Сперматозоиды различных животных обладают разной степенью устойчивости к изменениям концентрации солей в окружающей их среде.
Так, при повышении концентрации среды от 0,12 до 0,32 М сперматозоиды кролика полностью и безвозвратно утрачивают подвижность. В то же время сперматозоиды селедки отличаются высокой активностью в морской воде с концентрацией электролитов 0,68 М. Необратимые повреждения наступают у них только тогда, когда концентрация повышается до 1,7 М. Лавлок и Полдж определяли уровень температуры, ниже которого сперматозоиды кролика, быка, петуха и селедки претерпевают необратимые повреждения. Кроме того, они определяли концентрации электролитов XD, наносившие необратимые повреждения сперматозоидам указанных выше животных в течение 10-минутного инкубирования при 0°. Точки замерзания растворов с концентрацией электролитов XD сравнивали с температурой Т, которая считалась летальной. Полученные результаты показывают, что существует удивительное совпадение между расчетной и наблюдавшейся летальной температурой. Воздействие повышенной концентрацией солей в момент вымерзания воды было, вероятно, первой и наиболее важной причиной повреждений сперматозоидов. При этом повреждения наступали при температурах на много градусов выше эвтектической точки и при концентрациях солей значительно более низких, чем в эвтектических смесях.
Концентрации глицерина, необходимые для защиты сперматозоидов разных видов во время замораживания при различных температурах и последующего оттаивания, определяли опытным путем, наблюдая подвижность этих сперматозоидов при замораживании в различных концентрациях. Наблюдается поразительное соответствие между расчетной и требуемой на практике концентрацией глицерина, обеспечивающей защиту от повреждений во время замораживания при различных температурах.
Результаты этих опытов на сперматозоидах 4 видов животных лишний раз подтверждают правильность представления, что защитное действие глицерина во время замораживания обусловлено его способностью предотвращать повышение концентрации солей до критического уровня при температуре ниже —30°. Это исключает возможность того, что глицерин оказывает защитное действие другими путями при более низких температурах или на сперматозоиды других животных, или на иные клетки во время их замораживания, хранения при низких температурах и последующего оттаивания.
До настоящего времени единственным нейтральным растворимым веществом, так же эффективно защищающим сперматозоиды быка при их замораживании и оттаивании, как глицерин, является диметилсульфоксид. Другие вещества, в том числе метанол, ацетамид и сахара, оказались токсичными в высоких концентрациях и менее эффективно, чем глицерин, защищали сперматозоиды от необратимой потери подвижности во время замораживания при различных температурах.
Сперматозоиды быка крайне чувствительны к температурному шоку и теряют подвижность при резком понижении температуры от +38 до 0°. Они становятся неподвижными также при слишком быстром охлаждении до температур ниже нуля в среде, содержащей глицерин. Тяжесть шока можно ослабить, добавив в среду, в которой разбавлена сперма, яичный желток или молоко. В яичном желтке агентом, защищающим от температурного шока, служит лецитин, и существует предположение, что резкое падение температуры вызывает удаление лецитина из оболочки сперматозоида. Усилить тяжесть шока можно, добавив в разбавитель спермы холестерин или токсин Clostridium welchii. Результаты опытов аналогичны тем, которые были получены на эритроцитах. Следовательно, существует некоторое сходство между химическим составом и физическими свойствами при низких температурах у оболочек эритроцитов человека и сперматозоидов быка.