Este cetáceo posee una complexión robusta e hidrodinámica. La especie, como característica distintiva, posee una aleta dorsal muy larga que llega a medir hasta 1,8 m en los machos y presenta una coloración blanca y negra que se distribuye de manera particular, la cual es propia de cada individuo y permite distinguirlo de los demás. La orca tiene un dimorfismo sexual marcado; las hembras son más pequeñas que los machos y tienen la aleta dorsal más corta. Un macho adulto puede alcanzar 5,5 t de peso y hasta 9 m de longitud, mientras que una hembra suele rondar los 7,7 m de largo y pesa menos de 4 t.
Los individuos de la especie forman estructuras sociales complejas y se organizan en grupos matrilineales (descendencia definida por la línea materna); para facilitar la socialización utilizan un método de comunicación sofisticado. Se han identificado varios tipos de orca en los hemisferios norte y sur, los cuales tienen diferencias genéticas, morfológicas, comportamentales y alimentarias tan notables, que incluso se han propuesto como especies diferentes. La orca posee una combinación de fuerza, velocidad e inteligencia que la convierte en un depredador muy versátil; de hecho, por encontrarse en la cima de la cadena alimenticia y no poseer enemigos naturales se convierte en un superdepredador de los océanos. Su dieta es muy variada y, dependiendo del tipo de orca, se alimenta de peces,calamares y mamíferos marinos.
Se distribuye por todos los océanos del mundo, desde las aguas del Ártico y Antártico hasta los mares tropicales; sin embargo, prefiere las aguas templadas y frías, y las zonas cercanas a las costas. Es una especie migratoria, llegando algunos grupos a desplazarse miles de kilómetros, incluso entre ambos hemisferios. Para 2008, según lo publicado en la Lista Roja de la UICN, la población mundial superaba los 50 000 individuos. En el mismo año, se catalogó como especie con datos insuficientes (del inglés Data Deficient, DD); decisión justificada ante la posibilidad de que existan dos o más especies, lo cual obligaría a establecer el riesgo específico para cada una de ellas. Al carecer de depredadores naturales todas las amenazas son dependientes de la acción del hombre. Entre estas cabe mencionar la contaminación secundaria a plaguicidas, el ruido producido por elementos y dispositivos acústicos, el deterioro de su hábitat, las capturas accidentales durante operaciones de pesca y la caza.
Desde la antigüedad, a la orca en la cultura occidental se lo consideró un animal feroz y peligroso. Esa imagen empezó a cambiar desde la década de 1960, al observarse que los primeros animales en cautiverio se comportaban dócilmente y no intentaban agredir a los humanos. Se han registrado muy pocos ataques a humanos por parte de individuos en libertad, sin ninguna muerte; sin embargo, los ejemplares en cautiverio, probablemente debido al estrés que les causa la situación, se han cobrado algunas víctimas.
De acuerdo a los estudios realizados en la población de orcas residentes del noreste del Pacífico, la mortalidad es extremadamente alta durante los primeros 6 meses de vida, intervalo durante el cual mueren entre el 37 y 50% de las crías. A medida que crecen los jóvenes la mortalidad disminuye rápidamente y entre los 10,5 y 14,5 años es de solo el 0,5%. En las hembras que alcanzan la edad reproductiva la mortalidad es baja, oscilando entre el 0 y el 1,7% entre los 15,5 y 44,5 años; en los machos es más alta alcanzando 7,1% después de los 30 años. Los animales en cautiverio tienen una mortalidad más alta, con un porcentaje anual de 6,2 a 8,9%.
Al momento de nacer, la expectativa de vida de las orcas residentes es de aproximadamente veintinueve años para las hembras y diecisiete años para los machos. Sin embargo, para los animales que alcanzan los seis meses se incrementa hasta cincuenta o sesenta años para las hembras y veintinueve años para los machos. Una vez superan los quince años de edad, la esperanza de vida asciende a sesenta y tres años para las hembras y treinta y seis para los machos. La edad máxima alcanzada por ambos géneros oscila entre ochenta y noventa años en las hembras y cincuenta a sesenta años en los machos.
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