Het mannelijke zeepaardje is uitgerust met een buidel aan de ventrale, of naar de voorkant gerichte, zijde van de staart. Tijdens de paring legt het vrouwtjeszeepaardje tot 1.500 eitjes in de buidel van het mannetje. Het mannetje draagt de eitjes gedurende 9 tot 45 dagen tot de zeepaardjes volledig ontwikkeld, maar zeer klein, uit het ei komen. De jongen worden dan vrijgelaten in het water, en het mannetje paart vaak binnen enkele uren of dagen opnieuw tijdens het broedseizoen.
Broedgedrag
Voordat de zeepaardjes gaan paren, kunnen ze elkaar gedurende enkele dagen het hof maken. Wetenschappers menen dat het baltsgedrag de bewegingen en de voortplantingstoestand van de dieren synchroniseert, zodat het mannetje de eitjes kan ontvangen wanneer het vrouwtje klaar is om ze af te zetten. In die tijd kunnen ze van kleur veranderen, met hun staarten tegen elkaar aan zwemmen of zich met hun staarten aan dezelfde streng zeegras vastgrijpen, en eendrachtig in het rond draaien in wat bekend staat als een “dans vóór zonsopgang”. Uiteindelijk beginnen ze aan een “echte baltsdans” die ongeveer 8 uur duurt en waarbij het mannetje water pompt door de eierzak op zijn romp, die uitzet en zich opent om de leegte te tonen. Als de eitjes van het vrouwtje rijp zijn, laten zij en haar partner eventuele ankers los en drijven snuit aan snuit omhoog, uit het zeegras, vaak in een spiraal terwijl ze opstijgen. Ze werken ongeveer 6 minuten samen, wat doet denken aan baltsgedrag. Het vrouwtje zwemt dan weg tot de volgende ochtend, en het mannetje keert terug naar het opzuigen van voedsel via zijn snuit. Het vrouwtje steekt haar legboor in de broedzak van het mannetje en legt daar tientallen tot duizenden eitjes. Als het vrouwtje haar eitjes afgeeft, slankt haar lichaam af en zwelt het zijne op. Beide dieren zinken dan terug in het zeegras en zij zwemt weg.
Fasen van de balts
Zeenpaarden vertonen vier fasen van de balts die worden aangegeven door duidelijke gedragsveranderingen en veranderingen in de intensiteit van de baltshandeling. Fase 1, de eerste baltsfase, vindt gewoonlijk plaats in de vroege ochtend, één of twee dagen vóór de fysieke paring. Tijdens deze fase worden de potentiële partners helderder van kleur, trillen ze en vertonen ze snelle lichaamstrillingen van links naar rechts. Deze uitingen worden afwisselend door het mannelijke en het vrouwelijke zeepaardje gedaan. De volgende fasen, 2 tot 4, vinden opeenvolgend plaats op de dag van de paring. Fase 2 wordt gekenmerkt door het wijzen van het wijfje, een gedrag waarbij het wijfje haar kop opheft om met haar lichaam een schuine hoek te vormen. In fase 3 beginnen ook de mannetjes te wijzen als reactie op het vrouwtje. Tenslotte zullen het mannetje en het vrouwtje herhaaldelijk samen in een waterkolom omhoog gaan en eindigen met copulatie midden in het water, waarbij het vrouwtje haar eieren rechtstreeks in de broedzak van het mannetje zal overbrengen.
Fase 1: Eerste balts
Dit eerste baltsgedrag vindt plaats ongeveer 30 minuten na zonsopgang op elke baltsdag, tot de dag van copulatie. Tijdens deze fase blijven de mannetjes en vrouwtjes ’s nachts apart, maar na zonsopgang komen ze naast elkaar in een zij-aan-zij positie, worden helderder en gaan gedurende ongeveer 2 tot 38 minuten baltsgedrag vertonen. Er is herhaald wederzijds trillen. Dit begint wanneer het mannetje het vrouwtje nadert, oplicht en begint te trillen. Het vrouwtje volgt het mannetje met haar eigen gedrag, waarbij ze ongeveer 5 seconden later ook oplicht en trilt. Als het mannetje trilt, draait hij zijn lichaam in de richting van het vrouwtje, dat vervolgens haar lichaam wegdraait. Tijdens fase 1 zijn de staarten van beide zeepaardjes binnen 1 cm van elkaar gepositioneerd op dezelfde houvast en zijn beide lichamen lichtjes naar buiten gedraaid vanaf het bevestigingspunt. Het vrouwtje verschuift echter de plaats waar haar staart wordt vastgemaakt, waardoor het paar om hun gemeenschappelijke houvast cirkelt.
