Merihevonenuroksen uroksella on pyrstön ventraalisella eli etupuolella oleva pussi. Parittelun yhteydessä naaras merihevonen laskee uroksen pussiin jopa 1 500 munaa. Uros kantaa munia 9-45 päivän ajan, kunnes merihevoset syntyvät täysin kehittyneinä, mutta hyvin pieninä. Tämän jälkeen poikaset vapautetaan veteen, ja uros parittelee usein uudelleen muutamassa tunnissa tai päivässä lisääntymiskauden aikana.
Kurtturuus
Ennen lisääntymistä merihevoset saattavat kosiskella useita päiviä. Tutkijat uskovat, että kosiskelukäyttäytyminen synkronoi eläinten liikkeet ja lisääntymistilat, jotta uros voi vastaanottaa munat, kun naaras on valmis tallettamaan ne. Tänä aikana ne saattavat vaihtaa väriä, uida vierekkäin pyrstöistä kiinni pitäen tai tarttua pyrstöillään samaan meriruohon rihmastoon ja pyöriä yhtä aikaa ympäriinsä niin sanotussa ”aamua edeltävässä tanssissa”. Lopulta ne aloittavat noin 8 tuntia kestävän ”todellisen kosiskelutanssin”, jonka aikana uros pumppaa vettä rungossaan olevan munapussin läpi, joka laajenee ja avautuu ja näyttää tyhjyytensä. Kun naaraan munat ovat kypsiä, naaras ja sen kumppani päästävät irti ankkureista ja ajelehtivat ylöspäin, kuono kuonoon, ulos meriruohosta, usein kierteisesti noustessaan. Ne ovat vuorovaikutuksessa noin 6 minuutin ajan, mikä muistuttaa kosiskelua. Sen jälkeen naaras ui pois seuraavaan aamuun asti, ja uros palaa imemään ruokaa kuonollaan. Naaras työntää ovipositorinsa uroksen poikaspussiin ja laskee sinne kymmeniä tai tuhansia munia. Kun naaras vapauttaa munansa, naaraan vartalo pienenee ja naaraan vartalo paisuu. Molemmat eläimet vajoavat sitten takaisin meriruohoon, ja naaras ui pois.
Kosiskelun vaiheet
Seahorvilla on neljä kosiskelun vaihetta, jotka ilmenevät selkeinä käyttäytymismuutoksina ja muutoksina kosiskelun voimakkuudessa. Vaihe 1, kosiskelun alkuvaihe, tapahtuu tyypillisesti varhain aamulla yksi tai kaksi päivää ennen fyysistä parittelua. Tämän vaiheen aikana potentiaalisten parittelukumppanien väri kirkastuu, ne värähtelevät ja niiden vartalo värähtelee nopeasti sivulta toiselle. Sekä uros- että naaraspuolinen merihevonen esittävät näitä näytöksiä vuorotellen. Seuraavat vaiheet 2-4 tapahtuvat peräkkäin parittelupäivänä. Vaiheeseen 2 kuuluu naaraan osoittaminen, jossa naaras nostaa päätään muodostaen vartalonsa kanssa vinon kulman. Vaiheessa 3 myös urokset aloittavat saman osoittamiskäyttäytymisen vastauksena naaraaseen. Lopuksi uros ja naaras nousevat toistuvasti yhdessä ylöspäin vesipatsaassa ja päättyvät keskellä vettä tapahtuvaan kopulaatioon, jossa naaras siirtää munansa suoraan uroksen kutupussiin.
Vaihe 1: Alkuvaiheen kosiskelu
Tämä alkuvaiheen kosiskelukäyttäytyminen tapahtuu noin 30 minuuttia aamunkoiton jälkeen kullakin kosiskelupäivällä kopulaatiopäivään asti. Tämän vaiheen aikana urokset ja naaraat pysyttelevät yön ajan erillään toisistaan, mutta aamunkoiton jälkeen ne tulevat yhteen vierekkäin, kirkastuvat ja harjoittavat kosiskelukäyttäytymistä noin 2-38 minuutin ajan. Toistuvaa vastavuoroista värinää esiintyy. Tämä alkaa, kun uros lähestyy naarasta, kirkastuu ja alkaa täristä. Naaras seuraa urosta omalla näytöksellään, jossa se myös kirkastuu ja värisee noin 5 sekuntia myöhemmin. Kun uros värisee, se kääntää vartaloaan kohti naarasta, joka sitten kääntää vartaloaan poispäin. Vaiheen 1 aikana molempien merihevosten pyrstöt ovat enintään 1 cm:n etäisyydellä toisistaan samassa kiinnityspisteessä, ja molempien vartalot ovat hieman ulospäin kiinnityskohdasta. Naaras kuitenkin siirtää hännän kiinnittymiskohtaa, jolloin pari kiertää yhteisen pitokorvakkeensa.
