圈养海洋哺乳动物的一般目的是尽可能地复制其自然环境。在美国，1972 年的 《海洋哺乳动物保护法》(Marine Mammal Protection Act) 规定，圈养海洋哺乳动物的水体大肠菌群计数必须 ≤1,000 最可能数 (MPN)/100 mL，不过水体系统内的细菌计数在日常维护中通常应远低于该数值。
长期处于温度耐受极限环境中的海洋哺乳动物更容易患环境和传染性疾病。总体而言，相比于炎热环境，鲸类、鳍足类、海獭和北极熊更能适应寒冷环境，但不同物种的具体耐受能力有所不同。海牛类通常适应较温暖的水域，在冷水条件下会发生体温过低。为了展示目的而不合理地将不同物种混养，会打破环境适配性平衡，从而危及某些物种的健康。
良好的空气质量（特别是在室内场馆中，需达到每小时换气 10~20 次）与良好的水质同样重要。需及时清理户外展区的杂物，环境排水管不应排入池中。对于任何海洋哺乳动物，光周期、光谱和强度要求、声音耐受性和逃逸距离等参数，尚缺乏系统性的权威数据。在缺乏具体数据的情况下，应将这些因素的极端情况视为有害。
鲸类：大多数鲸类生活在海洋环境中，但也有部分物种会迁徙到淡水区域，且有五种淡水豚已完全适应了淡水栖息地。海洋鲸类必须饲养在盐度为 25~35 g/L 的水中，最好使用按比例配制的海盐。圈养海洋鲸类的水质应尽可能保持接近开阔海域海水的 pH 值 (8~8.3)。淡水鲸类需要与其自然栖息地相似的水质。建议采用多变的水池深度并提供非均质化的环境，以营造更丰富的声学环境。
鳍足类：鳍足类的环境要求与鲸类相似，不同之处在于鳍足类通常会“上岸”（即暂时离开水面）。尽管圈养鳍足类可以饲养在淡水中，但首选符合鲸类规格的盐水池，淡水贝加尔海豹 (Phoca sibirica) 除外。大多数鳍足类从食物中获取代谢所需的水分，如果提供高脂肪含量的鱼类，则无需额外提供淡水。然而，让鳍足类接触饮用水是常见的做法。圈养鳍足类的水池应提供防风和遮荫设施。每种物种的上岸要求各不相同，但应提供多种上岸选择，以便动物在陆地上能够相互隔离。
海牛类：不同海牛亚种在淡水中停留的时间各不相同，但儒艮 (Dugong dugong) 是完全海洋性的物种。海牛类是热带和亚热带物种，其水质要求与鲸类相似，长时间暴露在过冷（低于约 20°C）的水中会导致体温过低。美国最常见的海牛，即佛罗里达海牛 (Trichechus manatus latirostris)，在海洋和淡水环境之间季节性迁徙。若能根据季节变化调整水体盐度以模拟野外迁徙节律，圈养海牛的健康状况通常会更好。
海獭：圈养海獭必须饲养在冷水海洋系统中。由于海獭没有鲸脂，皮毛是其抵御体温过低的主要保护屏障；因此，水必须保持清洁，不得含有可能导致皮毛缠结或损坏的油类和有机物质。海獭还应有干燥的上岸区域。
北极熊：北极熊自然生活在北极和亚北极冰层上。北极熊在圈养环境下已成功适应了亚热带气候，但在温暖气候下更容易患皮肤病。传统上，圈养北极熊多使用淡水，但盐水或微咸水对其更为有益。应重视水体过滤与水质维护，并应提供多样化的地形、充足的池水空间和阳光。妊娠雌性需要一个隐蔽的巢穴区域。
海洋哺乳动物的保定
使用各种保定技术对海洋哺乳动物进行全面检查，包括训练（行为）、徒手、机械和化学保定。行为保定被广泛用于辅助临床检查和采集诊断样本；这些技术具有极大的优势，因为可以减少动物和操作人员的受伤风险和应激反应。在实施保定时，熟悉动物的饲养员在场很重要。可以从经过训练的动物身上采集的诊断样本包括血液、鼻腔或呼吸道样本、胃液、痰液、眼部和皮肤样本、尿液和粪便。诊断程序可包括体格检查、超声检查、X 线检查和眼内压测量等多项内容。然而，必须有替代的保定方法以应对紧急情况，因为生病或受伤的动物可能对正常的训练指令没有反应。