Fase 2: Wijzen en pompen
Deze fase begint met het vrouwtje dat met haar wijzende houding begint, door met haar lichaam naar het mannetje toe te leunen, dat tegelijkertijd wegleunt en trilt. Deze fase kan tot 54 minuten duren. Na fase 2 volgt een latentieperiode (gewoonlijk tussen 30 minuten en vier uur), waarin de zeepaardjes geen baltsgedrag vertonen en de vrouwtjes niet fel zijn; de mannetjes zullen meestal een pompende beweging met hun lichaam vertonen.
Fase 3: Wijzen – wijzen
De derde fase begint met het helder worden van de wijfjes en het aannemen van de wijzende houding. De mannetjes reageren met hun eigen oplichtende en wijzende houding. Deze fase eindigt met het vertrek van het mannetje. Ze duurt gewoonlijk negen minuten en kan tijdens de balts één tot zes keer voorkomen.
Fase 4: Opstaan en copulatie
De laatste baltsfase omvat 5-8 baltsvluchten. Elke balts begint met zowel het mannetje als het vrouwtje verankerd aan dezelfde plant, ongeveer 3 cm uit elkaar; gewoonlijk staan ze tegenover elkaar en zijn ze nog helder van kleur van de vorige fase. Tijdens de eerste balts gaan de zeepaardjes, na het gedrag van elkaar aankijken, samen 2 tot 13 cm omhoog in de waterkolom. Tijdens de laatste stijging zal het vrouwtje haar legboor inbrengen en haar eieren door een opening in de broedzak van het mannetje overbrengen.
Bevruchting
Tijdens de bevruchting bij Hippocampus kuda bleek de broedzak slechts zes seconden open te zijn terwijl de eieren werden afgezet. Gedurende deze tijd drong zeewater de buidel binnen waar de spermatozoa en de eitjes elkaar ontmoeten in een zeewatermilieu. Dit hyperosmotisch milieu vergemakkelijkt de activering en de beweeglijkheid van de zaadcellen. De bevruchting wordt derhalve beschouwd als fysiologisch “extern” in een fysisch “intern” milieu na de sluiting van de buidel. Aangenomen wordt dat deze beschermde vorm van bevruchting de concurrentie tussen spermacellen van mannetjes vermindert. Binnen de Syngnathidae (zeenaalden en zeepaardjes) is beschermde bevruchting niet gedocumenteerd bij zeenaalden, maar het ontbreken van duidelijke verschillen in de verhouding tussen de grootte van de testikels en de lichaamsgrootte suggereert dat zeenaalden wellicht ook mechanismen hebben ontwikkeld voor een efficiëntere bevruchting met minder concurrentie van sperma.
Besterving
De bevruchte eitjes worden dan ingebed in de buidelwand en worden omgeven door een sponsachtig weefsel. Het mannetje voorziet de eitjes van prolactine, hetzelfde hormoon dat verantwoordelijk is voor de melkproductie bij drachtige zoogdieren. De buidel biedt zuurstof en een gecontroleerde omgeving als broedmachine. Hoewel het eigeel voedsel levert aan het zich ontwikkelende embryo, leveren de mannelijke zeepaardjes extra voedingsstoffen zoals energierijke lipiden en ook calcium om hen in staat te stellen hun skelet op te bouwen, door deze uit te scheiden in de broedbuidel die door de embryo’s worden opgenomen. Verder bieden zij ook immunologische bescherming, osmoregulatie, gasuitwisseling en afvaltransport
De eieren komen dan uit in de buidel, waar het zoutgehalte van het water wordt geregeld; dit bereidt de pasgeborenen voor op het leven in zee. Tijdens de draagtijd, die bij de meeste soorten twee tot vier weken duurt, bezoekt zijn partner hem dagelijks voor de “ochtendgroet”.
