השמורה נמצאת באזור מעבר הררי בין רמת טיבט לאגן סצ'ואן, וכוללת את חלקם הדרומי של הרי צְ'יוֹנְגְלָאי (邛崃), את החלק המזרחי של רכס הרי חֶנְגְדְווָאן (横断山脉, בפין-יין Héngduàn) ואת רכס הרי גְ'יָאגִ'ין. המקום הגבוה ביותר בשמורה הוא פסגת הר סְאגוּנְיָאנְג (四姑娘山) ברכס הרי צְ'יוֹנְגְלָאי שבצפונה של השמורה, שגובהה 6,250 מטרים מעל פני הים, והמקום הנמוך ביותר בשמורה הוא דוּגְ'יָאנְגיֵן, 600 מטרים מעל פני הים, הפרש גובה של 5,650 מטרים. הפסגות ברכס הרי גְ'יָאגִ'ין שבחלקה המרכזי והדרומי של השמורה נמוכות יותר. גובהו של הר דָאשׂוֵּפֶנְג הוא 5,364 מטרים וגובהו של הר שְׁאלָאמָה הוא 5,300 מטרים. הרכסים הגבוהים של הרי צְ'יוֹנְגְלָאי בנויים בעיקר מאבן גיר, אבן טין ולווחה מתור הטריאס, בעוד שהרי גְ'יָאגִ'ין בנויים בעיקר מסלעים מהתורים הגאולוגיים פרם וקרבון.
היסטוריה גאולוגית.
הממצאים הסטרטיגרפיים מעידים על כמה שלבים בהתפתחות הגאולוגית של האזור. מסוף עידן הפרוטרוזואיקון, לפני 500–630 מיליון שנים, ועד תור הקמבריון של תחילת עידן הפלאוזואיקון, התרוממו הרי גְ'יָאגִ'ין, כחלק מסין הקדומה, בשוליים הדרום-מערביים של רמת סין. במהלך רוב עידן הפלאוזואיקון ותור הטריאס של תחילת עידן המזוזואיקון, לפני 500 מיליון עד 200 מיליון שנים, היה האזור שקוע מתחת לים תטיס הקדמון. בתקופה זו נערמו בים שכבות של משקעים שעומקן הגיע עד ל-10,000 מטרים. בסוף תור הטריאס נסוג ים תטיס, והאזור התרומם שוב. במהלך 200 מיליון השנים האחרונות עבר האזור תקופות ארוכות של בליה, עד שלפני 3.4 מיליון שנים התרוממה רמת טיבט, ויחד איתה חלקו המערבי של מחוז סצ'ואן.
נוף השמורה.
הנוף ההררי עוצב על ידי קרחונים, וכולל עמקים קרחוניים, גבים חדידים, עמקים תלויים וקרקסים קרחוניים. בשטח השמורה יש כיום ארבעה-עשר קרחונים במקומות הגבוהים, דוגמת הר סְאגוּנְיָאנְג והר שְׁאלָאמָה. מוצאם של מרבית הפלגים והנחלים הרבים שבשטח השמורה הוא בעמקים קרחוניים נרחבים גבוהים המכוסים ביערות חזרן, בית גידול המספק תנאים טבעיים מעולים לפנדה הענק. בנוסף, החלק המרכזי בנחלים כולל עמקים עמוקים ששיפוע מדרונותיהם מתון, שאף בהם צומחים יערות חזרן. נחלים שהתחתרו בנקיקים עמוקים בעמקים התלויים נופלים במפלים גבוהים אל הנהרות בעמקים שמתחתיהם. כל הנחלים נשפכים בסופו של דבר לנהר מִינְגְ'יָאנְג או לנהר דָאדוּ.
רוב השטח מכוסה בצמחייה טבעית. 53% מפני השטח מכוסים ביער טבעי, 36% הם טונדרה הררית של עשב ושיחים הצומחים מעל לקו העצים, 8% הם סלעים חשופים או שלג עד, ורק 3% מהשטח משמשים לחקלאות הררית.
