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长白山谷底林海长着郁郁葱葱森林，林间生活着非常多珍稀的动物鸟兽，被美誉成为“地下动物王国”。已知有1225种，分属于73目189科。其中：森林昆虫害虫6目48科387种，森林昆虫天敌7目29科94种；园口类1目1科3种；鱼类2目4科11种；两栖类2目6科13种；爬行类1目3科11种；鸟类18目48科277种另4亚种；哺乳类6目19科51种；脊椎动物30目61科370种。

在1255种野生动物中，属中国国家重点保护动物59种，其中：东北虎、金钱豹、梅花鹿、紫貂、黑鹳、白鹳、金雕、白肩雕、丹顶鹤、中华秋沙鸭为国家一级保护动物；豺、麝、黑熊、棕熊、水獭、猞猁、马鹿、青关（斑羚）、鹗、鸢、蜂鹰、苍鹰、乌雕、秃鹫、鹊鹞、游隼、燕隼、红隼、雕 、鹰 、白琵鹭、大天鹅、小天鹅、松雀鹰、普通 、毛脚 、白尾鹞、白头鹞、灰背隼、红脚隼、黄爪隼、黑琴鸡、蓑羽鹤、花田鸡、红角 、领角 、褐角 、乌林 、长耳 、短耳 、赤颈 、黄嘴白鹭、黑脸鹭、灰脸鹰、长尾林 、花尾榛鸡、斑头秋沙鸭为中国国家二级保护动物。