Geboorte
Het aantal jongen dat door het mannelijke zeepaardje wordt losgelaten bedraagt gemiddeld 100-1000 voor de meeste soorten, maar kan bij de kleinere soorten zo laag als 5 zijn, of zo hoog als 2.500. Wanneer de jongen klaar zijn om geboren te worden, drijft het mannetje ze uit met spiersamentrekkingen. Meestal bevalt hij ’s nachts en is hij ’s morgens, wanneer zijn partner terugkeert, klaar voor de volgende partij eieren. Zoals bijna alle andere vissoorten, voeden zeepaardjes hun jongen niet na de geboorte. De jongen zijn gevoelig voor roofdieren of oceaanstromingen die hen wegspoelen van hun voedselgebieden of in temperaturen die te extreem zijn voor hun tere lichaampjes. Minder dan 0,5% van de zuigelingen overleeft de volwassen leeftijd, wat verklaart waarom de nesten zo groot zijn. Deze overlevingspercentages zijn in vergelijking met andere vissen vrij hoog, omdat zij een beschermde draagtijd hebben, waardoor het proces de hoge kosten voor de vader waard is. De eieren van de meeste andere vissen worden onmiddellijk na de bevruchting verlaten.
Reproductieve rollen
Reproductie is energetisch kostbaar voor het mannetje. Dit doet de vraag rijzen waarom de omkering van de seksuele rol eigenlijk plaatsvindt. In een omgeving waar de ene partner meer energiekosten maakt dan de andere, suggereert het principe van Bateman dat de geringste bijdrager de rol van agressor op zich neemt. Mannelijke zeepaardjes zijn agressiever en “vechten” soms om de aandacht van het vrouwtje. Volgens Amanda Vincent van Project Seahorse, worstelen alleen mannetjes met hun staart en slaan ze met hun koppen naar elkaar. Deze ontdekking leidde tot verdere studie van de energiekosten. Om de directe bijdrage van het vrouwtje te schatten, analyseerden onderzoekers chemisch de energie die in elk ei is opgeslagen. Om de last voor de mannetjes te meten, werd het zuurstofverbruik gebruikt. Aan het eind van de incubatieperiode verbruikte het mannetje bijna 33% meer zuurstof dan voor de paring. De conclusie van de studie is dat het vrouwtje twee keer zoveel energie verbruikt als het mannetje tijdens het broeden, wat de standaardhypothese bevestigt.
Waarom het mannelijke zeepaardje (en andere leden van de Syngnathidae) het nageslacht draagt tijdens de draagtijd is onbekend, hoewel sommige onderzoekers denken dat dit kortere geboortetijden mogelijk maakt, wat op zijn beurt resulteert in meer nakomelingen. Met een onbeperkt aantal bereidwillige partners kunnen mannetjes 17% meer nakomelingen voortbrengen dan wijfjes in een voortplantingsseizoen. Ook hebben wijfjes 1,2 maal zo lange “time-outs” van de voortplantingscyclus dan mannetjes. Dit lijkt eerder op partnerkeuze dan op fysiologie gebaseerd te zijn. Als de eieren van het vrouwtje klaar zijn, moet ze die binnen een paar uur leggen of in de waterkolom uitstoten. Het leggen van eieren kost haar lichamelijk veel moeite, omdat ze ongeveer een derde van haar lichaamsgewicht uitmaken. Om te voorkomen dat ze een legsel verliest, eist het vrouwtje een lange balts. De dagelijkse begroetingen helpen om de band tussen het paar te verstevigen.
Monogamie
Hoewel zeepaardjes niet voor het leven paren, vormen vele soorten paartjes die minstens tot het broedseizoen duren. Sommige soorten zijn meer paartrouw dan andere. Vele soorten wisselen echter gemakkelijk van partner wanneer de gelegenheid zich voordoet. Van H. abdominalis en H. breviceps is aangetoond dat zij in groepen broeden en geen voortdurende partnervoorkeur vertonen. De paringsgewoonten van veel andere soorten zijn niet bestudeerd, zodat onbekend is hoeveel soorten werkelijk monogaam zijn, of hoe lang die banden werkelijk duren.
Hoewel monogamie bij vissen niet gebruikelijk is, blijkt zij bij sommige toch te bestaan. In dit geval kan de mate-bewaking hypothese een verklaring zijn. Deze hypothese luidt: “mannetjes blijven bij een enkel vrouwtje vanwege ecologische factoren die de zorg voor het mannetje en de bescherming van het nageslacht bijzonder voordelig maken.” Omdat de overlevingskansen van pasgeboren zeepaardjes zo laag zijn, is broeden essentieel. Hoewel het niet bewezen is, zouden mannetjes deze rol op zich kunnen hebben genomen vanwege de lange tijd die de vrouwtjes nodig hebben om hun eieren te produceren. Als de mannetjes broeden terwijl de vrouwtjes het volgende legsel (dat een derde van hun lichaamsgewicht bedraagt) voorbereiden, kunnen zij het interval tussen de legsels verkorten.