Aunque son bastante grandes (hasta 46 pies/14 m), las ballenas grises se alimentan de pequeños gusanos bentónicos y otros invertebrados. A través de una estrategia de alimentación única conocida como alimentación por succión, las ballenas grises muerden enormes bocados de sedimentos blandos (arena o barro) del fondo marino y luego contraen los músculos de sus bocas y gargantas para forzar la salida del agua y la arena, filtrando la comida con sus barbas. Esta estrategia de alimentación es análoga a la alimentación por filtración de las otras grandes ballenas barbadas. Se sabe que estas ballenas realizan migraciones muy largas entre las zonas de alimentación cerca de los polos y las zonas de cría en lagunas bien protegidas en los subtrópicos. Sin embargo, a diferencia de las otras grandes ballenas, las ballenas grises se alimentan durante el trayecto.
Como todas las ballenas, las grises son mamíferos y dan a luz a grandes crías. Dado que la hembra es la responsable de proporcionar leche y proteger a sus crías, debe almacenar reservas de energía adicionales y, en consecuencia, es más grande que los machos. Todos los récords de ballenas grises (por tamaño) son hembras. Las madres de ballena gris son conocidas por ser especialmente protectoras de sus crías y se sabe que atacan a los barcos que amenazan a sus bebés. Las crías, por otro lado, son bastante curiosas y se sabe que se acercan a los barcos y los investigan. Estos comportamientos diferentes pueden suponer un conflicto potencial para las operaciones de observación de ballenas. La orca es la única especie conocida que ataca y se come a las ballenas grises (siempre juveniles).
La caza comercial de ballenas durante los siglos XVII al XX (y quizás incluso antes) tuvo un efecto extremadamente perjudicial sobre las poblaciones de ballenas grises. Los números se redujeron tan significativamente que la población del Atlántico Norte está ahora extinta, y la población del Pacífico Norte casi se extinguió en el siglo XX. Afortunadamente, con la completa protección legal en Estados Unidos y México, la población del Océano Pacífico oriental se ha recuperado hasta un 20% de su número anterior a la caza de ballenas y ahora es estable. La población del Pacífico occidental sigue en peligro de extinción y se creía perdida hasta que fue redescubierta en la década de 1980. Sin embargo, la recuperación y la protección continuada en el Pacífico oriental hacen que la especie en su conjunto se considere ahora como menos preocupante. Una gestión exitosa y una cuidadosa protección han salvado a esta especie del borde de la desaparición.
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