Los cetáceos son un orden de mamíferos placentarios que incluye a las ballenas (cetus, en latín) los cachalotes, zifios, los delfines, orcas y las marsopas. El orden está constituido por 83 especies vivientes clasificados en 39 géneros asignados a 14 familias. Los cetáceos actuales se reparten entre dos subórdenes: Mysticeti (ballenas con barbas, que se alimentan filtrando el agua) y Odontoceti (animales cazadores, con una dentición de dientes iguales que se aparta mucho de lo que es característico de los mamíferos).
El término ballena designa en principio a todos los misticetos, aunque en sentido estricto se reserva a los integrantes de la familia balénidos; para el resto se utiliza el término rorcual. En ocasiones se emplea el término ballena para miembros del suborden Odontoceti, como cuando se llama ballenas asesinas a las orcas, o cuando, como en Moby Dick, se trata de ballena a lo que, según la descripción, es un cachalote (llamado sperm whale, ballena del esperma, en inglés).
Muchas especies de cetáceos han sido cazadas hasta el borde de la extinción, para obtener su carne, su grasa (utilizada para producir aceite para lámparas) o el ámbar gris (propio de los cachalotes), usado para perfumes. El Convenio Internacional para la Regulación de la Caza de Ballenas (ICRW), en vigor desde 1948, regula la explotación de cetáceos, administrado por la Comisión Ballenera Internacional (IWC).
Muchas de las especies fósiles más antiguas de cetáceos se clasifican en un orden específico: los arqueocetos (Archaeoceti). En el año 2001, dos importantes fósiles incompletos de 47 millones de años de antigüedad, llamados Rodhocetus balochistanesis y Artiocetus clavis, fueron hallados en Baluchistán (Pakistán). Estos fósiles representan formas intermedias entre ungulados terrestres y ballenas, y son evidencia de que los parientes más cercanos de las ballenas en ambientes terrestres debían ser parecidos a los hipopótamos, aunque las pruebas de ADN no permiten asegurar que éstos lo sean de hecho.
Los cetáceos son mamíferos, y como todos los demás representantes de esa clase, respiran aire con los pulmones, son de sangre caliente (más precisamente son endotérmicos), amamantan a sus crías y tienen pelo (aunque muy vestigial). Presentan un caracteristico alargamiento del rostro y una migración de la nariz hacia la parte superior de la cabeza. Los misticetos tienen dos orificios nasales y los odontocetos solo uno. Los cetáceos son los mamíferos mejor adaptados al medio acuático; el cachalote por ejemplo, pueden permanecer bajo el agua hasta dos horas con una sola inspiración y alcanzar profundidades de 900m. Los misticetos no tienen dientes, pero poseen unas placas queratinosas llamadas barbas o ballenas, utilizadas como tamiz para retener peces y crustáceos, de los cuales se alimentan. Las barbas no son estructuras homólogas a los dientes, pero su origen es tegumentario. El tipo de estructura bucal (barbas en los misticetos y dientes en los odontocetos) está relacionado con el tipo de dieta; los misticetos son filtradores (bocas grandes, anchas y barbas) mientras que los odontocetos (bocas finas y dentadas) son cazadores. Las costillas son libres (no unidas ventralmente al esternón), lo que les permite una gran plasticidad del volumen pulmonar. Los miembros anteriores están modificados en aletas, el tren posterior ha desaparecido completamente y los huesos de la cadera son vestigiales o inexistentes. La cola es muy fuerte y musculosa y termina en una aleta horizontal usada para propulsarse. Algunas especies tienen una aleta dorsal. En general tienen un gran repertorio "vocal". Los misticetos usan el sonido principalmente para comunicarse entre ellos; pero los odontocetos emplean adicionalmente la gama de frecuencias altas a modo de *.
La ballena azul (Balaenoptera musculus) es especialmente notoria por ser el mamífero más grande de cuya existencia tengamos conocimiento. Puede alcanzar los 30 m de largo y 180 toneladas de peso.
Los ambientalistas han discutido durante mucho tiempo que algunos cetáceos se encuentran en peligro por los sonares y especialmente los utilizados por equipos y navios militares. Científicos británicos han sugerido recientemente que algunos varamientos están relacionados con maniobras militares involucrando el uso del sonar. Los varamientos de ballenas ocurren de hecho ocasionalmente en las diferentes especies; y estos han servido durante mucho tiempo para estimar las población de algunas especies.
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