A localização geográfica central da planície pantaneira favorece o contato com outros biomas brasileiros, como a Amazônia e o Cerrado, além do Chaco Boliviano, proporcionando uma exuberante diversidade de espécies de animais e plantas.
No Pantanal, existem pelo menos 3.500 espécies de plantas, 463 de aves, 124 de mamíferos, 177 de répteis, 41 de anfíbios e 325 espécies de peixes de água doce. Esses números refletem apenas uma visão geral da biodiversidade ainda pouco estudada na região.
Aproximadamente 83% da planície do Pantanal estão em excelentes condições de conservação e abrigam populações saudáveis de espécies ameaçadas de grandes mamíferos e aves, que praticamente desapareceram em outros estados brasileiros. A arara-azul-grande (Anodorhynchus hyacinthinus), a ariranha (Pteronura brasiliensis), e o cervo-do-pantanal (Blastocerus dichotomus) são algumas espécies ameaçadas que podem ser vistas facilmente no Pantanal.
As inundações anuais e a baixa fertilidade dos solos são as principais razões pelas quais o Pantanal ainda está praticamente intacto. Essas características naturais impediram a ocupação humana, o avanço da fronteira agrícola e o uso intenso dos solos.
Pelo seu estado de conservação, a sua rica biodiversidade e suas particularidades, o Pantanal é considerado uma das 37 últimas Grandes Regiões Naturais da Terra (wilderness), as quais apresentam alta diversidade biológica, grandes extensões e baixa densidade populacional humana.
Mesmo estando bastante conservado, o Pantanal sofre constantes ameaças. A maior parte delas está relacionada com o desmatamento do Cerrado. Os principais rios do Pantanal nascem nos planaltos e nas chapadas desse domínio vizinho, que sofre profundos problemas ambientais associados à intensa produção agrícola. A ocupação humana e a atividade pecuária também representam ameaças pela conversão de florestas em pastagens.
Estudo da Conservação Internacional sobre o desmatamento na Bacia do Alto Paraguai, realizado em 2006, alerta para o risco de desaparecimento da vegetação original do Pantanal nos próximos 45 anos.
A pesca e o turismo sem controle são atividades potencialmente ameaçadoras à integridade desse conjunto de ecossistemas. Anos atrás, o Pantanal foi ameaçado por um grande projeto para implantação de uma hidrovia transnacional. Ela iria desviar os cursos naturais e drenar os principais afluentes do rio Paraguai, o que provavelmente arruinaria o processo de cheias e secas com conseqüências desastrosas à fauna e flora.
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