Eine der Hauptaufgaben moderner Zoologischer Gärten ist die Zucht und Erhaltung seltener Tierarten, von denen viele im Freiland bereits stark bedroht oder sogar ausgerottet sind. Alljährlich verschwinden aufgrund von Lebensraumzerstörung, Wilderei und Kriegswirren viele Tierarten unwiederbringlich von unserer Erde. Alleine in den letzten 200 Jahren sind über 50 Säugetierarten ausgerottet worden, wie z.B. der Auerochse in Europa, das Quagga in Südafrika oder der Beutelwolf in Australien. Die im Weltzooverband (WAZA) zusammengeschlossenen Zoologischen Gärten haben es sich zum besonderen Ziel gemacht, einerseits durch international koordinierte Erhaltungszuchtprogramme und andererseits durch den Schutz natürlicher Lebensräume die bedrohten Tierarten vor der völligen Ausrottung zu bewahren.
Auch der Zoo Duisburg beteiligt sich an diesen Aufgaben,
die sowohl im Zoo als auch im Freiland durchgeführt werden. In so genannten ex-situ Projekten
(d.h., Projekte die außerhalb des natürlichen Lebensräume der Tiere und somit im Zoo durchgeführt werden), betreibt der Zoo Duisburg die Haltung, Zucht und Erforschung zahlreicher bedrohter Tierarten. So werden im Zoo Duisburg die internationalen Zuchtbücher für Bärenstummelaffe, Fossa und Pinselohrschwein, koordiniert. Dies bedeutet, dass der Weltzoobestand dieser selten Tierarten vom Zoo Duisburg aus verwaltet wird, mit dem Ziel, eine genetisch gesunde Zoopopulation zu bewahren. Darüber hinaus beteiligen sich die Zoologischen Gärten an in-situ Projekten, die zum vorrangigen Ziel die Erforschung und Erhaltung natürlicher Lebensräume in den ursprünglichen Verbreitungsgebieten der in den Zoos gehaltenen Tierarten haben. Neben dem Schutz der verbliebenen intakten Lebensräume und der dort vorkommenden Tier- und Pflanzenwelt zählen hierzu auch die Bemühungen zur Wiederansiedlung im Freiland bereits ausgerotteter Arten sowie die Einbindung der lokalen Bevölkerung in den Natur- und Artenschutz.
Alle Forschungs-, Schutz- und Wiederansiedlungsprojekte verschlingen viel Geld, das aus dem Etat des Zoo Duisburg nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung gestellt werden kann. Daher hat der Zoo den ‚Cent für Artenschutz’ eingeführt. Von jeder verkauften Zoo-Eintrittskarte wird ein Anteil von 2 Cent für internationale Artenschutzprojekte bereitgestellt. Durch den Kauf einer Eintrittskarte unterstützen die Zoobesucher ausgewählte Schutzprojekte des Zoo Duisburg, wie z.B. den Schutz des Atlantischen Regenwaldes in Südamerika, dem natürlichen Lebensraum der Löwenaffen und Faultiere. Eine Ausstellung mit ausführlichen Informationen zu diesem Schutzprojekt ist im Affenhaus gegeben.
Seit den 1990er Jahren verwaltet der Zoo Duisburg das International Zuchtbuch der seltenen Fossa, dem größten Raubtier auf der Rieseninsel Madagaskar. Ziel des Zuchtbuches ist es, eine genetisch intakte Zoopopulation der Fossa zu bewahren. Ein weiteres Ziel des Zuchtbuches ist es jedoch auch, das Überleben der Fossa im Freiland zu sichern. Aufgrund anhaltender Abholzung der Wälder Madagaskars, dem natürlichen Lebensraum der Fossas, sowie stetiger Wilderei ist der Wildbestand dieser nur auf Madagaskar heimischen Raubtiere auf weniger als 2.000 Individuen geschrumpft. Dies ist eine verschwindend geringe Zahl auf einer Insel, die 2½ mal so groß ist wie Deutschland.
Die West African Primate Conservation Action (WAPCA)
Die Australian Koala Foundation (AKF)
Zum Schutz des stark bedrohten madagassischen Blauaugenibis (auf madagassisch 
Die im Jahr 1992 gegründete Gesellschaft 
Die 
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