38 องศาเซลเซียส แต่สำหรับนกจะอยู่ที่ประมาณ 40 - 42 องศาเซลเซียส การรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ เป็นการทำให้ความร้อนที่สร้างขึ้นภายในร่างกาย กับความร้อนที่สูญเสียไปอยู่ในสภาวะที่สมดุล[10]

ความร้อนภายในร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม เกิดจากเมทาโบลิซึมที่ประกอบไปด้วยออกซิไดร์อาหาร กระบวนการเมโทบาลิซึมภายในเซลล์จะมีการหดตัวของกล้ามเนื้อ ความร้อนจะสูญเสียไปโดยการถ่ายเทไปยังที่เย็นกว่า โดยการระเหยของน้ำ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมสามารถควบคุมกระบวนการทั้ง 2 กระบวนการคือ สร้างและระบายความร้อน เมื่อร่างกายเริ่มเย็นก็จะเพิ่มความร้อนด้วยการทำงานของกล้ามเนื้อ และลดการสูญเสียความร้อนด้วยการเพิ่มฉนวนความร้อน เมื่อร่างกายเริ่มอุ่นหรือร้อนเกินไป ก็จะลดการสร้างความร้อนและเพิ่มการระบายความร้อนออกจากร่างกายแทน

การปรับตัวในสภาพอากาศร้อน

สภาพภูมิอากาศที่ร้อนเช่นทะเลทราย จัดเป็นเขตพื้นที่ที่มีความรุนแรงของสภาพภูมิอากาศที่สูงมาก คือในเวลากลางวันอากาศจะร้อนจัด แต่ในเวลากลางคืนจะเย็นจัดเช่นกัน พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นพื้นที่แห้งแล้งเต็มไปด้วยทราย มีความขาดแคลนแหล่งน้ำ มีพืชและพืชที่คลุมดินขึ้นในทะเลทราย แต่ก็ยังมีสัตว์บางชนิดสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมขนาดเล็ก โดยเฉพาะสัตว์ฟันแทะในแถบทะเลทราย จะใช้วิธีการหลบซ่อนอยู่ตามโพรงใต้ดินในเวลากลางวัน และออกหากินในเวลากลางคืน

การฝังตัวเองและการหลบซ่อนตามโพรงใต้ดินในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิในทะเลทราย รวมทั้งมีความชื้นสูง จะช่วยทำให้การสูญเสียน้ำภายในร่างกายน้อยลง และมีการทดแทนน้ำจากอาหารที่กินหรือน้ำดื่มในทะเลทรายบริเวณโอเอซิส และยังมีน้ำที่เกิดจากกระบวนการเมทาโบลิซึมภายในเซลล์อีกด้วย ซึ่งมีความสำคัญแก่สัตว์ที่อาศัยในแถบทะเลทราย ที่หาน้ำดื่มเพื่อดับกระหายได้ยาก สัตว์ที่อาศัยในแถบทะเลทรายบางชนิด เช่น หนูจิงโจ้และกระรอกดินในสหรัฐอเมริกา สามารถเปลี่ยนแปลงน้ำที่ต้องการจากอาหารแห้ง ทำให้ไม่จำเป็นที่จะต้องดื่มน้ำสัตว์ที่มีเท้าเป็นกีบขนาดใหญ่ ที่อาศัยในทะเลทรายคืออูฐและกวางแอนทีโลปในทวีปแอฟริกา 3 ชนิดได้แก่ กาเซลล์ โอริกซ์และอีแลนด์ จะมีการปรับตัวหลายอย่าง เพื่อให้สามารถทนต่อความร้อนของทะเลทราย และเป็นการป้องกันการระเหยของน้ำออกจากร่างกาย อีแลนด์จะมีกลไกสำคัญในการควบคุมการระเหยของน้ำ แต่ในขณะเดียวกันก็จะมีกลไกสำหรับป้องกันไม่ให้ร่ายกายมีความร้อนมากจนเกินไป โดยขนสีขาวที่ปกคลุมร่างกายจะเปลี่ยนเป็นสีที่ซีดจางและเป็นมัน เพื่อสะท้อนความร้อนจากแสงอาทิตย์กลับไป

