Mechanismen zur Erhöhung der Kältetoleranz
Als Anpassung an die kalten Bedingungen seines Verbreitungsgebietes hat der Waldfrosch die Fähigkeit entwickelt, die Körperflüssigkeiten zwischen den Gewebezellen im Winter bei direkten Umgebungstemperaturen von bis zu -5 °C zu etwa einem Drittel einfrieren zu lassen – daher auch der Trivialname „Eisfrosch“. Damit seine Körperzellen dabei durch Eiskristalle – die sich unter der Haut sichtbar abzeichnen können – keinen Schaden nehmen, produziert er bei Einsetzen des Frostes ein körpereigenes Frostschutzmittel aus Glukose und zusätzlich Harnstoff innerhalb der Zellen.

Zu den physiologischen Abläufen im Einzelnen: Bei erster Eiskristallbildung auf der Haut der Frösche kommt es zur Ausschüttung von Adrenalin. Dem folgt die Bildung von Glukose aus Glykogen in der Leber. Glukose erreicht daraufhin Konzentrationen von bis zu 300 mOsm in der extrazellulären Flüssigkeit des Frosches. (Die "normale" Konzentration beträgt eigentlich 5 mOsm.) Die erhöhte Osmolarität hat zur Folge, dass Wasser dem Gradienten folgt, aus der Zelle ausströmt und zusätzlich der Gefrierpunkt erniedrigt wird. Die Eiskristallbildung findet nun vorwiegend im Extrazellularraum statt, und die Membranen der Zellen werden nicht zerstört. Funktionen wie Herzschlag, Blutfluss und Atmung setzen in dieser Phase völlig aus. Im Frühjahr taut der Frosch dann wieder auf.

Während die Glukoseproduktion allerdings erst durch das Einfrieren des Extrazellularraumes ausgelöst wird, wird Harnstoff im Allgemeinen bei osmotischem Stress angesammelt. Da eine hohe Harnstoffkonzentration zu einem Hypometabolismus führt, dient die Akkumulation des Harnstoffs der generellen Anpassung an trockene Lebenssituationen. Das Einfrieren ist eine dieser "trockenen" Episoden, da schließlich kein freies Wasser verfügbar ist. Zusätzlich zur Metabolismusreduktion dient der Harnstoff auch dem Frostschutz.[2]

Überwinterung
Die meisten erwachsenen Grasfrösche überwintern in stehenden oder fließenden Gewässern. Oftmals ist das Laichgewässer gleichzeitig auch das Winterdomizil. Die Tiere halten sich vorwiegend am Teichgrund auf, kommen aber ab und zu zum Luftholen an die Wasseroberfläche. In kleinen Tümpeln und Gartenteichen, in denen submerse (unter Wasser wachsende), sauerstoffspendende Pflanzen fehlen, kann es bei zugefrorener Wasseroberfläche und zu vielen Wintergästen zum Erstickungstod von vielen Tieren kommen. Bevorzugt werden deshalb von den Fröschen Fließgewässer, soweit vorhanden, deren Fließgeschwindigkeit so hoch ist, daß sie nicht zufrieren können.

Wenn die Wassertemperatur am Teichgrund unter 4°C sinkt, reduzieren die Tiere ihren Stoffwechsel und Herzschlag und fallen in einen Zustand fast völliger Bewegungslosigkeit. Bisher hatte man geglaubt, daß Grasfrösche und Teichfrösche in eine Art Kältestarre fallen, in der sie bis zum Frühjahr verharren. Nach neuen Erkenntnissen ist dem jedoch nicht so. Sobald die Temperaturen über 4°C ansteigen, werden die Tiere wieder aktiv und nehmen Ortswechsel vor.
In der Winterruhe sollten die Frösche jedoch nicht gestört werden. In Zierfischteichen kommt es in etwas strengeren Wintern häufig zu Katastrophen, denn die Tiere werden durch die Fische in ihrer Winterruhe gestört, werden stark aktiv und müssen ersticken, wenn die Wasseroberfläche zugefroren ist.