L'orque, à l'instar du grand cachalot, est un superprédateur. Au sommet de la chaîne alimentaire, elle ne connaît aucun ennemi naturel. Son alimentation est essentiellement constituée de 80 espèces de proies : poissons, manchots et autres mammifères marins (lions de mer, otaries, phoques, marsouins, petites ou jeunes baleines, lamantins, dauphins). Les proportions de ces proies dans le régime alimentaire ainsi que les techniques de chasse employées varient en fonction des populations. Les orques chassent les mammifères marins tels que les phoques et lions de mer en rôdant très près des plages, et en utilisant la technique d’échouage sur le rivage.

L'orque est une des rares espèces qui transmet son savoir aux générations suivantes. Des scientifiques ont observé des orques femelles enseigner l’échouage volontaire à des groupes de jeunes orques. Cet apprentissage peut durer vingt ans. Les orques de Norvège chassant le hareng utilisent la technique dite du « carrousel » : pour rassembler les harengs en une masse compacte près de la surface, ils nagent en contournant le banc de harengs, présentant leur abdomen blanc aux poissons, et tapent avec leur nageoire caudale sur cette masse pour les assommer.

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