In Winterstarre, auch Kältestarre genannt, fallen Tiere, deren Körpertemperatur direkt von der Außentemperatur abhängig ist. Um nicht zu erfrieren müssen sie geschützte Bereiche aufsuchen, die frostfrei bleiben oder sich durch „Frostschutzmittel wie bestimmte Eiweißmoleküle, Glycerin und Glucose vor dem Zelltod schützen. Die Kältestarre setzt bei Erreichen bestimmter (Mindest)-Temperaturen ein. Auch wenn wie beim Winterschlaf die Kö rperfunktionen nahezu auf Null gesetzt sind, ist die Winterstarre nicht mit dem Winterschlaf mancher Säugetiere zu verwechseln!
Tiere die in Winterstarrre gefallen sind, sind nicht weckbar und haben die Augen geöffnet

Die wechselwarme Tiere, die in Kältestarre fallen, müssen also im Vergleich zu den echten Winterschläfern frostsichere Verstecke aufsuchen, denn der Mechanismus des Aufwachens und Aufheizens bei zu niedrigen Außentemperaturen existiert bei ihnen nicht. Wird es in ihrem Versteck also drastisch zu kalt, droht ihnen der sichere Erfrierungstod.

Obwohl nur die wenigsten Insekten den Winter überleben, haben sie einige Tricks entwickelt, um durch die kalte Jahreszeit zu kommen. Manche Insekten produzieren zum Beispiel Eiweißmoleküle, die das Wachstum von Eiskristallen steuern und verzögern. Diese Moleküle arbeiten als ein Schutzschild und wehren die Kälte ab. Bei manchen Arten, z.B den Wespen sterben die meisten Arbeiterinnen schon vor Wintereinbruch, nur die Königin überlebt in einer geschützten Stelle in der Winterstarre. Im Frühjahr beginnt sie dann alleine, ein neues Nest mit einem völlig neuen Volk aufzubauen. Libellen überleben bis auf die Winterlibelle in den kalten Monaten als Larven in nicht gefrorenem Wasser. Die Winterlibelle verbringt die kalte Jahreszeit unter Rinden oder im Heidekraut. Schon bei den ersten warmen Sonnenstrahlen des Jahres verlässt sie ihr Winterdomizil - jeweils nur kurzzeitig. Ähnlich ist es bei den Schmetterlingen, wobei der Zitronenfalter eine Ausnahme bildet. Er überwintert nicht wie seine Artgenossen in Larvenform, sondern hält sich fertig entwickelt in Scheunen, Dachböden oder auch Fensterläden auf. Die fleißigen Ameisen verbringen die kalten Monate übrigens ganz faul als Ei oder Larve in einer "Überwinterungstraube.

Bienen verbringen den Winter in ihrem Bienenstock. Zu einem Bienenvolk gehören in dieser Zeit einige tausend Arbeiterinnen und eine Königin. Im Sommer werden die Arbeiterinnen nur 6 Wochen alt, im Winter jedoch leben sie 6 Monate lang. Das ist für alle sehr wichtig. Die Bienen kriechen in der kalten Zeit in ihrem Stock ganz eng zusammen. Eine hält sich an der anderen fest und bewegt ihre Flugmuskeln. So entsteht eine so genannte Wintertraube. Durch die körperliche Anstrengung wird die Wärmeabstrahlung der Bienen noch erhöht. So wird es im Inneren der Traube bis zu 30 Grad Celsius warm. Im Innneren der Traube sitzt die Königin. Die soll nämlich auf jeden Fall überleben. Die Arbeiterinnen wechseln ihre Plätze von Zeit zu Zeit. So kommt jede mal nach innen, und für kurze Zeit kann man es auch am kalten Rand der Traube aushalten. Marienkäfer suchen sich einen geschützten Ort unter Laub, Moos, Holz oder Steinen. Sie haben in ihrem Körper eine Flüssigkeit, die dafür sorgt, dass sie auch bei Frost nicht zerplatzen, ein eingebautes Frostschutzmittel sozusagen. So können sie Temperaturen bis zu minus 15 Grad Celsius aushalten. Marienkäfer überwintern in großen Gruppen an geschützten Stellen. So können sie im Frühjahr ohne langes Suchen einen Partner finden, was Kraft und Energie spart. Im Winter leben sie von Fett und anderen Stoffen, die sie in ihrem Körper angesammelt haben. Die meisten Schmetterlinge sterben, bevor der Winter beginnt. Einige Arten jedoch überwintern als voll ausgewachsene Insekten, z. B. der Zitronenfalter und das Tagpfauenauge. Sie verstecken sich in hohlen Bäumen oder in den Bauten und Höhlen anderer Tiere und verharren dort regungslos. Von den meisten Arten überwintern aber nur Raupen, Puppen oder sogar nur die Eier. Man findet sie in kleinen Ritzen, in hohlen Stängeln von Pflanzen oder an einen Baum oder an eine Hauswand geklebt.

