Aunque el término en principio puede aplicarse a todos los organismos, por lo general sólo se aplica a los animales, y sobre todo a los vertebrados. Por lo general, las fluctuaciones son consecuencia de la variación de la temperatura ambiente.
Muchos ectotérmicos terrestres son poiquilotermos. Sin embargo, algunos ectotérmicos permanecen en ambientes con temperatura constante hasta el punto de ser capaces de mantener una temperatura interna constante (es decir, son homeotérmicos). Es esta distinción la que a menudo hace que el término "poiquilotermo" sea más útil que el término vernáculo "sangre fría", que a veces se utiliza para referirse a los ectotermos de forma más general.
Los animales poiquilotérmicos incluyen tipos de animales vertebrados, específicamente algunos peces, anfibios y reptiles, así como un gran número de animales invertebrados. La rata topo desnuda es el único mamífero que se cree que es poiquilotermo.

La rana común es un poiquilotermo y es capaz de funcionar en una amplia gama de temperaturas centrales del cuerpo. CC.
Los animales de poiquilotermos deben ser capaces de funcionar en un rango de temperaturas más amplio que los homeotérmicos. La velocidad de la mayoría de las reacciones químicas varía con la temperatura, y para funcionar los poiquilotermos pueden tener de cuatro a diez sistemas enzimáticos que operan a diferentes temperaturas para una reacción química importante. Como resultado, los poiquilotermos a menudo tienen genomas más grandes y complejos que los homeotermos en el mismo nicho ecológico. Las ranas son un ejemplo notable de este efecto, aunque su complejo desarrollo es también un factor importante en su gran genoma.
Debido a que su metabolismo es variable y generalmente inferior al de los animales homeotérmicos, las actividades sostenidas de alta energía como el vuelo impulsado en animales grandes o el mantenimiento de un cerebro grande generalmente van más allá de los animales poiquilotermos. El metabolismo de los poiquilotermos favorece estrategias como la caza sentada y en espera en lugar de la caza de presas para animales más grandes con un alto costo de movimiento. Como no utilizan sus metabolismos para calentarse o enfriarse, el requerimiento total de energía a lo largo del tiempo es bajo. Para el mismo peso corporal, los poiquilotermos sólo necesitan del 5 al 10% de la energía de los homeotermos.
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