En lo referente a la alimentación, los cetáceos pueden ser separados en dos grupos:
Los cetáceos dentados , incluyendo, delfines, y marsopas, usualmente tienen muchos dientes que usan para cazar peces, calamares, y otros animales marinos. No mastican su alimento, sino que lo tragan prácticamente entero. En los casos puntuales en que atrapan grandes presas, como la orca cuando caza a una foca, la trocean previamente en pedazos que puedan engullir.
Los cetáceos con barbas, las ballenas, no tienen dientes. En su lugar tienen barbas o ballenas (placas de queratina, la misma sustancia que forma las uñas y el pelo en los humanos), que cuelgan de la mandíbula superior. Estas placas actúan como un filtro gigante, reteniendo pequeños animales (peces y especialmente krill), al expulsar grandes cantidades de agua de mar previamente aspirada. Es erróneo creer que los misticetos se alimentan sólo de plancton; las grandes ballenas tienden a alimentarse con pequeños peces, denominados genéricamente micronecton.
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