Il Salish Sea ospita la più densa concentrazione di orche residenti e transitorie nelle acque nordamericane. Tre branchi residenti — J, K e L — contano circa 75 individui e trascorrono dalla primavera all'autunno a caccia di salmoni Chinook lungo la piattaforma continentale tra l'Admiralty Inlet e il confine canadese.
Le orche transitorie di Bigg, che contano oltre 300 esemplari in tutto il mare interno, pattugliano tutto l'anno a caccia di foche comuni e focene. Le megattere, assenti da queste acque per sette decenni dopo la caccia commerciale, sono tornate dal 2010; il Salish Sea registra ora oltre 30 megattere individuali ogni stagione, identificate dai pattern delle code catalogati dal Cascadia Research Collective.
I tour di avvistamento balene di Seattle partono da Anacortes, Everett e dal centro di Seattle, convergendo sulle zone di alimentazione a ovest dell'arcipelago di San Juan. Le imbarcazioni spaziano da gommoni rigidi da 30 passeggeri a catamarani con una capacità di 150 persone. I naturalisti a bordo identificano i cetacei dalla forma della pinna dorsale, dal pattern dello sfiato e dall'intervallo di emersione. La pinna dorsale dell'orca, alta quasi due metri e visibile a due miglia di distanza su acqua calma, segnala la posizione del branco prima del primo emersione. Le balene grigie migrano oltre Race Rocks ogni marzo e aprile, con 20.000 animali che viaggiano dalle lagune della Baja ai terreni di alimentazione in Alaska a un ritmo di 75 miglia al giorno.
Le foche comuni del mare interno si adagiano su isolotti di granito e zattere di legname alla bassa marea. Le focene di Dall, il piccolo cetaceo più veloce, cavalcano le onde di prua a 34 nodi. Le aquile di mare testabianca nidificano sui tronchi di abete di Douglas sopra le linee di marea; 200 coppie riproduttive occupano solo le San Juan Islands. I leoni marini di Steller, con maschi che pesano 2.400 libbre ciascuno, si radunano sulle boe di navigazione al largo di Cattle Point. I pulcinella di mare dai ciuffi e le auklet rinoceronte si tuffano alla ricerca di pesci nelle correnti dove lo Stretto di Juan de Fuca incontra lo Stretto di Haro. Il tempo influenza ogni partenza: la nebbia mattutina si dissolve entro le 10:00 e i venti occidentali pomeridiani creano moto ondoso di tre piedi dopo le 14:00. Gli idrofoni calati nella colonna d'acqua catturano i richiami delle orche a frequenze comprese tra 500 Hz e 25 kHz, un paesaggio sonoro più antico dell'ultima era glaciale.
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