לווייתנאים
התנהגות ודרך חיים > שחייה, צלילה ונשימה

הלווייתנאים מניעים עצמם בעזרת זנבם העשוי רקמת חיבור. אונות הזנב נטולות עצמות, קשיחות למדי ומונעות על ידי ארבע רצועות של שרירים חזקים הנמצאים בבסיס הזנב ובחלקו האחורי של הגוף. צורתו של הזנב (בחתך רוחב, אונות הזנב נראות ככנפי מטוס) מקטינה את החיכוך עם המים ומספקת כוח עילוי חזק עם רכיב בכיוון התנועה, בעת הנעתו לשני הכיוונים. בסיס הזנב משוטח מצד לצד, מה שמקטין גם כן את החיכוך. הזנב מוזז מעלה ומטה (ולא לצדדים, כפי שקורה אצל דגים). הנעת הזנב מערבת את כל החלק האחורי של גוף הלווייתנאי. הסנפיר הגבי, שקיים אצל חלק מהמינים, מכיל גם הוא סיבי רקמת חיבור ומספק יציבות, בדומה לסנפירים הצדיים, שמכילים עצמות. הזרימה הלמינרית (זרימה סדירה בה קווי הזרימה כמעט מקבילים אלו לאלו ובה אין כמעט מערבולות) משופרת על ידי מבנה העור והרקמות שנמצאות מתחתיו. בתגובה ללחצי המים סביבו, עורם הגמיש של הלווייתנאים יכול לפתח באופן זמני אזורים בולטים ושקועים, שימנעו במידה מסוימת את יצירתן של מערבולות בטרם תתפתחנה. בנוסף, העור מכוסה בחומרי סיכה המקטינים את החיכוך. התאים החיצוניים של העור מפרישים טיפות זעירות של שמן, ושכבת התאים החיצונית של העור מוחלפת עד ל-12 פעמים ביום.
ללווייתנאים אוסף התנהגויות מיוחדות המאפיין אותם, בסמוך לפני המים (הערה: התנהגויות אלו עשויות להופיע גם אצל בעלי חיים אחרים, ואין הכוונה שמערכת התנהגויות זו מאפיינת רק את הלווייתנאים). חלק מהמינים אינם מבצעים אף אחת מההתנהגויות הללו, בעוד שהחלק האחר מבצע את חלקן או את כולן בתדירות המשתנה ממין למין. שוני זה עשוי לסייע רבות בזיהוי המין של קבוצת לווייתנאים. להלן חלק מהתנהגויות אלו:
"Aerial activity" - תרגילים אקרובטיים מחוץ למים - כמה מיני דולפינים הם מהמינים הפעילים ביותר על פני המים: הם מבצעים מגוון תרגילים אקרובטיים מסובכים, כמו היפוכים, סיבובי "בורג" באוויר וסלטות.
"Breaching" - הוצאת חלק גדול של הגוף מהמים, ולאחר מכן נחיתה עוצמתית ורועשת על פני המים. פעולה זו דורשת כוח רב, והיא מרשימה במיוחד כאשר מבצע אותה אחד ממיני הלווייתנאים הגדולים. הסיבות להוצאת הגוף בצורה כזו אינן ידועות לאשורן, אולם הועלו מספר הסברים אפשריים לכך: משמעות חברתית, כמו פעולת ראווה להדגשת דומיננטיות; אמצעי לתקשורת, או הסרת טפילים מהעור.
"Spyhopping" - הוצאת פלג הגוף העליון מהמים בצורה אנכית כמעט לחלוטין. הסברה הרווחת היא שלווייתן שמוציא באופן כזה את גופו מהמים, צופה על פני המים ותר את סביבתו.
"Lobtailing" - פעולה זו כוללת את הוצאת הזנב מהמים והצלפתו בעוצמה על פני המים. פשרן של הצלפות זנב אלו אינו ברור. בעבר הוצע כי זוהי דרך לתקשורת לא-קולית. לפי תאוריה אחרת, מטרת הצלפות אלה היא להפחיד טרף מתלהק (להקות דגים, למשל) ולקבץ אותו במרחב, על מנת שיהיה קל יותר לאכול אותם.
"Bowriding" - מספר מיני לווייתנאים קטנים נצפים לעיתים שוחים על גל החרטום שנוצר על ידי ספינות שנעות במים. בזמן השחייה, הפרטים מחפשים את הנקודה המסוימת שבה כמעט ולא יצטרכו לשחות באופן פעיל.
מהירות השחייה של הלווייתנאים שונה ממין למין ומסוג פעילות למשנהו. הלווייתנאים הגדולים שוחים על-פי רוב במהירות נמוכה: כארבעה עד תשעה קילומטרים בשעה. ביכולתם לשחות במהירות גבוהה יותר, אולם רק למשך זמן קצר: כך לדוגמה, הלווייתן הכחול מסוגל לשחות במהירות של כ-40 קמ"ש במשך דקות ספורות. הדולפינים, לעומת זאת, משייטים במהירות ממוצעת של 15 - 22 קמ"ש. גם הם מסוגלים לשחות במהירות של 40 קמ"ש, אולם למשך זמן ארוך יותר מהלווייתנים הגדולים.