鲸类和海牛类：对于复杂操作或未经训练的动物，保定鲸类或海牛类最安全的方法是将其从水中移出。圈养围栏应允许排水，以便在不使用网的情况下使动物着底；内置升降池底是实现这一目标的最快方法。当动物在排水过程中开始失去浮力时，应在其下方垫上厚泡沫垫，以尽量减少挣扎和受伤。围网是围捕饲养在海围栏中或在野外遇到的小型鲸类和海牛类的替代方案；然而，需要经验丰富的人员执行，以降低动物或工作人员溺水或受伤的风险。被网住的动物被放置在泡沫或专门设计的担架或浮板上，可以将动物部分悬浮在水面下或水面上。
小型鲸类（如海豚）通常可以由三到四名工作人员保定：一人控制尾柄，其他人沿动物身体施加重量，但必须注意避免限制正常呼吸。对于较大的物种（如白鲸），则需要更多人员协助。胸鳍应以自然姿势收拢在动物身体两侧，以避免造成永久性损伤，且绝不能通过拉扯胸鳍来调整动物的姿态。在大型鲸类中，强有力的尾鳍可以用机械装置固定，但这也可能导致动物和人类受伤；因此，需要格外谨慎。海牛类相对温顺，但有强有力的尾鳍；保定操作的难点通常源于它们的体积和重量，建议谨慎行事，因为这类动物易发生翻滚。
鳍足类和海獭：在干燥地面上捕捉鳍足类操作更简便且更安全，不过小型动物也可以在水中用末端释放式圈网捕捉。大型动物不应在水中用网捕捉，而应诱导或驱赶出水面，或者将池水排干。在陆地上，大型动物可使用圈网进行抓捕。吊货网、挡板和套索杆（引导杆）也可作为辅助抓捕工具。抓捕完成后，可由经验丰富的操作员坐在小型鳍足类的背部并固定住头部来进行保定，以便执行一些耗时较短的操作；操作员应将大部分重量落在膝盖上，并用腿部进行约束，以避免限制动物呼吸。大型鳍足类或更复杂的操作需要设计合理的挤压笼或采用化学保定方式。可使用圈网将海獭从水池中转移出来。一旦离开水面，可以使用加厚软垫的保定袋、挤压箱或其他用于小型野生食肉动物的保定装置来完成操作。
北极熊：北极熊体型庞大且极具危险性，不建议进行人工保定。可以使用一些训练技术，特别是如果结合挤压笼或类似装置，但强烈建议进行防护性接触。
海洋哺乳动物的麻醉
对潜水和水生环境的生理适应性可能使海洋哺乳动物的全身麻醉具有挑战性。其他动物常用的麻醉药物在海洋哺乳动物中往往安全范围较窄或引起意外反应。许多安定药、镇静剂和麻醉剂已用于不同物种，但应仅由在这些药物使用方面经验丰富的人员对海洋哺乳动物进行给药。周密的计划和培训至关重要，因为这些物种与麻醉相关的发病率和死亡率可能很高。尽量选用可逆药物，因为可以缩短恢复时间。需要密切监测心率和心律 (ECG)、呼吸频率、体温、呼气末二氧化碳以及麻醉深度和灌注情况。海洋哺乳动物易发生肺不张，且许多药物会降低呼吸频率和质量，或导致呼吸暂停。表 各类鳍足类和鲸豚类动物常用的注射用镇静剂和麻醉剂中列出了一些常见的麻醉剂及其剂量。
各类鳍足类和鲸豚类动物常用的注射用镇静剂和麻醉剂
药物 | 海狮科 | 海豹科 | 鲸豚类 |
|---|---|---|---|
阿法沙龙 | Aa:2~3 mg/kg, IM Zc:1~2 mg/kg, IM, 联合咪达唑仑（0.1~0.2 mg/kg） 建议与苯二氮䓬类药物联合使用 | Pv:1~1.5 mg/kg, IM 或 IV 与苯二氮䓬类药物联合使用效果更佳 | — |
