这是一种类似声纳的系统，使得鲸鱼能够在海洋里识别方向和捕捉猎物，尤其是在光线不足的深海或是浑浊泥泞的湍流水域，例如河口或者沼泽附近。这一发现将哺乳动物的回声测距能力的进化上溯到3200万年前。大约在3500万年前，鲸鱼分化成两个主要的类别——积极的捕猎者齿鲸和滤食类动物须鲸。
这具新发现的Cotylocara鲸鱼化石残骸包括一个56厘米的头盖骨、颈椎以及肋骨。鲸鱼身长约为3-3.4米，它很可能生活在浅海环境中，以鱼类和乌贼为食。它属于早已灭绝的一个鲸类家族，后者很早就与其它回声定位的鲸类、海豚等物种相分离。
这类鲸鱼可以通过位于颅骨和喷水孔之间的软组织鼻腔通道发出频率极高的声音，从而进行回声定位。当空气从鲸的鼻腔通道排出时，就会发出频率极高的尖锐声音，这种声音遇到水中的物体会产生回声，从而使得鲸鱼获得有关周围环境的高分辨率的声频图像。
这种发声机制十分复杂，它要求非常小的面部区域里存在大块肌肉、气穴以及身体脂肪。这种声音的频率极高以至于人耳无法听到。使用回声测距的现代鲸鱼的头部长有一个充满脂肪的器官，专门用于回声定位。
鲸鱼并非唯一会使用回声测距的动物，最早出现在5000万年前的蝙蝠也会在飞行过程中利用回声测距确定昆虫和其它猎物的位置。第一头鲸鱼大约出现在5000多万年前，它进化于和狼一般大小的陆地生物。鲸鱼逐渐适应了水里的生活，体积也变得越来越大，在4000多万年前曾被称为龙王鲸，身长至少17米。回声测距是随后逐渐发展起来的适应性特征。
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