Fische passen ihre Körpertemperatur der Temperatur des Wassers an. Wenn das Wasser warm ist, ist auch der Körper des Fisches warm. Wenn das Wasser kälter wird, nimmt auch die Körpertemperatur des Fisches ab. Forellen und andere Fische bewegen sich im Winter möglichst wenig. Sie halten sich in der Tiefe der Gewässer auf. Außerdem bewegen sich die Fische im Winter nur so viel wie nötig, um Energie zu sparen. Im Herbst haben sie etwas Fett angesetzt, von dem sie jetzt zehren. Sie halten sich in der kalten Jahreszeit in der Tiefe der Gewässer auf und warten auf den Frühling. Die Schleie z. B. hält sogar einen Winterschlaf im Schlamm.

Regenwürmer rollen sich spiralförmig so tief wie möglich unter der Erde zusammen, damit sie nicht so leicht vom Frost überrascht werden können.

Schlangen sind wechselwarme Reptilien, ihre Körpertemperatur ist von der Umgebungstemperatur abhängig. Damit die Schlangen im Winter nicht "einfrieren" (=Zelltod),suchen sie im Oktober ihre Winterquartiere wie frostfreie Höhlen,hohle Baumstümpfe, Laub- oder Erdhöhlen auf, manchmal nutzen auch mehrere Tiere nebeneinander die noch vorhandene Körperwärme. Im März/April lösen die höheren Temperaturen und das Mehr an Tageslicht das Ende der Winterstarre aus.

Der Großteil der Kröten wandert im Herbst zu ihren Winterquartieren zurück. Wenn die Lufttemperatur unter 10°C sinkt, verfallen die Kröten in die Winterstarre. Während sich die heimischen Frösche vorwiegend im Bodenschlamm der Teiche eingraben, suchen Erdkröten und Teichmolche unter feuchten Totholz oder Laub Schutz vor Frost. Auch Feuersalamander und Reptilien wie Blindschleichen und Eidechsen überdauern den Winter in frostgeschützten Bodenverstecken oder tiefen Erdhöhlen, oft in großer Anzahl steif und starr übereinander liegend. Würde strenger Frost die Verstecke dieser Tiere erreichen, käme es zum Kältetod.

An einer windgeschützten, mit Vegetation bedeckten Stelle gräbt die Weinbergschnecke ihr eigenes Winterversteck. Dazu baut sie mit drehenden Bewegungen ein Loch (so wie man mit einem Bohrer ein Loch bohrt), um dort zu überwintern. Von der Oberfläche zieht sie noch Pflanzenteile in ihr Versteck, um es noch weiter zu isolieren. Am Schluss wird die Winterhöhle von innen mit Erde verschlossen. Ist das alles geschafft, sondert sie aus speziellen Drüsen ein kalkhaltiges Sekret aus, das an der Luft zu einem harten Deckel, dem Epiphragma, erstarrt, und die Schalenmündung verschließt. Dieser Mündungsverschluss ist aber nicht luftdicht, da sonst die Schnecke während des Winters ersticken würde. Im Inneren der Schale zieht sich die Schnecke nun weiter zurück und atmet dabei Luft aus der Mantelhöhle aus. Dadurch entsteht ein Luftpolster, das sich zwischen die Schnecke und ihren Deckel legt und für eine weitere Isolierung sorgt. Oft legt die Schnecke auch mehrere Luftpolster hintereinander an, die durch Schleimmembranen voneinander getrennt sind. In ihrer Winterhöhle, die Schalenmündung durch den Deckel verschlossen und die Schale durch Luftpolster weiter isoliert, können die frostigen Temperaturen des Winters der Weinbergschnecke nur wenig anhaben und Temperaturen von -40°C überleben. Zu Beginn der Überwinterung scheidet die Schnecke alles überflüssige Wasser aus dem Körper aus, denn je weniger Wasser sich in den Zellzwischenräumen befindet, desto weniger leicht bilden sich Eiskristalle, die das Gewebe beschädigen. Die Schnecke bildet auch eine Art eigenen Frostschutz in Form bestimmter Moleküle. Wenn der durch den geringeren Wasseranteil höher konzentriert ist, so ist auch das ein besserer Schutz. Um den Energieverbrauch während der Kältestarre möglichst gering zu halten, werden alle überflüssigen Körperfunktionen der Schnecke reduziert. So sinkt die Herzschlagfrequenz auf einen Bruchteil des Aktivwertes (von 36 Schlägen pro Minute bei einer aktiven Schnecke auf 3 - 4 während der Kältestarre), so dass der Sauerstoffverbrauch einer überwinternden Schnecke nur noch 2% dessen einer aktiven Schnecke beträgt. Die Ausscheidungen findet auch während der Überwinterung in der Niere der Weinbergschnecke weiter statt. Die dabei entstehende Harnsäure wird jedoch im Nierengewebe gespeichert und erst nach dem Erwachen mit der Zeit ausgeschieden. Die zunehmende Temperatur und Feuchtigkeit im Frühjahr sorgen dafür, dass die Weinbergschnecke mit dem Fuß den Winterdeckel abstößt und herauskommt. Während die Einleitung der Kältestarre im Wesentlichen in Zusammenhang mit der abnehmenden Tageslänge, abnehmenden Außentemperaturen und dem Mangel an Futter im Herbst steht, wird das Erwachen der Weinbergschnecke im Frühjahr vor allem von Temperatur und Feuchtigkeit beeinflusst. Wenn die Durchschnittstemperaturen über einen Wert von etwa 8°C steigen, kehrt der Stoffwechsel der Weinbergschnecke zum Aktivzustand zurück