布托啡诺 | Ej:0.1~0.2 mg/kg, IM Zc:0.1~0.3 mg/kg, IM 可逆转 | Hl:0.05~0.17 mg/kg, IM Pv:0.1~0.3 mg/kg, IM 或 IV 可逆转 | Dl, Lo, Oo 或 Tt:0.05~0.15 mg/kg, IM |
地西泮 | Aph:0.04~0.28 mg/kg, IM 或 IV Zc:0.05~0.3 mg/kg, PO 可逆转 | Hg:0.3 mg/kg, IM Lc:0.1~0.25 mg/kg, IM Ml:0.02~0.35，IV 或 IM Pv:0.05~0.32 mg/kg, IV 或 IM 可逆转 | Dl:0.16 mg/kg Oo:0.25~1 mg/kg, PO Tt:0.1~0.22 mg/kg, PO 或 IM 可逆转 |
氯胺酮 | Aa:1 mg/kg, IM Ag:6~7 mg/kg, IM Aph:2~6 mg/kg At:1.9~2.8 mg/kg, IM Zc:1~4 mg/kg, IM 与苯二氮䓬类药物联合使用效果更佳 | Hg:6 mg/kg, IM Lw:1.6~2.4 mg/kg, IM Lc:2.9~7.7 mg/kg Ml:1.8~3.4 mg/kg, IV, 或 2~8 mg/kg, IM 与苯二氮䓬类药物联合使用效果更佳 | 1.1 mg/kg |
美托咪定 | Cu:0.01~0.04 mg/kg, IM Ej:0.02~0.06 mg/kg, IM Zc:0.01~0.07 mg/kg, IM 建议使用拮抗剂逆转 | Ml:0.012~0.027 mg/kg, IM 建议使用拮抗剂逆转 | — |
哌替啶（度冷丁） | 0.1~0.45 mg/kg, IM 高剂量时会导致呼吸抑制 | Hg:2 mg/kg, IM Hl:1~1.5 mg/kg, IM Lc:1~3 mg/kg, IM Ml:1.2~6.7 mg/kg, IM 可逆转 | 0.1~0.5 mg/kg, IM |
咪达唑仑 | Aa:0.1~0.7 mg/kg, IM Ej:0.2~0.25 mg/kg, IM Zc:0.1~0.3 mg/kg, IM 可逆转 | Hg:0.2~0.3 mg/kg, IM Hl:0.16~0.38 mg/kg, IM Lw:0.08~0.5 mg/kg, IM Lc:0.15~0.85 mg/kg, IM Ml:0.02~0.07, IM Pg:0.2 mg/kg, IM Pv:0.1~0.3 mg/kg, IM 或 IV 可逆转 | Tt:0.05~0.15 mg/kg, IM 或 IV 可逆转 |
丙泊酚 | Zc:2~5 mg/kg, IV（麻醉诱导） | Pv:1.25~2 mg/kg, IV；2-6 mg/kg, IV（麻醉诱导） | Tt 或 Lo:3~5.5 mg/kg, IV（麻醉诱导） |
替来他明-唑拉西泮 | Aa:1~1.4 mg/kg, IM Cu:0.77~1.14 mg/kg, IM Ej:1.8~2.5 mg/kg, IM 电话：1.6~2 mg/kg, IM Zc:1 mg/kg, IM | Hg:0.5~1.6 mg/kg, IM Hl:1.2~1.4 mg/kg Lw:0.3~1.1 mg/kg, IV 或 IM Ma 或 Ml:0.4~1.2 mg/kg, IV 或 IM | — |
