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  鯨類為現代哺乳動物中最適應水中生活者,在從陸生向水生轉變的歷程中,演化出近似魚類的外形,同時體毛退化(一些鯨類的初生幼體的吻部仍有少量剛毛,大部分種類在成長中褪去,小部分種類保留終身),汗腺和皮脂腺也隨著鯨類最終完全水生而退化。  鯨類身軀肥圓,略呈桶狀,側看呈流線形。多數種類頸椎癒合,頭與身體直接相連,無法在身體不動的情況下扭轉頭部。前肢特化為鰭狀肢,內部仍有趾骨殘留。後肢完全退化,僅存 1 對小骨片。軀幹後部為尾柄,尾末左右兩端擴充套件形成水平的尾鰭,可上下搖擺,推動身體前進。多數鯨類長有背鰭,立於脊背後方或背中央。眼小,無瞬膜和淚腺,視力較差。無耳廓,僅有微小的耳孔,但在水中和空氣中均有良好的聽力。外鼻孔位於頭頂,俗稱噴氣孔。用肺呼吸,肺左右各 1 葉。胃分 3 室。除淡水豚外的鯨類都有 1 層豐厚的脂肪,藉此保溫、減少身體比重和增加浮力,有助於游泳和出水換氣。氣管和食管完全分離,因而不能用嘴呼吸。肛門和外生殖器隱於尾柄下方靠近下腹處。雌性的乳房藏於下腹的乳裂內,哺乳時伸出。雄性的陰莖藏於生殖縫內,性興奮時伸出。  鬚鯨口內無齒,上頜兩側各有 150-400 縷角質鯨鬚;鯨鬚的顏色、數目和形狀因種而異,是分類的重要依據;它們利用鯨鬚在海水中濾食磷蝦、小魚、頭足類和貝類,食物直接吞入腹中,不加以咀嚼。鬚鯨是世界上體型最大的一類動物,且雌性大於雄性。鬚鯨中最小的小露脊鯨體長也超過 5 米,而最大的藍鯨更是史上最大的動物,可達 33 米長、近 200 噸重。鬚鯨頭部極大,如露脊鯨科的頭可達體長的 1/3,最多可佔體重的 40 %;頭頂偏後處有一對(兩個)外鼻孔;僅有 1-2 對肋骨與小型胸骨相連,無鎖骨;鰭肢一般 4 趾;所有鬚鯨均有盲腸。鬚鯨通常喜歡溫度較低且食物豐足的海水,會游到赤道附近產下後代,在此過程中可數月不進食,以其脂肪儲備為能量來源。  齒鯨有各種形狀的牙齒,如圓錐形(海豚科及抹香鯨)、鏟形(鼠海豚科)、釘形(白鯨)、長矛形(獨角鯨)等;雌喙鯨的牙齒隱於牙齦內,大部分雄喙鯨只有 2 顆短牙;雄獨角鯨和 15 % 的雌獨角鯨有突出嘴外的 1-2 顆長牙,構成牙齒的百萬個細胞能感測水溫、壓強及鹽度。齒鯨捕食魚類、頭足類、甲殼類等,和鬚鯨一樣不會咀嚼食物;某些齒鯨(如虎鯨)會捕食哺乳動物,獵物包括鰭足類和其他鯨類。齒鯨的體型差異較大,從 1 米長的侏海豚到 18 米長的抹香鯨不等,多數種類雄性大於雌性。許多齒鯨為兩性異形,外貌因性別而有很大不同,可能是為了便於雄性求偶或彰顯攻擊性而形成的。齒鯨的頭頂偏後處有單個外鼻孔(抹香鯨的外鼻孔位於頭部左前方);鰭肢一般 5 趾;擁有相當發達的聲吶系統,並可用額隆(頭頂前方的脂肪組織)進行回聲定位。它們的聽覺十分敏銳,甚至有些失明的齒鯨可以只靠聽覺存活。除恆河豚外的所有齒鯨均無盲腸。部分齒鯨極善潛水,如抹香鯨與柯氏喙鯨可下潛至 2000 多米深的海域,憋氣一兩個小時。

