El Jardín Zoológico colabora con la Reserva Natural del Estuario del Sado (ICNF-RNES) en la elaboración y ejecución del "Plan de Acción para la Salvaguardia y Monitoreo de la población de Delfines nariz de botella en el Estuario del Sado". El plan de acción tiene la misión de "Mejorar las condiciones del hábitat de la población de Delfines (Tursiops trunactus) del Sado, único en Portugal, a través de la consulta de agentes relevantes para su conservación". Se establecieron cuatro objetivos generales, que se pusieron en práctica en 103 acciones, que se desarrollaron durante los cinco años de vigencia del Plan (2008-2013). El Jardín Zoológico también es responsable de las acciones en el área de educación y difusión del Plan, y ofrece soporte técnico en eventuales accidentes que acontecieran a  estos Delfines. La desaparición de Delfines del Sado constituiría una grave pérdida para el ecosistema en el que está integrado y para la biodiversidad a escala nacional.

El Plan de Acción fue enmendado, en la Orden N ° 21997/2009, en línea con las opciones estratégicas de la Estrategia Nacional para la Conservación de la Naturaleza y la Biodiversidad (ENCNB).

El Jardín Zoológico ha sido miembro fundador de Abrigos - la Red de Apoyo Mamíferos Marinos arroyados -, en asociación con el ICNF - Instituto para la Conservación de la Naturaleza y los Bosques- y otras instituciones nacionales, desde 1998. Su objetivo es recuperar y siempre que sea posible, rehabilitar mamíferos marinos para su posterior reintroducción en el medio natural.

El proyecto MOm (Monk Seal Monitoring), coordinado por The Hellenic Society for the Study and the Protection of the Mediterranean Monk Seal, cuenta con la colaboración del Jardín Zoológico desde 2009, y su misión es la conservación de esta especie en peligro crítico. El apoyo al proyecto MOm es un esfuerzo conjunto de los miembros institucionales de la European Association for Aquatic Mammals (EAAM), de la cual forma parte el Jardín Zoológico.