物种代码 | Aa:Arctocephalus australis（南美毛皮海狮） Ag:Arctocephalus gazella（南极毛皮海狮） Aph:Arctocephalus phillipi（胡安费尔南德斯毛皮海狮） Apu:Arctocephalus pusillus（南非毛皮海狮） At:Arctocephalus tropicalis（亚南极毛皮海狮） Cu:Callorhinus ursinus（北海狗） Ej:Eumetopias jubatus（北海狮） 电话：Phocarctos hookeri（新西兰海狮） Zc:Zalophus californianus（加州海狮） | Hg:Halichoerus grypus（灰海豹） Hl:Hydrurga leptonyx（豹海豹） Lw:Leptonychotes weddellii（威德尔海豹） Lc:Lobodon carcinophagus（食蟹海豹） Ma:Mirounga angustirostris（北象海豹） Ml:Mirounga leonina（南象海豹） Pg:Phoca groenlandica（竖琴海豹） Pv:Phoca vitulina（斑海豹） | Dl:Delphinapterus leucas（白鲸） Lo:Lagenorhynchus obliquidens（太平洋白边海豚） Oo:Orcinus orca（虎鲸） Tt:Tursiops truncatus（宽吻海豚） |
鲸类：对这些物种通常不进行全身麻醉，因为许多操作可以通过训练或镇静，结合局部麻醉，并在动物离开水面的情况下完成。鲸类动物需使用专门的麻醉机和呼吸机（适用于长吸式呼吸平台期）。全身麻醉可通过静脉注射丙泊酚或其他药物诱导，使用注射剂或吸入麻醉维持，并需要进行气管插管。在反射消失（包括下颌张力消失）后，保持口腔张开，用手触诊特化喉部结构（鹅喙状结构），将其从鼻咽括约肌处向前脱位，然后将气管插管置入气管。鲸类气管非常短；因此，必须精确控制气管插管的插入长度。复苏期间，必须手动将鹅喙状结构复位至正确位置，并密切监测鲸类动物直至其完全恢复正常呼吸，因为此类动物容易出现再麻醉（renarcotization）。
鳍足类：圈养和野外环境中的海狮科、海豹科和海象科动物经常因各种操作而需要进行麻醉。多种注射剂已成功应用，尽管可逆转药物可能特别理想。吸入麻醉剂（通常为异氟烷和七氟烷）也已用于小型动物的麻醉维持或诱导。建议进行气管插管，因为这些物种非常容易发生呼吸暂停和肺不张。海狮科动物的气管在进入胸腔前会分叉；因此，放置气管插管时必须谨慎。海象有一个咽囊，可能会被误插管，因此建议使用长喉镜或内镜来观察喉部。建议在较长时间的操作中使用机械通气，特别是在动物处于背卧位时，因为低血压在该场景下很常见。麻黄碱可有效治疗低血压。
海牛类：海牛类动物很少需要全身麻醉，但对于某些诊断测试和治疗，建议进行镇静（通常使用苯二氮䓬类药物）。气管插管通过鼻腔进行，最好通过内镜完成，方法是通过一侧鼻孔观察喉部，并将气管插管通过另一侧鼻孔插入，也可将气管导管套在内镜末端，全程直视喉部完成操作。与鲸类动物类似，海牛类动物的气管也很短。应使用机械呼吸机以确保足够的通气，并应使用大型呼吸机系统。
