La mayoría de los peces óseos (excepto los túnidos) y alguna especie de tiburón son ectotérmicos, es decir, son incapaces de controlar su propia temperatura (Tª) corporal a través del metabolismo, y ésta es regulada por la Tª del agua. En los atunes, para controlar la termorregulación existe una red de capilares sanguíneos (Rete mirabile) asociados a la musculatura roja esquelética axial y anterior, y que actúa como un sistema intercambiador de calor a contracorriente.

El calor producido a través de la actividad muscular es transportado por la sangre a través de los vasos sanguíneos que llevan la sangre pobre en oxígeno a las branquias. A través de los vasos sanguíneos “fríos” y con paredes finas, la sangre rica en oxígeno de las branquias es transportada en la dirección opuesta a través de los vasos “calientes” y atemperados por esta vía. Así, el calor es transferido a la sangre fluyendo a través del cuerpo, mientras la sangre que fluye a las branquias se encuentra ya fría, y no puede perder más calor del medio externo.

Este principio de corriente opuesta es tan eficiente que muy poco calor corporal se puede perder a través de las branquias, y la Tª corporal es entre 5 y 14º superior a la Tª del agua. De esta forma, el músculo rojo del atún rojo puede trabajar más activamente y es particularmente más eficiente. Los atunes regulan perfectamente la Tª durante su rápida y activa natación. Este sistema funciona también como reserva energética. El calor es transportado a los órganos implicados en la captura de presas: cerebro, músculos, intestino, y especialmente estómago.

Los atunes son capaces de nadar a gran velocidad durante largos periodos de tiempo, tomando y utilizando gran cantidad de oxígeno. Contrariamente a otros peces que contraen los músculos mandibulares y operculares para bombear agua sobre las branquias, los atunes ventilan aire, es decir nadan a través del agua con la boca abierta, lo que fuerza agua sobre las branquias. Esta es una forma eficiente para conseguir grandes flujos de agua a través de las branquias a un bajo coste energético. Además, la superficie branquial en los atunes es 30 veces  la de otros peces, lo que le permite extraer casi la mitad de oxígeno del agua fluyendo a las branquias.

El corazón y las capacidades aeróbicas

Para transferir oxígeno de las branquias a otros tejidos, el corazón de los túnidos es alrededor de 10 veces el tamaño relativo del peso corporal, en relación a otros peces, y la presión sanguínea es 3 veces la de otros peces, y bombean sangre del corazón a una tasa 3 veces superior a la de otras especies. Su hematocrito (40%) se asemeja al de mamíferos: Los túnidos, al ser “endotérmicos-sangre caliente” están capacitados para una mayor visión en profundidad, debido a que mantienen su cerebro y ojos a una mayor temperatura que la ambiental. Los peces planos, como el lenguado y rodaballo son tranquilos, viven en el fondo y son magros, contienen poca cantidad de músculo rojo. Sin embargo, los escómbridos, como los túnidos (atún, bonito, melva, caballa) y cupleidos (sardina, boquerón, etc) contienen cerca del 50% del peso corporal, constituido por grasa, y son especies migratorias.  

La proporción de músculo rojo en el atún es muy superior a la de otras especies, y su músculo blanco trabaja tanto en condiciones aerobias como anaerobias. El músculo rojo se localiza en el interior más profundo, a lo largo de la columna vertebral y en posición lateral subcutánea, siendo más importante en la parte anterior corporal. En los túnidos, ambos tipos de músculo -rojo y blanco- contribuyen  en la termorregulación y endotermia. El corazón y las capacidades aeróbicas del músculo rojo son muy superiores en el atún que en otras especies. Como consecuencia de nadar constantemente para mantener el equilibrio hidrostático y oxigenar la sangre, el metabolismo muscular continuamente genera calor como un subproducto metabólico y el exceso de calor puede ser almacenado para utilizarlo en ambientes fríos.

Los túnidos poseen mayores velocidades de crucero que otros  escómbridos, también muy activos. La morfología de su cuerpo y la aleta caudal  son adecuadas para realizar prolongadas y explosivas nataciones,  con las siguientes adaptaciones: una cola en forma de luna  de gran tamaño, pero relativamente  pequeña y acorde para maximizar la propulsión; un  estrecho pedúnculo caudal para favorecer localmente amplios desplazamientos y controlar el ángulo de ataque; una gran amplitud y capacidad de la parte anterior del cuerpo  para reducir perdidas energéticas por  retro-propulsión y una relativo rígido y aerodinámico cuerpo para minimizar el hundimiento y maximizar la propulsión.