Tartarugas, pertencentes à família dos répteis, têm sistemas metabólicos de sangue frio que requerem calor externo para energia e sustentação da vida. Com a aproximação do inverno, tartarugas aquáticas não sobrevivem às temperaturas rigorosas e entram em hibernação. Como não podem migrar como aves, submergem em lagoas ou lagos, esperando o clima esquentar. Tartarugas desenvolveram uma forma de respirar debaixo d'água e sobreviver durante a hibernação.
Quase todas as tartarugas aquáticas verdadeiras hibernam, total ou esporadicamente, durante o inverno – podendo durar até 4 meses. Buscam abrigo no início do outono. Algumas espécies (stinkpot, snapper, soft-shell) começam em outubro. O momento também depende da chegada precoce do inverno com mudança brusca de temperatura.
Tartarugas possuem metabolismo normal de clima quente ~10x mais lento que mamíferos de mesmo porte. No inverno, o metabolismo cai mais 10-20%. Frequência cardíaca no verão: ~40 bpm. Na hibernação: 1 batida a cada 10 minutos.
Tartarugas aquáticas buscam o fundo de lagos, riachos e lagoas, onde uma camada de gelo se forma na superfície, impedindo fuga. Sobrevivem a temperaturas não inferiores a -2 °C. Existe uma "zona segura" microclimática que se mantém em ~4 °C (39 °F). Tartarugas buscam essa zona rica em oxigênio e permanecem até a primavera.
Tartarugas têm pulmões, mas não podem usá-los debaixo d'água. Não têm brânquias. Possuem garganta e boca com revestimentos especiais que capturam minúsculas moléculas de oxigênio e as absorvem em capilares minúsculos. Isso não oxigena totalmente o sistema. Um par adicional de sacos de paredes finas próximo ao ânus captura e dissolve minúsculas quantidades de oxigênio. Garganta/boca + sacos anais criam uma ação de bombeamento mal detectável que capta oxigênio dos dois lados do corpo e o distribui.
Ao absorver oxigênio pela garganta e sacos anais, grandes estoques de CO₂ e ácido lático acumulam-se no corpo. Não podem respirar para expeli-los. Em vez disso, suas carapaças emitem sais de cálcio que entram na corrente sanguínea e neutralizam gases e químicos tóxicos. Processo semelhante ao carbonato de cálcio neutralizando ácido estomacal em humanos.