ในขณะเดียวกันขนที่ปกคลุมร่างกายก็จะเป็นฉนวนอย่างดี ในการเก็บกักความร้อนเอาไว้ภายในร่างกาย การระบายความร้อนจะเกิดขึ้นจากบริเวณด้านท้องใต้ล่างที่มีขนปกคลุมเพียงบาง ๆ เนื้อเยื่อไขมันของอีแลนด์จะมารวมกันอยู่ที่ปุ่มบริเวณด้านหลังเพียงด้านเดียว แทนที่จะกระจายไปทั่วร่างกาย ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนออกมาจากร่างกายได้ อีแลนด์ไม่มีการระเหยของน้ำซึ่งเป็นกลไกที่ทำให้ร่างกายเย็นลงในสภาพภูมิอากาศที่ร้อนจัดในทะเลทราย แต่จะใช้วิธีการปล่อยให้อุณหภูมิของร่างกายลดลงในเวลากลางคืน ที่อากาศเปลี่ยนจากร้อนจัดเป็นเย็นจัดแทน แล้วค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิของร่างกายในเวลากลางวัน และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึง 41 องศาเซลเซียส อีแลนด์จะใช้วิธีการระเหยน้ำด้วยการแลบลิ้นการรักษาน้ำในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่อาศัยในแถบทะเลทราย คือการมีปัสสาวะที่เข้มข้นและมีอุจาระที่แห้ง อูฐ กาเซลล์จะมีพฤติกรรมการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายคล้ายคลึงกับอีแลนด์ แต่อูฐจะสามารถปรับตัวในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้ดีที่สุด ปกติอุณหภูมิของร่างกายจะอยู่ที่ 36 - 38 องศาเซลเซียส ในฤดูร้อนร่างกายจะมีการเปลี่ยนแปลงมาก อุณหภูมิจะลดลงมาอยู่ที่ 34 - 35 องศาเซลเซียสแทน และจะควบคุมให้ไม่เกิน 40 องศาเซลเซียส แต่ถ้าอุณหภูมิสูงมากกว่านี้ จะใช้วิธีการระบายความร้อนด้วยการหลั่งเหงื่อ และจะระยายความร้อนทั้งหมดในตอนกลางคืนที่มีอากาศหนาวเย็น

การปรับตัวในสภาพอากาศหนาวเย็น

สภาพอากาศโดยทั่วไปในแถบขั้วโลก จะมีอากาศที่หนาวถึงหนาวจัด ทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่อาศัยในแถบขั้วโลก ต้องมีกลไกในการรักษาอุณหภูมิภายในร่างกายให้อบอุ่น โดยมีวิธีการ 2 อย่างคือลดการถ่ายเทอุณหภูมิของร่างกาย คือลดการสูญเสียความร้อนด้วยการพัฒนาฉนวน สำหรับปิดกั้นการถ่ายเทความร้อน และผลิตความร้อนเพื่อให้ร่างกายมีอุณหภูมิเพิ่มมากขึ้น ขนหนาที่ขึ้นปกคลุมร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในแถบขั้วโลก จะเป็นฉนวนป้องกันความร้อนได้เป็นอย่างดี สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมทุกชนิดจะมีขนปกคลุมร่างกายที่ยาวในฤดูหนาว บริเวณขนชั้นล่างจะทำหน้าที่เป็นฉนวนสำหรับกันความร้อนให้แก่ร่างกาย ในขณะที่บริเวณขนชั้นนอกจะทำหน้าที่ป้องกันผิวหนังจากความหนาวเย็น