Vaihe 2: Osoittaminen ja pumppaaminen
Tässä vaiheessa naaras aloittaa osoittamisasennon kallistamalla vartaloaan kohti urosta, joka samanaikaisesti kallistuu poispäin ja värisee. Tämä vaihe voi kestää jopa 54 minuuttia. Vaihetta 2 seuraa latenssiaika (tyypillisesti 30 minuutista neljään tuntiin), jonka aikana merihevoset eivät osoita mitään kosiskelukäyttäytymistä eivätkä naaraat ole kirkkaita; urokset osoittavat yleensä pumppausliikettä vartalollaan.
Vaihe 3: Osoittaminen – osoittaminen
Kolmas vaihe alkaa siten, että naaraat kirkastuvat ja ottavat osoittavan asennon. Urokset vastaavat omalla kirkastumisellaan ja osoittamisnäytöksellään. Tämä vaihe päättyy uroksen poistumiseen. Se kestää yleensä yhdeksän minuuttia, ja sitä voi esiintyä yhdestä kuuteen kertaa kosiskelun aikana.
Vaihe 4: Nousu ja parittelu
Viimeiseen kosiskeluvaiheeseen kuuluu 5-8 kosiskelujaksoa. Kukin kosiskelu alkaa siten, että sekä uros että naaras ovat ankkuroituneet samaan kasviin noin 3 cm:n etäisyydelle toisistaan; yleensä ne ovat vastakkain ja ovat vielä kirkkaan värisiä edellisen vaiheen jäljiltä. Ensimmäisellä kerralla merihevoset nousevat kasvotusten käyttäytymisen jälkeen yhdessä ylöspäin 2-13 cm:n korkeuteen vesipatsaassa. Viimeisen nousun aikana naaras työntää ovipositorinsa sisään ja siirtää munansa aukon kautta uroksen kutupussiin.
Fertilisaatio
Hippocampus kuda -hevoseläimen hedelmöittymisen aikana kutupussin havaittiin olevan auki vain kuusi sekuntia munien laskeutumisen aikana. Tänä aikana merivettä pääsi pussiin, jossa siittiöt ja munat kohtaavat merivesimiljöössä. Tämä hyperosmoottinen ympäristö helpottaa siittiöiden aktivoitumista ja liikkuvuutta. Hedelmöitymisen katsotaan näin ollen tapahtuneen fysiologisesti ”ulkoisessa” ympäristössä fyysisesti ”sisäisessä” ympäristössä pussin sulkeutumisen jälkeen. Uskotaan, että tämä suojattu hedelmöittymismuoto vähentää siittiöiden välistä kilpailua urosten välillä. Syngnathidae-heimon sisällä (putkikalat ja merihevoset) suojattua hedelmöitystä ei ole dokumentoitu putkikalaeläimillä, mutta se, että kivesten koon ja ruumiinkoon välisessä suhteessa ei ole selviä eroja, viittaa siihen, että putkikalat ovat saattaneet kehittää mekanismeja, jotka mahdollistavat tehokkaamman hedelmöityksen ja vähentävät siittiöiden kilpailua.
Sikiäminen
Lannoitetut munasolut uppoutuvat sitten pussin seinämään ja niitä ympäröi sienimäinen kudos. Uros toimittaa munille prolaktiinia, samaa hormonia, joka vastaa maidontuotannosta tiineillä nisäkkäillä. Pussissa on happea, ja se toimii kontrolloidussa ympäristössä hautomona. Vaikka munankeltuainen antaa ravintoa kehittyvälle alkiolle, urospuoliset merihevoset tuottavat lisää ravintoaineita, kuten runsaasti energiaa sisältäviä rasvoja ja kalsiumia, jotta ne voivat rakentaa luustonsa, erittämällä niitä siitospussiin, jotka alkiot imevät itseensä. Lisäksi ne tarjoavat myös immunologista suojaa, osmoregulaatiota, kaasujen vaihtoa ja jätteiden kuljetusta
Munat kuoriutuvat pussissa, jossa veden suolapitoisuutta säädellään; tämä valmistaa vastasyntyneitä elämään meressä. Koko tiineyden ajan, joka useimmilla lajeilla kestää kahdesta neljään viikkoa, kumppani vierailee sen luona päivittäin ”aamutervehdyksiä” varten.
Synnytys
Urospuolisen merihevoseläimen vapauttamien poikasten määrä on useimmilla lajeilla keskimäärin 100-1000 kappaletta, mutta pienemmillä lajeilla se voi olla vain 5 kappaletta ja pienemmillä lajeilla jopa 2 500 kappaletta. Kun poikaset ovat valmiita syntymään, uros karkottaa ne lihassupistuksilla. Tyypillisesti uros synnyttää yöllä, ja se on valmis ottamaan seuraavan munaerän vastaan aamulla, kun sen kumppani palaa. Kuten lähes kaikki muutkin kalalajit, merihevoset eivät kasvata poikasiaan syntymän jälkeen. Poikaset ovat alttiita petoeläimille tai merivirroille, jotka huuhtovat ne pois ruokailualueilta tai liian äärimmäisiin lämpötiloihin niiden herkille kehoille. Alle 0,5 prosenttia poikasista selviää aikuisiksi, mikä selittää, miksi pentueet ovat niin suuria. Nämä eloonjäämisluvut ovat itse asiassa melko korkeat verrattuna muihin kaloihin, koska ne ovat suojattuja tiinehtymisvaiheessa, mikä tekee prosessista isälle koituvien suurten kustannusten arvoisen. Useimpien muiden kalojen munat hylätään heti hedelmöityksen jälkeen.
