黑龙江省位于温带、寒温带大陆性季风气候区，属于古北界，包括大兴安岭亚区、长白山地亚区和松辽平原亚区。该地区的动物区系以古老复杂、种类繁多著称，这不仅与现代自然地理环境的多样性有关，也与古生物的起源和地质年代的演变历史有关。黑龙江省是耐湿动物群的最东北部组成部分，是南北耐湿动物，特别是鸟类分布的通道，被称为古北界动物分布上的最宽广的过渡地带。
黑龙江省的陆栖脊椎动物种类丰富，包括482种，其中两栖类13种，爬行类15种，鸟类364种，哺乳类90种。这些动物中，既有北方型的代表动物，如驼鹿、紫貂、雪兔、柳雷鸟，也有适合本地自然条件生长的东北型代表动物，如黑龙江林蛙、蝮蛇、细嘴松鸡、丹顶鹤、东北兔、野猪等。此外，由于黑龙江省西部气候较干旱，地形与蒙古高原无明显屏障，因此也有少量中亚型代表性动物渗入，如麻蜥、达乌尔黄鼠、蒙古百灵、蒙古兔等。
黑龙江省的哺乳类动物包括6目19科90种，主要分布于山区和平原、山地、丘陵和河谷的草地。全省分布较广的动物有马鹿、野猪、赤狐、狼、狍子、黄鼬、黑线姬鼠、东方田鼠等。此外，还有一些兽类分布范围较狭窄，如狼獾（貂熊）、兔狲、林旅鼠、驯鹿、白鼬仅分布于大兴安岭及小兴安岭北部山地；东北虎、金钱豹只分布在东部山地和小兴安岭南部；蒙古兔、达乌尔黄鼠、五趾跳鼠等都分布于松嫩平原的西部；高山鼠兔则仅见于高山寒冷地区。
黑龙江省特产的几种珍稀兽类包括驼鹿、貂熊、紫貂、猞猁、水獭和松鼠等。这些动物不仅具有重要的经济价值，如驼鹿的鹿茸、鹿胎、鹿心、鹿血、鹿筋、鹿鞭和鹿尾等均可入药，而且对生态环境的平衡和生物多样性保护具有重要意义。
东北虎是黑龙江省最珍贵稀有的动物之一，野生东北虎仅分布在亚洲东北部，即黑龙江省和吉林省东部山地，以及苏联和朝鲜部分山地。东北虎是现今世界上最大的虎，身长可达3.9米，肩高1.15米，体重约320公斤，体毛橙黄带有色横纹，尾有黑环。东北虎的繁殖力很低，每2-3年生殖1次，在动物园饲养每年可生殖1次，每胎2-4仔。由于人类活动范围不断扩大，东北虎数量锐减。在60年代以前尚见于大、小兴安岭。小兴安岭林区在1952年时尚有东北虎37只，到1978年仅剩4只。1975年时，东部山地调查尚有30多只东北虎，现已少见踪影。据航测，在黑龙江省和吉林省林区现有东北虎总共不足40只，已濒临灭绝，被列为国家一类保护动物。黑龙江省已在集贤县与桦南县交界的七星砬子建立了东北虎自然保护区，总面积3.3万公顷。还在哈尔滨动物园建立了东北虎繁殖中心。这个动物园从1952年到1959年相继购买到东北虎99只，经过驯养繁殖，已先后送给国内外动物园200多只，对保护珍稀的东北虎资源起到了重要作用。
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