Naturräume und Kulturlandschaften
Das Miteinander von Flusslandschaft, Trockenrasen, Hangwiesen, naturnahen Wäldern, Weinterrassen und Obstgärten macht die naturschutzfachliche Bedeutung der Wachau aus. Die besondere geologische, klimatische und landschaftlicher Vielfalt spiegelt sich in einer artenreichen Flora und Fauna wider. Die unterschiedlichen Lebensräume sind Refugien für 30 Orchideenarten, wie z. B. Frauenschuh und Adriatische Riemenzunge. Seltene Vogelarten wie Wanderfalke, Schwarzstorch, Uhu, Eisvogel und Wiedehopf sind zu beobachten, Bienenfresser und Seeadler sind regelmäßige Gäste. In den Nebengewässern und wellenschlaggeschützten Seichtwasserzonen der Donau können Jungfische überleben. Über 50 Fischarten - wie Huchen und Nasen - aber auch Biber und Fischotter sind zu finden.
Im Frühjahr schmückt die Blüte die Wachau mit einem bunten, ständig wechselnden Farbenkleid. Die Marillenblüte Mitte April gilt als Höhepunkt des Frühlings. In den Wiesen sind Ziesel, Gottesanbeterin und Sägeschrecke angesiedelt und das Wappentier der Wachau – die Smaragdeidechse – fühlt sich besonders in den traditionellen und ökologisch wertvollen Trockensteinmauern wohl.
Die Donau
Die freie Fließstrecke Wachau zeichnet sich durch zahlreiche Schotterinseln, Schotterbänke, Altarme und Auwaldreste aus. Die ökologischen Schotterstrukturen und die renaturierten Donauarme in Schallemmersdorf-Grimsing, Schönbühel, Aggsbach Dorf und Rossatz-Rührsdorf fördern den artenreichen Fischbestand in der Wachau. Flächige Auwälder befinden sich in Melk, Emmersdorf, Schönbühel und Rossatz. Besonders bemerkenswert sind die europaweit gefährdeten Weichholzauen mit Silberweiden und Schwarzpappeln, da die Auwälder zuletzt oft mit naturfernen Hybridpappel- oder Schwarznussplantagen bepflanzt wurden. Reste naturnaher Auen gibt es noch bei Melk, auf der Schönbüheler Insel sowie bei Rossatz, Joching und Mautern. Alte, naturnahe Auwaldbestände beherbergen über 50 Vogelarten, seltene Fledermäuse und Totholzkäfer wie z. B. den Scharlachkäfer.
Die Trockenrasen und Wiesen
Artenreiche Trockenrasen findet man in Spitz, St. Michael, Dürnstein-Loiben, Rossatz und Krems. Sie beherbergen eine vielfältige Pflanzen- und Tierwelt. Das Höhereck bei Dürnstein ist der größte Trockenrasen in der östlichen Wachau mit 200 verschiedenen Pflanzen- und ca. 100 Tagfalterarten. Typisch für die Wachauer Trockenrasen sind das Federgras (Steinfeder) und die Große sowie die Schwarze Kuhschelle. Am Plateau des Jauerlings und in seinen Seitentälern existieren noch Reste traditioneller, magerer Orchideenwiesen.
Die Erhaltung und Pflege der Trockenrasen, Halbtockenrasen und Magerwiesen ist eine große Herausforderung für den Naturschutz. Seit dem Jahr 2010 werden große Teile der wertvollen Wiesenflächen im Zuge von Freiwilligenprojekten gepflegt.
Die Naturwälder
In der Wachau unterscheidet man standortabhängig zwischen bodensauren Eichenwäldern, eichen-Hainbuchen-Wäldern, Rotföhrenwäldern und Buchenwäldern. Eine europaweit gefährdete Besonderheit sind südexponierte, lichte Flaumeichenwälder, die nur an wenigen Stellen, z. B. bei der Teufelsmauer in Spitz, vorkommen. Diese naturnahen Waldlebensräume bieten Säugetieren, Fledermäusen sowie vielen Vogel- und Insektenarten einen Lebensraum. Schwarzstorch, Wespenbussard, Mittelspecht, Hohltaube und Zwergschnäpper findet man in den Naturwäldern. Eine Rarität in urwaldartigen Altholzbeständen, z. B. in der Steinigen Ries bei Rossatz, ist der seltene Weißrückenspecht. Werden die naturbelassenen Laubwälder durch monotone Douglasien- und Fichtenforste ersetzt, bedeutet das einen herben Verlust für die ökologische Vielfalt im Welterbe.