Das männliche Seepferdchen ist mit einem Beutel an der ventralen, oder nach vorne gerichteten Seite des Schwanzes ausgestattet. Bei der Paarung legt das Seepferdchen-Weibchen bis zu 1.500 Eier in den Beutel des Männchens ab. Das Männchen trägt die Eier 9 bis 45 Tage lang aus, bis die Seepferdchen voll entwickelt, aber noch sehr klein sind. Die Jungtiere werden dann ins Wasser entlassen, und das Männchen paart sich während der Brutzeit oft innerhalb von Stunden oder Tagen erneut.
Balzverhalten
Vor der Paarung können Seepferdchen mehrere Tage lang balzen. Wissenschaftler glauben, dass das Balzverhalten die Bewegungen und den Fortpflanzungszustand der Tiere synchronisiert, so dass das Männchen die Eier empfangen kann, wenn das Weibchen bereit ist, sie abzulegen. Während dieser Zeit können sie ihre Farbe wechseln, nebeneinander schwimmen und sich an den Schwänzen festhalten oder sich mit ihren Schwänzen an einem Strang Seegras festhalten und sich in einem so genannten „Tanz vor der Dämmerung“ im Gleichschritt drehen. Schließlich vollführen sie einen „echten Balztanz“, der etwa 8 Stunden dauert und bei dem das Männchen Wasser durch den Eiersack an seinem Rumpf pumpt, der sich ausdehnt und öffnet, um seine Leere zu zeigen. Wenn die Eier des Weibchens reif sind, lassen sie und ihr Partner alle Verankerungen los und treiben mit ihren Schnauzen nach oben, aus dem Seegras heraus, wobei sie sich oft spiralförmig nach oben bewegen. Ihre Interaktion dauert etwa 6 Minuten und erinnert an die Balz. Das Weibchen schwimmt dann bis zum nächsten Morgen davon, und das Männchen saugt wieder Nahrung durch seine Schnauze auf. Das Weibchen steckt seinen Legebohrer in den Brutbeutel des Männchens und legt Dutzende bis Tausende von Eiern ab. Wenn das Weibchen seine Eier freigibt, schrumpft ihr Körper, während sein Körper anschwillt. Beide Tiere sinken dann zurück ins Seegras und sie schwimmt davon.
Phasen der Balz
Seepferdchen zeigen vier Balzphasen, die sich durch deutliche Verhaltensänderungen und Veränderungen in der Intensität des Balzaktes bemerkbar machen. Phase 1, die erste Balzphase, findet typischerweise am frühen Morgen statt, ein oder zwei Tage vor der körperlichen Paarung. In dieser Phase hellen sich die potenziellen Partner auf, zittern und zeigen schnelle Körperschwingungen von Seite zu Seite. Diese Bewegungen werden abwechselnd vom männlichen und weiblichen Seepferdchen ausgeführt. Die folgenden Phasen 2 bis 4 finden nacheinander am Tag der Kopulation statt. Phase 2 ist durch das Zeigen des Weibchens gekennzeichnet, ein Verhalten, bei dem das Weibchen seinen Kopf anhebt, um einen schrägen Winkel mit seinem Körper zu bilden. In Phase 3 beginnen auch die Männchen als Reaktion auf das Weibchen mit dem gleichen Zeigeverhalten. Schließlich steigen Männchen und Weibchen wiederholt gemeinsam in einer Wassersäule nach oben und enden in einer Kopulation mitten im Wasser, bei der das Weibchen seine Eier direkt in den Brutbeutel des Männchens legt.
Phase 1: Anfängliches Balzverhalten
Dieses anfängliche Balzverhalten findet an jedem Tag der Balz etwa 30 Minuten nach Sonnenaufgang statt, bis zum Tag der Kopulation. Während dieser Phase bleiben die Männchen und Weibchen während der Nacht getrennt, aber nach der Morgendämmerung kommen sie in einer Seite-an-Seite-Position zusammen, hellen sich auf und balzen etwa 2 bis 38 Minuten lang. Dabei kommt es zu wiederholtem gegenseitigem Zittern. Dies beginnt, wenn sich das Männchen dem Weibchen nähert, sich aufhellt und zu zittern beginnt. Das Weibchen folgt dem Männchen mit seiner eigenen Balz, bei der es sich ebenfalls aufhellt und etwa 5 Sekunden später zu zittern beginnt. Während das Männchen zittert, dreht es seinen Körper in Richtung des Weibchens, das sich dann von ihm wegdreht. Während der ersten Phase befinden sich die Schwänze beider Seepferdchen in einem Abstand von nur 1 cm zueinander auf demselben Haltesystem, und beide Körper sind vom Befestigungspunkt aus leicht nach außen geneigt. Das Weibchen verlagert jedoch die Stelle, an der der Schwanz befestigt ist, so dass das Paar seinen gemeinsamen Haltepunkt umkreist.