  鯨類都需呼吸空氣,因此牠們會週期性地浮出水面吸入新鮮的氧氣及撥出二氧化碳。經歷漫長演化後鯨類的噴氣孔生在頭頂,以方便它們在波濤洶湧的大海中呼吸。當深潛時,其獨有的噴氣孔會關閉直至其返回水面,其附近的肌肉會重新開啟噴氣孔,好讓溫暖的空氣進入其體內。其呼吸後的空氣被肺部加熱變暖,在噴發時遇到較冷的外圍空氣後迅即凝結,形成水花或水柱。該現象與其他哺乳動物在寒冷天氣撥出空氣形成白霧的原理一致。不同的鯨類噴出的水花或水柱的形狀、角度和高度等不同,人們據此可在遠處分辨不同的鯨類。

  鯨類的胃分為三個腔室,第一個是由鬆散腺體和發達肌肉組成的前胃(喙鯨無此部位),之前是主胃和幽門,兩部分都有腺體以助消化。腸和胃相鄰,只能依組織來區分腸和胃的差異。肝臟很大,且與膽囊分開。  鯨類的腎是長而扁平的。鯨類的血液濃度遠低於海水的濃度,需要腎臟來排洩鹽分,因此鯨類可直接飲用海水。

  鯨類的雙眼在頭部兩側,不是在頭部前方。只有有點狀喙的物種(例如海豚)才有良好的雙眼視覺,可以往前及往下觀看。鯨類的淚腺會分泌油脂性的淚水,能保護眼睛,避免海水進入。水晶體幾乎是球形的,可在深海中光線最小時進行聚焦。

  鯨類無外耳廓,但仍有狹長的耳道。為記錄聲音,下頜骨後部有薄的側壁,前側的凹處儲有脂肪墊。脂肪墊往前可以延伸到擴大的下頜孔,一直到牙齒的下方,並向後到外鼓膜的薄側壁。外鼓膜可減少鼓膜的附著面積。海豚科的聽覺複合體及顱骨其餘部分的連線處退化為單個小軟骨。  齒鯨的聽覺複合體是被充滿空氣的海綿組織所包圍,而鬚鯨的聽覺複合體和陸地哺乳類形似,即與顱骨整合。齒鯨的鼓膜(或韌帶)形狀和摺疊傘類似,從外鼓膜環延伸,在錘骨處變窄,和陸地哺乳類的扁平圓形膜不同。鬚鯨的鼓膜形成一個大的突起,延伸至外耳道,且鐙骨比齒鯨要大。有些小抹香鯨的槌骨與外鼓膜融合。  耳部的聽小骨硬化(密而緊實),外形和其他陸生哺乳動物不同。鯨類的 T 形半規管和其體形的比例較其他哺乳類小很多。  鯨類的鼓泡和顱骨分開,是由二塊密而緊實的骨骼(圍耳骨和鼓骨)組成,稱為 tympanoperiotic complex。此骨聯合位在中耳的空腔中。鬚鯨的空腔被骨突出物分開,壓在外枕骨及鱗狀骨之間。不過齒鯨的空腔很大,完全包圍鼓泡,因此鼓泡不連線顱骨(僅抹香鯨總科例外)。齒鯨的空腔中有填充緻密的泡沫,鼓泡由五條或更多的韌帶支撐。齒鯨的複合聽覺結構類似隔音器,像蝙蝠顳骨中的層狀結構。鯨類可用許多不同的聲音來彼此溝通聯絡。

  鯨下目和其他偶蹄目動物的分化關係:  鯨下目內部和外部類群的分化關係: 現代鯨類分為鬚鯨小目和齒鯨小目,都演化自古鯨小目,在 3400 萬年前的漸新世初期便已分化。古鯨小目實際上是個並系群,包含了已滅絕的古代鯨類的最近共同祖先,但未包含其最近共同祖先的所有後代(即現代鯨類)。  古鯨小目 Archaeoceti
鯨下目 (學名:Cetacea)舊稱 鯨目,是偶蹄目的一個演化支,包含現存約 90 種體態似魚、面板裸露的水生哺乳動物和它們已滅絕的早期親族,統稱 鯨類 或 鯨豚類,習慣上體型大者稱鯨(英:Whales),小者稱豚(英:Dolphins)。大部分棲息於淺海,個別種類棲息於淡水。