Die Wale sind trotz ihres fischförmigen Äußeren echte Säugetiere, die sich von vierbeinigen, landbewohnenden Vorfahren zu reinen Wasserbewohnern entwickelt haben. In der Ontogenie, der Keimesentwicklung von Walembryonen, werden noch einzelne Anpassungsschritte der Stammesgeschichte deutlich. Sehr junge Föten haben noch die Anlage von 2 Paar Extremitäten, auch liegt die Nasenöffnung noch vorn am Kopf.
Gestalt Erwachsene Wale haben keine Hinterextremitäten mehr; selbst das Becken ist bis auf einen kleinen Rest zurückgebildet. Die Atemöffnung liegt weit oben auf dem Kopf, meist an der höchsten Stelle. Die Fortbewegung erfolgt bei Walen durch Auf- und Abschlag der horizontalen Schwanzfluken, deren Flächen immer schräg zur Längsachse des Wales geneigt sind. Sowohl die Schwanzflossen als auch die (bei den meisten Arten vorhandene) Rückenfinne sind Bindegewebe ohne Knochenskelett.
Der hintere Teil des Walkörpers ist seitlich zusammengedrückt und bietet beim Auf- und Abschlagen dem Wasser kaum Widerstand, so daß fast die gesamte Kraft der Bewegung zum Vortrieb ausgenutzt wird. Der ohnehin schon stromlinienförmige Körper der Wale trägt keine Haare (Ausnahme: wenige Borsten und Sinneshaare am Kopf) und hat - wie man an Delphinen erforscht hat - durch die weiche Unterhaut noch weitere strömungstechnische Vorteile. Kleine Turbulenzen des vorbeiströmenden Wassers werden durch lokale Verformung der darunter liegenden Hautregion »geschluckt«, so daß der Reibungswiderstand gering bleibt. Dies erklärt z. T., warum die relativ kleinen Delphine fast mühelos genauso schnell wie die riesigen Furchenwale (40-50 km/h) schwimmen können.
Rücken- und Brustflossen dienen der Stabilisierung beim Schwimmen; geraten Wale in zu flaches Wasser oder an Land, so sind sie völlig hilflos. Die großen Arten werden dabei praktisch durch ihr Eigengewicht erdrückt, sobald der Auftrieb des Wassers fehlt. Die Brustflossen vieler Wale zeigen noch den ursprünglichen fünfstrahligen Skelettaufbau der typischen Säugerextremität.
In Anpassung an das Wasserleben gibt es viele weitere Umformungen des Walkörpers: Ohrmuscheln fehlen völlig; Mittel- und Innenohr sind vom restlichen Schädel akustisch isoliert, so daß beide Ohren unabhängig voneinander (ohne Übertragung durch Körperschall) Schallsignale zum räumlichen Hören aufnehmen können.
Wale verfügen über eine Vielzahl von z. T. sehr hochfrequenten Lautäußerungen, mit denen sie sich untereinander verständigen und auch nach dem Sonarprinzip (Echolotung) orientieren. Der optische Sinn tritt gegenüber dem akustischen bei der Orientierung im Meer zurück. Dennoch haben die meisten Wale recht gut entwickelte Augen, mit denen sie auch über Wasser - zumindest über kürzere Entfernungen - ganz gut sehen können. Ein zähes, fettiges Sekret der Tränendrüsen schützt den Augapfel vor der Einwirkung des Salzwassers.
Die für das Riechen zuständigen Gehirnabschnitte (bei fossilen Urwalen noch vorhanden) sind bei den heutigen Formen völlig zurückgebildet. Eine dicke Speckschicht, der »Blubber«, schützt die Wale vor Auskühlung; überschüssige Wärme - etwa bei schnellem Dauerschwimmen - wird durch weitverzweigte Blutgefäße in den Brustflossen abgeführt. Schweiß- und Talgdrüsen fehlen Walen völlig.
