A orca pode ser encontrada em todo o planeta, apesar de sua distribuição desigual. Vista com mais frequência em águas mais frias (em particular em regiões polares) do que em águas subtropicais ou tropicais. Prefere águas mais profundas e costuma navegar próximo à costa, na rebentação, até o perímetro de aproximadamente 800 km da costa. Não faz longas migrações como as baleias-azuis, por exemplo, e são habituadas a navegar entre blocos de gelo flutuantes nas águas gélidas, onde procuram presas.
Estudos realizados no litoral noroeste dos EUA e Canadá mostram que existem dois tipos diferentes de orcas, as transeuntes e as residentes, com diferenças físicas e comportamentais.
As transeuntes formam bandos pequenos (1 a 7 orcas por grupo), percorrem uma área maior, alimentam-se de outros mamíferos emitem sons com menor frequência e quando nadam, mudam abruptamente de direção, costumam permanecer sob a superfície da água entre 5 a 15 minutos, subindo nos intervalos para respirar. Possuem barbatanas dorsais mais pontiagudas do que as residentes.
As residentes formam bandos maiores, geralmente tendo de 5 a 25 orcas no grupo, percorrem uma área menor, alimentando-se de peixes. Emitem sons mais longos, têm rotas de navegação previsíveis e raramente passam mais de cinco minutos embaixo da água.Diferente dos golfinhos, as orcas não costumam acompanhar os navios, mas são frequentemente vistas dando saltos, batidas de cauda e peito na superfície da água e se esfregando no leito marinho, próximo às praias. Talvez esse costume seja para "coçar" o corpo e retirar camadas mortas de pele. Outras características comportamentais incluem nadar velozmente, no momento em que as orcas sobem à superfície para respirar, a "imobilidade", o bando sobe à superfície sincronizando o movimento e ocasionalmente a "batida de nadadeira dorsal", quando a orca movimenta uma das nadadeiras peitorais, fazendo o corpo girar e bater a nadadeira dorsal na superfície da água.
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