Phase 2: Zeigen und Pumpen
Diese Phase beginnt damit, dass das Weibchen mit der Zeigestellung beginnt, indem es seinen Körper zum Männchen neigt, das sich gleichzeitig weglehnt und zittert. Diese Phase kann bis zu 54 Minuten dauern. Auf Phase 2 folgt eine Latenzzeit (typischerweise zwischen 30 Minuten und vier Stunden), in der die Seepferdchen kein Balzverhalten zeigen und die Weibchen nicht hell sind; die Männchen zeigen in der Regel eine pumpende Bewegung mit ihrem Körper.
Phase 3: Zeigen – Zeigen
Die dritte Phase beginnt damit, dass die Weibchen aufleuchten und die Zeigestellung einnehmen. Die Männchen antworten mit ihrem eigenen Aufhellen und Zeigen. Diese Phase endet mit dem Abflug des Männchens. Sie dauert in der Regel neun Minuten und kann während der Balz ein- bis sechsmal auftreten.
Phase 4: Aufstehen und Kopulation
Die letzte Balzphase umfasst 5-8 Balzflüge. Jedes Balzspiel beginnt damit, dass sowohl das Männchen als auch das Weibchen etwa 3 cm voneinander entfernt an derselben Pflanze verankert sind; normalerweise stehen sie sich gegenüber und sind noch hell gefärbt von der vorherigen Phase. Während der ersten Balz steigen die beiden Seepferdchen nach dem Umdrehen gemeinsam 2 bis 13 cm in der Wassersäule nach oben. Während des letzten Aufstiegs setzt das Weibchen seinen Ovipositor ein und überträgt seine Eier durch eine Öffnung in den Brutbeutel des Männchens.
Befruchtung
Während der Befruchtung bei Hippocampus kuda wurde festgestellt, dass der Brutbeutel nur sechs Sekunden lang geöffnet war, während die Eier abgelegt wurden. Während dieser Zeit gelangte Meerwasser in den Beutel, wo sich die Spermien und die Eier in einem Meerwassermilieu treffen. Dieses hyperosmotische Milieu begünstigt die Aktivierung und Beweglichkeit der Spermien. Die Befruchtung wird daher als physiologisch „extern“ in einer physisch „internen“ Umgebung nach dem Schließen des Beutels betrachtet. Es wird angenommen, dass diese geschützte Form der Befruchtung die Konkurrenz zwischen den Männchen verringert. Bei den Syngnathidae (Seenadeln und Seepferdchen) ist eine geschützte Befruchtung bei den Seenadeln nicht dokumentiert, aber das Fehlen deutlicher Unterschiede im Verhältnis zwischen Hoden- und Körpergröße deutet darauf hin, dass die Seenadeln auch Mechanismen für eine effizientere Befruchtung mit geringerer Spermienkonkurrenz entwickelt haben könnten.
Gestation
Die befruchteten Eier werden dann in die Beutelwand eingebettet und von einem schwammigen Gewebe umgeben. Das Männchen versorgt die Eier mit Prolaktin, dem gleichen Hormon, das bei schwangeren Säugetieren für die Milchproduktion verantwortlich ist. Der Beutel versorgt die Eier mit Sauerstoff und dient als Brutkasten mit kontrollierter Umgebung. Während das Eigelb den sich entwickelnden Embryo mit Nährstoffen versorgt, liefern die männlichen Seepferdchen zusätzliche Nährstoffe wie energiereiche Fette und auch Kalzium für den Aufbau des Skelettsystems, indem sie diese in den Brutbeutel abgeben, die von den Embryonen aufgenommen werden. Darüber hinaus bieten sie auch immunologischen Schutz, Osmoregulation, Gasaustausch und Abfalltransport
Die Eier schlüpfen dann im Beutel, wo der Salzgehalt des Wassers reguliert wird; dies bereitet die Neugeborenen auf das Leben im Meer vor. Während der Trächtigkeit, die bei den meisten Arten zwei bis vier Wochen dauert, besucht ihn sein Partner täglich, um ihn zu begrüßen.
Geburt
Die Zahl der vom männlichen Seepferdchen freigesetzten Jungtiere liegt bei den meisten Arten im Durchschnitt bei 100-1000, kann aber bei kleineren Arten bis zu 5 und bei größeren bis zu 2.500 betragen. Wenn die Jungtiere zur Geburt bereit sind, stößt das Männchen sie mit Muskelkontraktionen aus. In der Regel gebärt es nachts und ist am Morgen, wenn seine Partnerin zurückkehrt, bereit für die nächste Ladung Eier. Wie fast alle anderen Fischarten ziehen Seepferdchen ihre Jungen nach der Geburt nicht auf. Die Jungtiere sind anfällig für Raubtiere oder Meeresströmungen, die sie von den Futterplätzen wegspülen, oder für Temperaturen, die für ihre empfindlichen Körper zu extrem sind. Weniger als 0,5 % der Jungtiere überleben bis zum Erwachsenenalter, was erklärt, warum die Würfe so groß sind. Diese Überlebensraten sind im Vergleich zu anderen Fischen recht hoch, da sie eine geschützte Trächtigkeit haben, die den hohen Preis für den Vater wert ist. Die Eier der meisten anderen Fische werden sofort nach der Befruchtung verlassen.