海獭：在野生和圈养环境中，海獭最常使用芬太尼（肌内注射）联合咪达唑仑或地西泮进行麻醉。建议在较长时间的操作中进行气管插管，且合适的气管插管尺寸通常比同等体型陆生动物的预期规格更小。七氟烷和异氟烷等吸入麻醉剂可用于补充注射麻醉剂。已有再麻醉现象（narcotic recycling）的记录；因此，建议使用纳曲酮进行阿片类药物拮抗。密切监测体温对海獭尤为重要。
北极熊：北极熊通常使用埃托啡、替来他明-唑拉西泮（加或不加美托咪定）、氯胺酮加赛拉嗪，或各种其他肌内注射药物进行制动。所需剂量高度依赖于个体动物和环境。一旦麻醉，应采取预防措施以确保人员安全，以防意外或突然的麻醉苏醒。
海洋哺乳动物样本采集
血液采集
海洋哺乳动物具有特殊的血管适应性结构，这使得血液采集与样本解读工作存在难度，尤其是外周血管内的动静脉吻合支，常会导致采集到的血液为动静脉混合血。超声检查可辅助定位许多物种的血管，强烈建议用于导管插入术。采集血样或放置导管时应始终严格遵循无菌操作规范。
鲸类：最常用的方法是使用蝴蝶针连接真空采血管，或直接使用针头与注射器，穿刺小动脉周围静脉网的腹侧或背侧尾叶血管进行采血。通常可以看到或触及血管树的轻微沟槽或凹陷。在某些物种中，也可以从背鳍或前鳍的小动脉周静脉网中采集血液。尾柄静脉可通过侧向或腹侧入路穿刺，该部位通常用于采集大体积血样或进行导管插入。
鳍足类：海豹科和海象科动物最常见的采血部位是硬膜外椎间静脉或静脉窦以及跖侧趾间静脉。硬膜外椎间静脉通常从背侧中线、骨盆前 1-3 个椎间隙进针，适合采集大体积血样，而趾间静脉通常采集的样本量较小。在海狮科动物中，最常使用尾臀静脉、后鳍趾间血管和前鳍腹侧肱静脉。尾臀静脉位于前骨盆的尾侧，处于股骨大转子至尾基部连线的三分之一至二分之一处，且位于骶椎的侧方。可以使用真空采血管和针架装置，或使用针头和注射器进行采集。趾间血管的粗细与显露程度随物种变化；施加压力（如在跗关节上方捆扎止血带）、对鳍肢实施局部加温均有助于扩张血管，该血管通常可直接观察或触诊探及。类似的技术也可用于肱静脉穿刺。颈静脉和锁骨下静脉也可用于这些物种的静脉通路建立，但通常是在麻醉状态下使用。
海牛类：海牛类动物的血液通常从胸鳍的肱血管束采集，该血管束位于桡骨和尺骨之间，可采用内侧或外侧入路进针。
海獭：清醒海獭的血液通常从腘静脉或股静脉采集，麻醉状态下的海獭也可从颈静脉和头静脉采集。
北极熊：北极熊的血液通常在麻醉下从颈静脉、股静脉、隐静脉或头静脉采集；对于经过训练的个体，也可在清醒状态下从趾端血管采集少量血样。
尿液采集
与其他物种一样，尿液最常通过膀胱穿刺、导尿管导尿或自然排尿采集。部分海豚和其他鲸类动物已接受过尿液采集训练。对于某些物种（如海牛），通过导尿管或膀胱穿刺采集尿液可能很困难，在这种情况下，自然排尿采集很有价值。可以将浅盘放置在腹卧位海牛的尿道口下方，鳍足类动物和海獭可以暂时关在底部有栅栏或格栅的笼子里，让尿液流出。
胃部样本采集
用于细胞学评估以及评估 pH 值和其他参数的胃部样本在圈养海豚中很常见。许多海豚经过训练，可配合操作人员插入柔性胃管，既能进行口服补液，也能采集胃部样本。鉴于其特化的喉部和食道结构，大多数海豚都能接受这种训练；然而，一些鳍足类动物也已训练成功，可配合插入胃管并进行样本采集。
呼吸道样本采集
圈养鲸类的呼吸道样本采集也属于常规操作，以建立基线细胞学特征并监测潜在疾病或新病原体（如真菌）感染。海豚通常经过训练，可以根据指令强力呼气（即喷气）。将培养皿或其他采样介质置于喷气孔上方，以收集呼出的气溶胶颗粒用于检测。