Tauchen Stark verästelte Blutgefäße (sogenannte Wundernetze) an verschiedenen Stellen des Walkörpers sorgen auch für einen relativen Druckausgleich zwischen einzelnen Körperpartien beim Tieftauchen. Etwa 70% der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt, davon wiederum sind 83,9% tiefer als 2000 m (4,2% 2000-1000 m, 4,3% 1000-200 m, 7,6% 200-0 m). Die Durchschnittstiefe der Meere beträgt also 3800 m.
Durch ihre Anpassung an eine tauchende Lebensweise haben sich die Wale somit riesige Nahrungsreservoire erschlossen. Doch die Hindernisse sind vielfältig: 10 m Wassersäule üben 1 bar Druck aus; allein der Druckunterschied zwischen Kopf und Schwanz eines abtauchenden Blauwals von 30 m Länge beträgt 3 bar.
Die oft äußerst niedrigen Temperaturen tieferer Wasserschichten muß der tauchende Wal längere Zeit ertragen können; auch muß er in den fast lichtlosen Tiefen seine Beutetiere orten.
Es gibt zwei prinzipiell unterschiedliche Anpassungen von Walen an das Tauchen: Die nicht tief tauchenden Delphine haben sehr große Lungen, deren Vitalkapazität beinahe gleich groß wie das gesamte Lungenvolumen ist. Auch sind die feinen Verästelungen der Bronchien mit vielen Ventilen gegeneinander verschließbar.
Die tief tauchenden Wale dagegen (z. B. Pottwale) haben ein nur geringes Lungenvolumen, ihr Sauerstoffbedarf wird aus dem Blut und dem roten Muskelfarbstoff Myoglobin gedeckt, der im Walmuskel viel stärker konzentriert ist als in den Muskeln anderer Säugetiere.
Die Herzschlagfrequenz sinkt während des Tauchvorganges stark ab, das Blut zirkuliert nicht mehr so stark im gesamten Körper, sondern versorgt aus den speichernden Gefäßsystemen heraus überwiegend das sauerstoffbedürftige Gehirn.
Das Atemzentrum ist weit weniger empfindlich für hohe Kohlendioxid-Konzentrationen im Blut und Gewebe des Wales als bei anderen Säugern.
Die Hauptmasse des Walkörpers besteht aus kaum komprimierbaren, flüssigkeitsgesättigten Geweben; die ohnehin kleinen Lungen sind stark komprimierbar. Freie Atemluft löst sich in den umgebenden Geweben der Atemwege. Da Wale unter Wasser keine Preßluft wie Gerätetaucher zu sich nehmen, sind sie kaum den Gefahren der Taucherkrankheit und damit Embolien ausgesetzt.
Die dicke Blubberschicht schützt sie vor der tödlichen Abkühlung.
Fortpflanzung Wale tragen meist 11-16 Monate lang 1 einzelnes Jungtier aus; Zwillinge sind sehr selten. Die jungen Wale kommen mit dem Schwanz voran zur Welt und werden (beim Tümmler) von ihrer Mutter sofort zur Oberfläche bugsiert, um zu atmen. Anfänglich legt sich das Weibchen auf die Seite, damit das säugende Junge mit seinem Blasloch an der Oberfläche bleibt; bald kann es auch unter Wasser gestillt werden. Dieser Vorgang ist wahrscheinlich bei allen Walen ähnlich. Die Milchdrüsen haben 2 Ausfuhrgänge, die neben der Geschlechtsöffnung in Falten verborgen liegen. Aus großen Vorratsräumen wird die Milch durch Muskelkontraktionen der Mutter sehr schnell auf einmal herausgedrückt.
Systematik Die Ordnung der Waltiere umfaßt 3 Unterordnungen: Die Urwale (Archaeoceti), älteste Funde aus dem unteren Eozän, sind im Oligozän ausgestorben. Heute leben noch die Bartenwale und die Zahnwale.
Wissenschaftliche Bezeichnung: