relativamente grande tamanho cerebral de alguns odontocetos e sua suposta relação com a
inteligência. Comparações entre o quociente de encefalização (relação entre peso do corpo
e peso do cérebro, QE, Tabela 1) de diversos mamíferos marinhos mostram que os
golfinhos tem a maior relação entre peso do cérebro e peso do corpo, e que isto está
provavelmente relacionado com padrões de história de vida, tais como estratégias
alimentares e comportamento social. O QE de sirênios está entre os mais baixos de todos
os mamíferos e foi relacionado à sua baixa taxa metabólica e longo período de crescimento
pós-natal.
Com exceção da audição (que será discutida posteriormente) a visão é o sentido
mais desenvolvido e estudado. O olho dos mamíferos marinhos é caracterizado por um
tapetum lucidum bem desenvolvido, que funciona para aumentar a sensibilidade do olho a
baixos níveis de luminosidade, e por glândulas de Harderian que produzem um muco
oleaginoso para proteger o olho. O sistema de acomodação (i.e. musculatura ciliar) que serve para alterar o poder de refração da lente, é especialmente bem desenvolvido em
pinípedes e na lontra-marinha quando comparado com cetáceos e sirênios. A demonstração
da presença de percepção de cores em pinípedes, cetáceos e sirênios tem sido difícil,
apesar da existência de estudos comportamentais e a presença tanto de cones como
bastonetes na retina ter documentada para várias espécies. Os bulbos olfativos são
pequenos nos pinípedes e ausentes nos odontocetos. Em contraste, os peixes-boi e as
lontras-marinhas possuem relativamente grandes órgãos olfativos e presumivelmente uma
maior sensibilidade olfativa.
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