Reproduktiiviset roolit
Reproduktio on urokselle energeettisesti kallista. Tämä herättää kysymyksen siitä, miksi sukupuoliroolien vaihtumista ylipäätään tapahtuu. Ympäristössä, jossa toiselle kumppanille aiheutuu enemmän energiakustannuksia kuin toiselle, Batemanin periaate viittaa siihen, että vähäisempi tekijä ottaa hyökkääjän roolin. Urospuoliset merihevoset ovat aggressiivisempia ja joskus ”taistelevat” naaraiden huomiosta. Project Seahorse -hankkeessa työskentelevän Amanda Vincentin mukaan vain urokset painivat hännänvääntönsä kanssa ja napsivat päätään toisilleen. Tämä löytö johti energiakustannusten lisätutkimuksiin. Arvioidakseen naaraan suoraa osuutta tutkijat analysoivat kemiallisesti kuhunkin munaan varastoituneen energian. Urosten taakan mittaamiseksi käytettiin hapenkulutusta. Haudonnan päättyessä uros kulutti lähes 33 prosenttia enemmän happea kuin ennen parittelua. Tutkimuksessa päädyttiin siihen, että naaraan energiankulutus munien tuottamisen aikana on kaksi kertaa suurempi kuin urosten hautomisen aikana, mikä vahvistaa vakiohypoteesin.
Miksi urospuolinen merihevonen (ja muut Syngnathidae-heimon jäsenet) kantaa jälkeläisiä koko tiineyden ajan, sitä ei tiedetä, joskin jotkin tutkijat uskovat, että se mahdollistaa lyhyemmät synnytysvälien pituudet, mikä puolestaan johtaa useampiin jälkeläisiin. Jos uroksilla on rajattomasti valmiita ja halukkaita kumppaneita, ne voivat tuottaa 17 prosenttia enemmän jälkeläisiä kuin naaraat lisääntymiskauden aikana. Lisäksi naaraat ovat 1,2 kertaa pidempään poissa lisääntymiskierrosta kuin urokset. Tämä näyttää perustuvan pikemminkin parinvalintaan kuin fysiologiaan. Kun naaraan munat ovat valmiina, sen on munittava ne muutamassa tunnissa tai heitettävä ne vesipatsaaseen. Munien teko on naaraalle valtava fyysinen rasite, sillä ne muodostavat noin kolmanneksen naaraan ruumiinpainosta. Suojautuakseen kotelon menettämiseltä naaras vaatii pitkää kosiskelua. Päivittäiset tervehdykset auttavat lujittamaan parin välistä sidettä.
Monogamia
Vaikka merihevoset eivät tunnetusti parittelekaan elinikäisesti, monet lajit muodostavat parisuhteita, jotka kestävät ainakin lisääntymiskauden ajan. Joillakin lajeilla parisuhdeuskollisuus on suurempaa kuin toisilla. Monet lajit vaihtavat kuitenkin helposti paria tilaisuuden tullen. H. abdominaliksen ja H. brevicepsin on osoitettu lisääntyvän ryhmissä, eivätkä ne osoita jatkuvaa paritusmieltymystä. Monien muiden lajien parittelutottumuksia ei ole tutkittu, joten ei tiedetä, kuinka moni laji on todellisuudessa yksiavioinen tai kuinka kauan nämä siteet todellisuudessa kestävät.
Vaikka yksiavioisuus kalojen keskuudessa ei ole yleistä, se näyttää olevan olemassa joillakin lajeilla. Tässä tapauksessa parinvartijahypoteesi voi olla selitys. Tämän hypoteesin mukaan ”urokset pysyvät yhden naaraan kanssa sellaisten ekologisten tekijöiden vuoksi, jotka tekevät uroksen vanhemmuudesta huolehtimisesta ja jälkeläisten suojelemisesta erityisen edullista”. Koska vastasyntyneiden merihevosien selviytymisprosentti on niin alhainen, hautominen on välttämätöntä. Vaikka tätä ei ole todistettu, urokset ovat voineet ottaa tämän roolin, koska naaraat tarvitsevat pitkän ajan muniensa tuottamiseen. Jos urokset hautovat sillä aikaa, kun naaraat valmistelevat seuraavaa koteloa (joka on kolmannes ruumiinpainosta), ne voivat lyhentää koteloiden välistä aikaa.