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合歡山位於2,300-3,400公尺的高山地區，因此，植物林相呈現高山森林組成的型態。合歡山以冷杉與玉山箭竹為主要林相；臺灣冷杉分佈於海拔2,800~3,500公尺之冷溫帶，生活在冷杉林之上的玉山箭竹，因土壤淺薄貧瘠、低溫且風大等因素，形成低矮景象。
玉山箭竹之地下莖蔓延於土壤中，若遇森林火災，地上部份焚燒迅速，惟地下莖可不受影響，故在森林火災後，箭竹可迅速地恢復且生長濃密，稱之為「林火適存植物」。
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哺乳類 |
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合歡山國家森林遊樂區內的哺乳類動物包括華南鼬鼠、白面鼯鼠、台灣森鼠、條紋松鼠、高山白腹鼠、台灣長尾鼬、台灣田鼠等，其中絕大部分的哺乳類動物都屬於臺灣特有種。此外，臺灣高山小黃鼠狼也是本區具有代表性的哺乳類動物。 |
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鳥類 |
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合歡山因地處的鳥類主要出沒在冷杉及箭竹林間之地帶，包括有岩鷚、酒紅朱雀、火冠戴菊鳥、金翼白眉、煤山雀等高山鳥類。 |
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兩棲爬蟲類 |
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合歡山地區有上古時代孑遺兩棲類動物-山椒魚，屬於珍貴稀有的保育類動物，山椒魚是有尾兩棲類，為一萬年前冰河撤退以後所留下的孓遺生物，臺灣更是山椒魚全球分佈的最南界，而外表紋飾美麗之雪山草蜥，在合歡山大草原中可發現其蹤跡，為台灣特有種，外表紋飾美麗之雪山草蜥，具有研究價值之台灣特有種爬蟲類。 |
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蝶類 |
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合歡山國家森林遊樂區因位高海拔，氣候寒冷，只有夏季溫暖群花盛放時偶可見採蜜之蝶影飛舞，惟種類與數量均少，包括青帶鳳蝶、白紋鳳蝶、臺灣紋白蝶、青擬蛺蝶、狹翅挵蝶、黑挵蝶等，其中以青帶鳳蝶、白紋鳳蝶較具觀賞價值。 |
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