本區動物資源以鳥類為主。目前鳥類記錄共有172種 ，其中水鳥約佔七成，以鷸科、科、雁鴨科、鷗科、鷺科、秧雞科較多；陸鳥約佔三成，以麻雀、小雨燕、小雲雀、白頭翁及鳩鴿科、燕科較多。本區的鳥類族群數量、種類及密度甚高，因此成為全台最大的水鳥棲息地之一。每年十二月至隔年四月為水鳥季，冬候鳥以濱鷸
、尖尾鴨和小水鴨為主。而在張玉姑廟附近亦發現許多小白鷺 、黃頭鷺、夜鷺等共同築巢於防風林保護區內，成為少見的鷺鷥營巢區景觀。
本區的保育類鳥種
※瀕臨絕種
1.
隼 (Falco peregrinus)
2.
黑面琵鷺 (Platalea minor)
3.
諾氏鷸 (Tringa guttifer)
※珍貴稀有
1.
唐白鷺 (Egretta eulophotes)
2.
黑頭白 (Threskiornis melanocephalus)
3.
巴鴨 (Anas formosa)
4.
赤腹鷹 (Accipiter soloensis)
5.
灰面鷲 (Butastur indicus)
6.
澤鵟 (Circus aeruginosus)
7.
灰澤鵟 (Circus cyaneus)
8.
魚鷹 (Pandion haliaetus)
9.
紅隼 (Falco tinnunculus)
10.
環頸雉 (Phasianus colchicus)
11.
水雉 (Hydrophasianus chirurgus)
12.
彩鷸 (Rostratula benghalensi)
13.
燕 (Glareola maldirarus)
14.
蒼燕鷗 (Sterna sumatrana)
15.
小燕鷗 (Sterna albifrons)
16.
短耳鴞 (Asio flammeus)
※ 其他應予保育類
1.
喜鵲 (Pica pica)
2.
紅尾伯勞 (Lanius cristatus)
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大肚溪口野生動物保護區位於大肚溪河口的兩岸。範圍北界由台中火力發電廠邊界起，沿台中縣龍井堤防往東至堤防右10號斷面樁為止；東界從出海口上溯約10公里的採砂埸旁；南界為伸港區海埔新生地田尾排水溝；西界往西至外海約2公里處。涵蓋了河口區、河口流域、海埔新生地、溼地、潮間帶及魚塭，並包含了河堤內保安林帶及水鳥自然公園。
大肚溪是台灣主要河川之一，出海口坡度平緩，面積達3千公頃，擁有寬達4公里左右的潮間帶和高生產力的河口生態環境，由外而內包括了海域、潮間帶、河流、沙洲、新生地、耕作地、魚塭等。蘊含豐富的潮汐生物，為台灣地區沿海重要溼地之一。動物資源豐富，為每年秋冬季候鳥遷徙必經之地，調查資料顯示，其鳥類的種類、族群數量及密度均高，已成為台灣最大的水鳥棲地之一，並列名世界保育聯盟的亞洲最重要溼地之一。
區內的溼地可分為兩種生態系，一是隨水位起落變化的河口區草澤生態系，另一是適應海岸地區強風、高鹽度的惡劣環境的海岸生態系。本區的植物隨環境不同可分為3類：
(1) 砂丘林植物：位於沙灘、魚塭堤防上、河床旱地、防風林等，包含了匍匐性草本、灌叢及喬木。(2) 河口草澤植物：包含蘆葦、白茅、昭和草、濱水菜、印度田菁。(3)旱地農作物：河床上的農作物目前種有西瓜、花生、蘆筍與甘藷等。
