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동물원의 설계와 건축을 할 때면 서로 상반되는 두 욕구에 자주 접하게 된다.

그것은 동물들(또 이들을 돌보는 동물원 직원들)의 욕구와 관람객의 욕구이다. 동물원의 위치·크기·배치·수명·기후조건 등은 아주 다양하므로 동물원을 건축하는 데 표준 형식이란 거의 있을 수가 없다. 전체 동물원의 80% 가량을 차지하는 도시 동물원은 규모가 제한될 수밖에 없어 이용할 수 있는 공간을 최대한 활용해야 한다. 동물은 대개 옥내(屋內)에서 기르지만 때로는 부속되어 있는 옥외 울타리 안에서 기른다.

울타리라든가 여러 형태의 방벽을 치는 것은 동물들이 도망치거나 관람객이 동물에 너무 가까이 가는 것을 막기 위한 것이다. 우리 안에는 사자나 호랑이의 우리에서 볼 수 있는 말뚝, 원숭이의 우리에 있는 늘어진 쇠사슬이나 줄처럼 단순한 장치도 있지만, 요즘은 현대적인 재료로 만든 배경이나 인공 바위, 나무 등을 이용하여 자연서식지처럼 꾸미는 경우가 많다.

가장 큰 포유동물인 코끼리와 코뿔소는 대개 한 건물에 수용하는데, 때때로 하마와 맥(貘) 따위도 함께 수용하도록 설계된다.

이들이 있는 곳에는 옥외 방목장도 함께 있으며, 하마 등 몇몇 동물이 있는 곳에는 물웅덩이까지 딸려 있다. 기린은 4.5m가 넘는 것도 있어 천장이 높아야 하며, 이들이 운동할 수 있는 옥외 공간도 필요하다. 말·얼룩말·오카피·낙타·돼지·소·영양 등도 우리는 물론 방목장이 필요하다. 그러나 작은 포유동물들은 옥외 방목장이 없이 한 건물에 손쉽게 수용할 수 있다.

많은 동물원에서는 인공조명으로 정상적인 일광주기를 바꾸는 시설을 하여 야행성 동물들을 전시하고 있다(광주기성). 동물원은 이들이 보통 잠들어 있을 낮 시간에 개장되므로, 흐릿한 백색광이나 적색광을 비추어 이들이 활동하도록 만든다.

그러나 어둠이 내리면 대낮처럼 밝게 해 야행성 동물을 잠재운다.

도시에 있는 동물원들의 대형 새장에는 여러 형태가 있다. 1마리 또는 1쌍을 수용하는 작은 새장들을 한 건물 안에 모아둔 것도 있고, 비교적 큰 새장에 유연관계가 깊은 여러 종들을 모아두거나, 해조(海鳥)·산새 등과 같이 서식지별로 모아두는 경우도 있다.

대형 새장 속에 기르며 관람객에게 항상 전시하는 방법에는 여러 가지가 있다. 철망을 사용하는 방법이 가장 일반적이나, 피아노선이 1.3~2.5㎝ 간격 세로로 나열되어 있어서 잘 보이지 않는 단점이 있다. 유리로 된 새장도 가끔 사용되는데 아주 신중하게 배치하지 않으면 불필요한 반사가 생기게 된다. 새장 안의 한쪽 구석에만 빛을 비추고 관람객이 있는 부분은 어둡게 하여 간단하고 효과적으로 새들을 가둘 수도 있다. '걸어가며 보는' 대형 새장도 있는데 새들은 넓은 공간에서 자유롭게 날아다니며, 관람객은 '에어록' 형태의 문을 통해 들어간다.

이러한 대형 새장은 식물이 자라고 시내가 흐르는 자연 환경으로 꾸밀 수 있다.

물새류와 맹금류는 대개 둥지가 설치된 대형 옥외 새장에 수용하며, 이들을 수용한 현대식 대형 새장은 매우 넓어 새들이 충분히 날아다닐 수 있다.

세계에서 가장 큰 대형 새장 중의 하나는 캘리포니아 샌디에이고 동물원에 있다.

