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大青沟国家级自然保护区位于通辽市科左后旗境内，距旗政府所在地甘旗卡镇25公里，总面积8183公顷。保护区境内分布着成“丫”形交汇的两条沟谷，即大青沟和小青沟，沟长24公里，宽300—400米，深50—100米。在两条沟谷内由泉水汇集成两条溪流，常年不结冻，两条溪流汇合后进入柳河流域。大青沟动、植物资源十分丰富，目前发现植物709种。其中木本植物122种，草本植物587种。在两条沟壑内分布着天然珍贵阔叶林、国家二级珍贵树种核桃楸、水曲柳等树种。沟壑外坨甸地带是人工针叶和天然阔叶混交林。由于具有保存完整的森林生态系统，多种动物和鸟类在这里栖息繁衍。目前发现的野生动物有野猪、狍子、狼、梅花鹿、狐狸等。据考察，大青沟境内仅食虫益鸟就有9目17科38种，如啄木鸣、杜鹃、云雀、山雀、伯劳等。
大青沟保护区是科尔沁沙地中仅存的一块原始森林植物群落，它包括三大植物群落：大果榆植物群落、蒙古栎植物群落、水曲柳植物群落，依次分布在大青沟的沟上、沟坡和沟底。它的存在对研究我国北方古地理、古植被、古气候以及科尔沁沙地森林演绎规律具有不可替代的作用。原始森林内，奇花异树，溪流潺潺，纯乎自然。“夫妻树”、“五兄弟”等自然景观更是天作之美。
大青沟沟美，陡峭俊秀；水美，沟谷之内泉水潺潺，山水之间灵光闪动；雾美，清晨团团云雾时远时近，或浓或淡，山水在云雾间增添了朦胧之美；花美，一年四季花开不断，粉白的杏花，名贵的大花芍兰，素有北国梅花之称的南蛇藤等应有尽有；树美，树木种类繁多，有的苍翠挺拔，有的形态怪异，英姿绰约，尤以枫林秋色而闻名。金秋时节，站在沟头，放眼远眺两岸沟坡层林尽染，色彩纷呈，似两幅巨大的画卷展现在眼前，真可谓不是香山，胜似香山。
素有“沙漠绿洲”、“沙海明珠”和“天然野生动植物基因库”等诸多美誉的国家级自然保护区——大青沟，以奇特的地貌、茂密的原始森林、清澈的溪流、湖泊和周边地区广袤的沙漠，以及当地蒙古族独特的接待礼仪和饮食习惯构成的自然生态和民俗旅游产品，不仅在 内蒙古享有盛誉，而且在大半个东北也名声鹊起。
在本属典型的大陆性季风气候地区，在干旱少雨、土质疏松的北方沙漠地带，何以出现这样大的沟壑？沟内又何以天然生长着如此众多的“非本地”树种？是先有沟后有树，还是先有树后有沟？这些千古之谜不知引得多少专家学者竞相前来考察、论证，但结果依旧莫衷一是，难以定论。为解开这些谜团，保护区自己的林业工程师潘树文先生也进行了长期的考察和潜心研究。他在2001年7月发表的《大青沟的成因及植物区系地理成分的来源探讨》一文，以翔实的论据和严谨的推理论证，阐述了他先有树后有沟，而沟又是由于地震造成地壳断裂，地表下陷而生成的这一目前最有说服力的见解，因而得到普遍认同。 总之，大青沟地形地貌的形成并保持至今，大青沟及大青沟地区原始完好的自然生态状况，是亿万年来地壳运动、气候变化、生态衍进、人类活动等因素共同作用的结果，是一笔十分宝贵的自然遗产。
