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武陵源風景名勝區森林覆蓋率85%。武陵源風景名勝區內植物分布呈現多樣性、過渡性、垂直性和古老性以及石峰上植被繁茂、種類繁多等特點。樹種以喬木為主，喬木、灌木和草木相混生；以常綠為主，常綠、半常綠和落葉并存；以天然林為主，天然林與人工林相間；以闊葉林為主，闊葉林與針葉林相混生。[2]根據1988年頒布的《國家重點野生植物名錄》，武陵源風景名勝區內有國家一類、二類保護樹種21種，其中一類有珙桐、伯樂樹（鐘萼木）、香果樹、南方紅豆杉、紅豆杉5種；二類有白豆杉、篦子三尖杉、巴東木蓮、鵝掌楸（馬褂木）、榧樹、閩楠、花櫚木、紫莖、刺楸、傘花木、擬單性木蘭、毛紅椿、厚樸、凹葉厚樸、杜仲、櫸木16種。

據1988年初步調查，景區內有古樹17科、25種、55株。其中：楓香7株，黃連木6株，楓楊4珠，缺萼楓香、樟樹、桂花、柏木、武陵松各3珠，銀杏、南酸棗、刺楸、黃心夜合各2株，其他12種樹各1株。武陵源風景名勝區境內自然植被中，有維管束植物達193科、730屬、1630種。其中木本植物107科、250屬、700種，草本植物879種。木本植物中裸子植物7科、11屬、17種；被子植物96科、286屬、734種。

武陵源風景名勝區境內中生代白紀至第三紀形成的被子植物科數占世界被子植物科數的29.8%，其中最原始離心皮類的被子植物有5屬11種。中生代白紀植物有金縷梅科、樟科等；新生代第三紀植物有八角楓科、七葉樹科、山茶科、旌節花科、蘭果樹科等。其中古老植物有八角科、五味子科、毛茛科、金粟蘭科、楊柳科、樺木科、榛科、殼斗科、桑科、榆科、杜仲科、鐘萼木科、領春木科、珙桐科、大血藤科、核桃科等16科。

著名的第三紀孑遺植物鵝掌楸（馬褂木）散生于原始次生林中。據1980年中國科學院華南考察隊考察，武陵源地區境內有陸生脊椎野生動物22目、58科、149種。以鳥類居多，占種數的46.9%；其次為獸類，占28.9%；爬行類占16.1%；兩棲類占8.1%。屬國家一類保護的3種：豹、云豹、黃腹角雉；國家二類保護的25種：獼猴、短尾猴、蘇門羚、穿山甲、黑熊、大靈貓、水獺、林麝、水鹿、豺、鴛鴦、鳶、雀鷹、松雀鷹、紅腹角雉、白冠長尾雉、紅腹錦雞、褐翅鴉鵑、草鸮、斑頭鵂鹠、短耳鸮、長耳鸮、虎紋蛙、大鯢。其中18種被列入《瀕危野生動植物國際貿易公約》。

屬hn省級保護的有獐、毛冠鹿、紅嘴相思鳥等54種。還有脆蛇蜥、麗紋蛇、魚游蛇以及索溪峪景區野人井內通體透明的盲眼魚等動物。武陵源風景名勝區境內有獸類8目、21科、43種，屬國家一、二類保護的13種。有10目、24科、70種。以留鳥為主，兼有候鳥。屬國家保護種類的13種，占境內鳥類總數的18.6%。兩棲類動物2目6科12種。

地貌類型

張家界地貌張家界地貌是砂巖地貌的一種獨特類型，它是由石英砂巖為成景母巖，以流水侵蝕、重力崩塌、風化等作用力形成的以棱角平直的、高大石柱林為主的地貌景觀。它是“在中國華南板塊大地構造背景和亞熱帶濕潤區內，由產狀近水平的中、上泥盆統石英砂巖為成景母巖，以流水侵蝕、重力崩塌、風化等營力形成的，以棱角平直的高大石柱林為主，以及深切嶂谷、石墻、天生橋、方山、平臺等造型地貌為代表的地貌景觀”。

石英砂巖，在區域新構造運動的間歇抬升、傾斜，流水侵蝕切割、重力作用、物理風化作用、生物化學及根劈等多種外營力的作用下，山體則按復雜的自然演化過程形成峰林，顯示出高峻、頂平、壁陡等特點。

構造溶蝕地貌武陵源構造溶蝕地貌，主要出露于二疊系、三疊系碳酸鹽分布地區，面積達30.6平方千米，可劃分為五亞類，堪稱為“湘西型”巖溶景觀的典型代表。主要形態有溶紋、溶痕、溶斗、溶溝、石芽、石林、穿洞、洼地、落水洞、豎井、天窗、伏流、地下河、巖溶泉、溶窩、溶槽、石膜、埋藏石芽、漏斗等。

溶洞主要集中于索溪峪河谷北側及天子sd南緣，總數達數十個。以黃龍洞最為典型，被稱為“洞穴學研究的寶庫”，在洞穴學上具有游覽和探險方面特殊的價值。

剝蝕構造地貌剝蝕構造地貌分布于志留系碎屑地區，見及三亞類：碎屑巖中山單面山地貌，分布于石英砂巖峰林景觀外圍的馬頸界至白虎堂和朝天觀至大尖一帶；鯉魚脊5谷中山地貌，分布于湖坪、石家峪、黃家坪等地；

碎屑巖低山地貌，分布于中山外緣，山坡較緩，河谷呈開闊的5型。河谷地貌河谷地貌類型可分為山前沖洪扇、階地和高漫灘。前者分布于沙坪村，發育于插旗峪—施家峪峪口一帶；索溪兩岸發育兩級階地，二級為基座階地，高出河面3～10米；軍地坪—喻家嘴一線高漫灘發育，面積達4～5平方千米。

地質遺跡景觀武陵源風景名勝區回音壁上泥盆系地層中砂紋和跳魚潭邊巖畫上的波痕，是不可多得的地質遺跡，不僅可供參觀，而且是研究古環境和海陸變遷的證據。分布在天子山二疊系地層中的珊瑚化石，形如龜背花紋，故稱“龜紋石”。地質特征武陵源地區在區域構造體系中，處于新華夏第三隆起帶。在地質歷史時期內，大致經歷了武陵一雪峰、印支、燕山、喜山及新構造運動。

武陵—雪峰運動奠定了武陵源地區基底構造。印支運動塑造了武陵源地區的基本構造地貌格架，而喜山及新構造運動是形成武陵源奇特的石英砂巖峰林地貌景觀的最基本的內在因素之一。

構成砂巖峰林地貌的地層主要由遠古生界中、上泥盆統云臺觀組和黃家墩組構成，地層顯示濱海相碎屑巖類特點。巖石質純、層厚，底狀平緩，垂直節理發育，巖石出露于向斜輪廓，反映出砂巖峰林地貌景觀形成的特殊地質構造環境和基本條件。而外力地質活動作用的流水侵蝕和重力崩坍及其生物的生化作用和物理風化作用，則是塑造武陵源地貌景觀必不可少的外部條件。