Reproduktive Rollen
Reproduktion ist für das Männchen energetisch kostspielig. Dies wirft die Frage auf, warum die sexuelle Rollenumkehr überhaupt stattfindet. In einer Umgebung, in der ein Partner mehr Energiekosten verursacht als der andere, legt das Batemansche Prinzip nahe, dass derjenige, der weniger beiträgt, die Rolle des Aggressors übernimmt. Männliche Seepferdchen sind aggressiver und „kämpfen“ manchmal um die Aufmerksamkeit der Weibchen. Laut Amanda Vincent vom Projekt Seepferdchen ringen nur die Männchen mit dem Schwanz und schlagen sich gegenseitig die Köpfe ein. Diese Entdeckung veranlasste eine weitere Untersuchung der Energiekosten. Um den direkten Beitrag der Weibchen zu ermitteln, analysierten die Forscher chemisch die in jedem Ei gespeicherte Energie. Um die Belastung der Männchen zu messen, wurde der Sauerstoffverbrauch herangezogen. Am Ende der Inkubation verbrauchte das Männchen fast 33 % mehr Sauerstoff als vor der Paarung. Die Studie kam zu dem Schluss, dass der Energieaufwand der Weibchen während der Eiablage doppelt so hoch ist wie der der Männchen während der Brutzeit, was die Standardhypothese bestätigt.
Warum das männliche Seepferdchen (und andere Mitglieder der Syngnathidae) den Nachwuchs durch die Trächtigkeit trägt, ist unbekannt, obwohl einige Forscher glauben, dass dies kürzere Geburtsintervalle ermöglicht, was wiederum zu mehr Nachwuchs führt. Bei einer unbegrenzten Anzahl bereitwilliger Partner können Männchen in einer Brutsaison 17 % mehr Nachkommen zeugen als Weibchen. Außerdem haben Weibchen eine 1,2-mal längere „Auszeit“ vom Fortpflanzungszyklus als Männchen. Dies scheint eher auf die Partnerwahl als auf die Physiologie zurückzuführen zu sein. Wenn die Eier des Weibchens fertig sind, muss es sie innerhalb weniger Stunden ablegen oder sie in die Wassersäule abwerfen. Die Eiablage ist für das Weibchen ein enormer körperlicher Aufwand, da die Eier etwa ein Drittel ihres Körpergewichts ausmachen. Um sich vor dem Verlust eines Geleges zu schützen, verlangt das Weibchen eine lange Balzzeit. Die täglichen Begrüßungen tragen dazu bei, die Bindung zwischen dem Paar zu festigen.
Monogamie
Auch wenn Seepferdchen nicht dafür bekannt sind, sich ein Leben lang zu paaren, bilden viele Arten Paarbindungen, die zumindest die Brutsaison überdauern. Einige Arten zeigen ein höheres Maß an Paartreue als andere. Viele Arten wechseln jedoch bereitwillig ihre Partner, wenn sich die Gelegenheit ergibt. H. abdominalis und H. breviceps brüten nachweislich in Gruppen und zeigen keine kontinuierliche Paarungspräferenz. Die Paarungsgewohnheiten vieler weiterer Arten sind nicht untersucht worden, so dass nicht bekannt ist, wie viele Arten tatsächlich monogam sind oder wie lange diese Bindungen tatsächlich andauern.
Auch wenn Monogamie bei Fischen nicht üblich ist, scheint sie doch bei einigen zu existieren. In diesem Fall könnte die Partnerschutz-Hypothese eine Erklärung sein. Diese Hypothese besagt, dass „Männchen aufgrund ökologischer Faktoren, die die elterliche Fürsorge und den Schutz des Nachwuchses durch das Männchen besonders vorteilhaft machen, bei einem einzigen Weibchen bleiben.“ Da die Überlebensrate neugeborener Seepferdchen so niedrig ist, ist die Bebrütung von entscheidender Bedeutung. Obwohl dies nicht bewiesen ist, könnten die Männchen diese Aufgabe übernommen haben, weil die Weibchen so lange brauchen, um ihre Eier zu produzieren. Wenn die Männchen brüten, während die Weibchen das nächste Gelege vorbereiten (das ein Drittel des Körpergewichts ausmacht), können sie die Zeit zwischen den Gelegen verkürzen.