บริเวณส่วนปลายสุดของร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในแถบขั้วโลก เช่น ใบหู ปลายจมูก ปลายเท้าและปลายหาง จะมีฉนวนสำหรับปิดกั้น จึงทำให้มีการสูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้มีการพัฒนาและป้องกันการสูญเสียความร้อนของร่างกาย ด้วยการปล่อยให้ปลายของอวัยวะเหล่านี้มีความเย็นลงจนเกือบถึงจุดเยือกแข็ง การลดอุณหภูมิของร่างกายทำได้ด้วยการลดการไหลเวียนของเสือดในบริเวณที่สัมผัสกับความหนาวเย็น และเส้นเลือดที่นำเอาเลือดอุ่นไปยังบริเวณขา จะมีการถ่ายเทความร้อนจากเส้นเลือดแดงไปยังเส้นเลือดดำ เพื่อเป็นการนำเอาเลือดอุ่นกลับไปยังแกนกลางของลำตัว

การถ่ายเทความร้อนจากเส้นเลือด จะเกิดขึ้นได้ในสภาพภูมิอากาศที่ต่ำ อุณหภูมิบริเวณปลายเท้าของสุนัขจิ้งจอกที่อาศัยในแถบขั้วโลกและกวางเรนเดียร์ จะอยู่เหนือจุดเยือกแข็งเพียงเล็กน้อย และที่ฝ่าเท้าและกีบเท้าอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส ในขณะเดียวกันที่บริเวณแกนกลางของลำตัว จะมีอุณหภูมิประมาณ 38 องศาเซลเซียส

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม สามารถผลิตความร้อนให้แก่ร่างกายด้วยการเพิ่มการทำงานของกล้ามเนื้อ เช่นการออกกำลังกายหรือการสั่นสะเทือนของอวัยวะ มนุษย์สามารถเพิ้มความร้อนให้แก่ร่างกายได้ถึง 18 เท่าด้วยการสั่นมือและเท้าอย่างรุนแรง แต่ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแรงสั่นสะเทือนของแต่ละคนด้วย แต่สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในแถบขั้วโลก เมื่อต้องใช้ชีวิตท่ามกลางอุณหภูมิที่หนาวจัดจนถึงขีดสุด จะมีแหล่งพลังงานความร้อนอื่น ๆ มาเสริมให้แก่ร่างกาย คือการเพิ่มออกซิเดชันของอาหาร โดยเฉพาะไขมันที่เก็บสะสมเอาไว้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความร้อนให้แก่ร่างกายโดยไม่ต้องอาศัยการสั่นสะเทือน

สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมขนาดเล็ก เช่นเลมมิง หนูท้องนา จะมีการเผชิญหน้ากับสภาพภูมิอากาศที่หนาวจัดด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมขนาดเล็กจะไม่มีฉนวนป้องกันร่างกายที่ดีเหมือนกันสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมขนาดใหญ่ ทำให้ต้องมีการฉนวนโดยการขุดดินเพื่อทำเป็นโพรงทางเดินใต้ดิน ซึ่งจะมีอุณหภูมิต่ำประมาณ -5 องศาเซลเซียส แต่อุณหภูมิก็ยังสูงกว่าอุณภูมิภายนอก ซึ่งอาจจะมีความเย็นได้ถึง -50 องศาเซลเซียส โดยมีหิมะเป็นฉนวนป้องกันในการถ่ายเทความร้อน เช่นเดียวกับขนที่ปกคลุมร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมขนาดใหญ่ การอยู่ภายใต้หิมะจะเป็นลักษณะหนึ่งของการป้องกันตัวเองต่อสภาพอากาศที่หนาวเย็น สำหรับสัตว์น้ำที่อาศัยในมหาสมุทรเช่นวาฬและโลมา ซึ่งไม่มีขนปกคลุมร่างกาย แต่จะมีชั้นไขมันที่หนาเป็นฉนวนห่อหุ้มตัวเอาไว้ เพื่อป้องกันความหนาวเย็น