Termoregulacja polega na regulacji temperatury ciała przez żywy organizm. Umożliwia utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej organizmu, niezależnej od temperatury otoczenia. Zwierzęta, które taką zdolność posiadają, określane są jako stałocieplne. Odznaczają się wysokim tempem metabolizmu. Należą do nich ptaki i ssaki. Zwierzęta zmiennocieplne nie potrafią tak sprawnie regulować temperatury, stąd jest ona uzależniona od temperatury otoczenia. Odznaczają się niskim tempem metabolizmu. Należą do nich bezkręgowce, ryby, płazy, gady. Istnieją też zwierzęta przemiennocieplne, mające właściwości zwierząt stało i zmiennocieplnych. Są to m.in. zwierzęta, u których występuje hibernacja (sen zimowy) lub estywacja (sen letni).
Zwierzęta można też podzielić na ektotermy i endotermy. Zwierzęta ektotermiczne dla podwyższenia temperatury ciała wykorzystują ciepło z otoczenia, dla endotermicznych źródłem ciepła są przemiany metaboliczne zachodzące w ich organizmie.
Mechanizmy termoregulacyjne dzielą się na behawioralne i autonomiczne. Mechanizmy behawioralne polegają na różnych formach zachowania się zwierząt. Mechanizmy autonomiczne związane są z właściwościami anatomiczno-fizjologicznymi. U ektotermów występują głównie mechanizmy behawioralne, choć niekiedy pojawiają się też pewne mechanizmy autonomiczne. U endotermów regulacja temperatury odbywa się głównie za pośrednictwem mechanizmów autonomicznych, choć występują też mechanizmy behawioralne.
Do mechanizmów behawioralnych regulacji temperatury należy:
– unikanie miejsc o nieodpowiedniej temperaturze;
– nagrzewanie ciała lub chłodzenie dzięki przebywaniu w określonych miejscach, w czym pomocne może być przyjmowanie odpowiedniej postawy ciała, np. ustawianie się w kierunku słońca (np. jaszczurki, węże, owady), unoszenie tułowia lub odwrotnie – kulenie się;
– termoregulacja socjalna – gromadzenie się w grupy (np. mrówki w mrowisku, pingwiny).
Do mechanizmów autonomicznych należy:
– mechanizm przeciwprądowych wymienników ciepła, polegający na przekazywaniu ciepła między biegnącymi obok siebie naczyniami krwionośnymi, w których w jednym kierunku płynie krew, oziębiona z powierzchniowych części ciała, a w drugim krew ogrzana wewnątrz organizmu (np. u niektórych ryb, ptaków i ssaków);
– mechanizm naczynioruchowy – zwężanie lub rozszerzanie naczyń krwionośnych w zależności od temperatury;
– termogeneza bezdrżeniowa – zwiększenie metabolizmu pod wpływem hormonów, co powoduje wzrost wytwarzania ciepła (głównie u ptaków i ssaków), np. u ssaków w brunatnej tkance tłuszczowej ciepło wytwarzane jest kosztem zmniejszenia syntezy ATP w utlenianiu komórkowym, dzięki „rozprzężeniu” metabolizmu przez białka termogeniny;
– termogeneza drżeniowa – wywołanie drżenia mięśni;
– obecność warstw termoregulacyjnych (włosy, pióra, komórki tłuszczowe w tkance podskórnej);
– stroszenie piór i sierści (u ptaków i ssaków);
– zianie (niektóre gady, ptaki i ssaki) i pocenie się (ssaki);
– zmiana barwy skóry z ciemnej na jasną przy podwyższeniu temperatury (jaszczurki);
– ruch.
Wytwarzanie ciepła w organizmie odbywa się przede wszystkim w przemianach metabolicznych zachodzących w różnych narządach (zwłaszcza w wątrobie i mózgu) oraz podczas pracy mięśni. Ośrodek termoregulacji znajduje się w podwzgórzu, natomiast w skórze i narządach wewnętrznych znajdują się termoreceptory – ciepła i zimna.
Z termoregulacją związane jest zjawisko gorączki, które występuje często jako reakcja obronna organizmu na różne czynniki patogenne.