לפני שהם צוללים, הלווייתנאים עולים לפני המים, נושמים וממלאים את ריאותיהם באוויר. בתוך פתח הנשימה של לווייתני שיניים מצויים "שסתומי אף" (Nasal plugs) אטומים למים, הנפתחים ונסגרים בעזרת כיווץ שריריים רצוניים (תהליך הנשימה של הלווייתנאים אינו רפלקסיבי). הריאות יעילות מאוד בהעברת חמצן מהאוויר לדם, ובצלילות שעומקן עולה על 100 מטרים הריאות קורסות כמעט לחלוטין. רוב החמצן המיועד לצלילה מאוחסן בדם ובשרירים, שם נחיצותו גבוהה. דמם של הלווייתנאים עשיר בהמוגלובין, שנושא את החמצן לגופו ולמוחו של הלווייתן. שריריו, לעומת זאת, עשירים במיוגלובין, שהוא חלבון שנקשר לחמצן ומאחסן אותו בשרירים לצורכי חילוף חומרים מקומי במהלך הצלילה. המיוגלובין הוא שמעניק לבשר הלווייתנאים את צבעו הכהה; הראשתן גדול-הראש מסוגל לצלול לעומק רב ולמשך זמן ארוך, בין היתר בעקבות ריכוז גבוה במיוחד של מיוגלובין בשריריו, ולכן צבע שריריו כמעט שחור.
בנוסף, ללווייתנאים רשתות מיוחדות של כלי דם שנקראות "רשתות מופלאות" (Retia mirabilia). רשתות מורכבות אלו מכילות כלי דם מעוקמים ומפותלים. כלי הדם הללו יוצרים גושים צפופים של רקמות הובלה (רקמות ווסקולריות; Vascular tissue) בדופן הפנימי של חלל החזה בסמוך לעמוד השדרה, וכן באזורים אחרים. מספר תאוריות הועלו באשר לתפקידה של הרשת המופלאה: מלכודת עבור החנקן שמבעבע מחוץ לדם בזמן עלייה לפני המים מצלילות עמוקות; וסת-נפח הממתן שינויי לחץ בבית החזה כאשר לחץ המים משתנה (בזמן צלילה או חזרה לפני המים); עתודות זמניות של דם רווי בחמצן שנועדו למוח, ואף וסת של טמפרטורת הדם.
בזמן מנוחה, הלווייתנאים שואפים ונושפים אוויר כארבע פעמים בדקה לערך. לשם השוואה, בני האדם נושמים כ-15 פעמים בדקה בזמן מנוחה. ריאותיהם של הלווייתנאים קורסות בזמן צלילה, וכך האוויר נדחס לתוך קנה הנשימה הלא-חדיר לגזים, ובכך כמות החנקן שעוברת לדם קטנה משמעותית. התאמה זו חיונית, שכן רמות גבוהות של חנקן בדם עלולות לגרום למחלת האמודאים (מחלה הנגרמת כתוצאה מבועות חנקן הנוצרות בעקבות מעבר מהיר מלחץ אטמוספירי גבוה לנמוך; Decompression sickness) בזמן עלייה לפני המים. בזמן הנשיפה, אחוז החמצן באוויר הננשף יכול להגיע ל-1.5%, שהוא שיעור נמוך לעומת אחוז החמצן באוויר (כ-20%). בנשימה אחת, הלווייתן מחליף אחוז גבוה מאוד מנפח הריאות שלו באוויר חדש (אוורור), פי שלושה עד ארבעה מ-15 האחוזים אצל האדם. בכל נשיפת אוויר, כאמור, נפלט סילון של אדים.
כיוון שהלווייתנאים חיים בסביבת מחיה חשופה שבה הסכנה עשויה לבוא מכל כיוון, גם מלמעלה או מלמטה, וכיוון שהם חייבים לנשום גם בזמן השינה, הם פיתחו אדפטציה מיוחדת לצורך כך: בזמן השינה, חצי ממוחם ישן, בעוד שחציו השני ער. החצאים "מתחלפים" תוך כדי השינה על מנת שכל חלקי המוח יזכו למנוחה. אדפטציה זו נותנת מענה לצורך נוסף: אם הלווייתנאים לא היו זזים במהלך השינה, איבוד החום שלהם היה רב מדי - שכן ייצור החום יורד כשהגוף לא בתנועה. לכן, שנתם של הלווייתנאים נעשית בתנועה המנווטת על ידי אונה אחת בלבד של המוח.
אספקת הדם של הלווייתנאים מותאמת לחיסכון בצריכת חמצן בעת הצלילה, וכן לטמפרטורות הנמוכות שבימים הקרים ובמעמקים: במהלך צלילות ממושכות, קצב לבם של הלווייתנאים יורד משמעותית (ברדיקרדיה), וזרימת הדם מוגבלת לכל האיברים, למעט הלב, המוח והשלייה. בשילוב עם העובדה שאספקת הדם לשכבת השומן העבה של הלווייתנאים נמוכה מאוד, איבוד חום הגוף שלהם יורד משמעותית. כלי הדם בעור מתכווצים גם הם, וכך איבוד החום לסביבה פוחת עוד יותר.