이것은 천연 협곡에 지붕을 씌워 만들었으며, 그중의 하나는 걸어가며 보는 대형 새장으로 대략 높이 25m, 길이 46m, 폭 21m이다. 런던 동물원에 있는 스노든 대형 새장도 역시 그 안을 걸으며 구경하는데 규모는 비슷하나 인공 절벽에 설치되어 있다. 1965년에 개장했으며 설계가 독특한데, 공중에 매달려 있는 4면체 뼈대에 놓인 철망을 아연도금 철선과 알루미늄 관으로 된 두발기중기가 지지하고 있다.

관람객이 지나가는 통로는 캔틸레버로, 절벽의 꼭대기 부근에 옆으로 12m쯤 나와 있다.

파충류는 파충류 우리 안의 각각 독립된 작은 우리에서 사육된다. 아열대와 열대지역의 동물원에 있는 파충류는 흔히 반자연 상태의 울타리가 쳐진 옥외나 울(pit)에서 사육된다. 동물을 밀폐된 우리에 가두어놓았을 경우, 환기·조명·온도·습도 같은 조건이 그 안에 들어 있는 동물들에게 알맞아야 한다.

건물마다 중앙난방 시설과 습도조절기를 갖추어놓고, 각 우리에서 그것을 다시 조절할 수 있어야 한다. 많은 동물이 '따뜻한 곳'에서 햇볕을 쬐기 좋아하나 먹이는 기온이 다소 낮은 곳에서 먹으려 한다. 때때로 이러한 목적으로 적외선 램프가 쓰이며, 사막에 사는 파충류 등은 자외선도 쓴다. 자외선이 창을 통과할 수 있으면 직사광선이 적당하다.

1930년대 초기 이래로 자연동물원이 교외에 많이 설립되었다.

그 가운데 가장 오래된 것은 1932년 런던 동물학회가 설립한 휩스네이드 공원이다. 전시된 동물의 종류는 도시 동물원의 수보다 적지만, 이들은 넓은 방목지에서 보다 자연스러운 상태로 사육된다. 하지만 자연스러운 상태라는 것이 꼭 전시되는 동물의 천연서식지를 닮았다는 것을 의미하지는 않는다. 그것은 어려운 일로, 예컨대 영국 중부지방에 동아프리카의 관목숲을 꾸미기는 어렵다. 영양 등의 유제류(有蹄類)는 대개 강력한 철망울타리에 둘러싸인 방목지에 가두어둔다.

코끼리나 코뿔소 같은 대형 포유동물의 경우는 울타리에서 빠져나오지 못하도록 물을 담지 않은 호(濠)를 팔 수도 있다. 미국 플로리다의 마이애미 근처에 있는 멍키정글(Monkey Jungle)에서는 성성이와 긴팔원숭이류가 살고 있는 영장류 동굴을 물을 채우지 않은 호가 에워싸고 있다.

미국 캘리포니아의 샌디에이고 동물원에서도 고릴라의 울타리로 이와 비슷한 구조물을 사용한다. 그러나 긴팔원숭이나 원숭이 같은 영장류를 사육하는 곳은 일반적으로 우리를 에워싼 호에 물을 채워넣는다.

많은 자연동물원이 사자 떼, 누영양류, 라마 무리 등같이 단 1종씩만 방목지에 두고 전시하지만, 일부는 여러 가지 동물들을 뒤섞어 서식지와 같은 모습이 되도록 꾸미기도 한다. 이런 면에서 가장 잘 되어 있는 곳 중의 하나가 스웨덴의 보라스파르첸에 있다. 이곳의 아프리카 동물 전시구역에는 코끼리·흰코뿔소·그물눈기린·흰꼬리누·관머리두루미·코뿔새류·그랜트얼룩말·타조·색시닭류가 있다.

흔히 사파리 공원이라고 하는 현대식 동물원에서는 동물을 대형 방목장에 풀어놓고 관람객은 차를 몰고 구경한다.

이러한 방법은 아프리카의 자연보호구를 흉내낸 것으로 차가 많거나, 창문을 닫지 않거나, 차에서 떨어져 있으면 위험을 초래할 수 있다. 이러한 동물원에 경험이 있고 적절한 훈련을 받은 직원과 외국산 동물을 돌볼 수 있는 수의사가 갖추어진다면, 희귀하거나 멸종 위기에 처한 종들을 번식시키는 데 매우 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.