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Melimoyu est situé au point de transition entre la limite sud de la forêt pluviale tempérée et l'extrémité nord de la forêt subantarctique de Patagonie. Ses forêts luxuriantes abritent un mélange unique d'espèces, de la luxuriante jungle valdivienne aux formations de cyprès de Guaitecas et de Tepú. Des arbres tels que le Coigüe, le cyprès et le canelo se distinguent en tant que représentants caractéristiques de leur végétation.
L'environnement naturel de Melimoyu abrite une faune d'une diversité remarquable. Parmi ses habitants figurent la grenouille emblématique de Darwin, le puma, le renard et le petit Pudú. Son avifaune est tout aussi riche. Le long de la côte, il est courant d'observer des dauphins chiliens et austraux, des pingouins, des phoques, des otaries et même de majestueuses baleines à bosse et bleues.