אקלים.
האקלים ברוב שטחה של השמורה הוא סובטרופי גשום, אך בשל הפרשי הגובה יש בה אזורים בעלי אקלים ממוזג, אקלים ממוזג קר, ואקלים ארקטי. המגוון הגדול של אזורי אקלים שונים מספק בתי גידול מתאימים למינים רבים ומגוונים של צמחים ובעלי חיים.
האקלים באזור המרכזי של השמורה הוא אקלים הררי בתוספת מונסון טרופי. בבתי הגידול העיקריים (בגבהים שבין 1,600 מטרים ל-3,500 מטרים מעל פני הים) נעה הטמפרטורה השנתית הממוצעת בין 0.8°C ל-13°C, וכמות המשקעים השנתית הממוצעת נעה בין 800 מ"מ ל-1,500 מ"מ. מזג האוויר במחנה ווּיִיפֶּנְג, הנמצא בגובה של 2,520 מטרים מעל פני הים, באמצע גובה תחום המחיה של הפנדה הענק, הוא בדרך כלל קר. שלג יורד מסוף אוקטובר ועד אפריל, אם כי בגבהים גבוהים יותר יכול לרדת שלג גם במאי. כמות השלג משתנה משנה לשנה. מנובמבר ועד מרץ הטמפרטורה היומית המינימלית צונחת עד 12.5°C-. החודשים החמים בשנה הם מיוני עד אוגוסט, כשהטמפרטורה הגבוהה הממוצעת נעה בין 16°C ל-19°C. גשמים יורדים בכל השנה, אך תקופת הגשמים העיקרית היא בין מאי לספטמבר. בקיץ יש בממוצע 15 ימי גשם בחודש, ורובו יורד בלילות. חודשי האביב (מרץ, אפריל) והסתיו (אוקטובר ונובמבר) הם תקופות של שינויים תכופים באקלים.
הסיבה לגשמים המרובים היא העננות המגיעה מדרום ומדרום-מזרח, הנחסמת על ידי רכסי ההרים הגבוהים, ונעצרת בצורת גשם או ערפל בעמקים. הלחות בחלקה המזרחי והדרומי של השמורה גבוהה, כ-85%, וטל רב נוצר על העלים. השמש מפציעה לזמנים קצרים בלבד, וגם אז הלחות לא יורדת מ-50%. התוצאה היא התפתחות חזזיות על קרקע היער, ותנאי גידול מושלמים לתת-יער שופע של חזרן. מצד שני, המדרונות המערביים של ההרים הגבוהים נמצאים בצל גשם. כך למשל שמורת הטבע הלאומית סְאגוּנְיָאנְג שבצידם המערבי של הרי צְ'יוֹנְגְלָאי מקבלת הרבה פחות גשם ועננים, ואקלימה יבש.
פלורה ופאונה.
היסטוריה של המחקר המדעי.
באזור השמורה נתגלו בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 מגוון רב של צמחים ובעלי חיים שהיו חדשים למדע. שני אנשים ידועים במיוחד בתרומותיהם לנושא. הראשון היה האב ארמן דוד (père Armand David; 1900-1826) מיסיונר קתולי צרפתי שהיה בוטנאי וזואולוג חובב ופעל בסין בשנות השישים של המאה ה-19. האב דוד הקים מיסיון קתולי בדֶנְגְצְ'ה, כיום בשטח השמורה, המשמש עד היום ככנסייה של העדה הקתולית בנפת בָּאוֹשִׂינְג, ושהה בו בין 1868 ל-1869. האב דוד היה האירופאי הראשון שפגש בפנדה הענק ב-1869 באזור השמורה, והוא שפרסם תגלית זו לראשונה, כאשר הכין פוחלצים מארבעה דובים והציגם באותה שנה במוזיאון להיסטוריה של הטבע בפריז. בשיטוטיו באזור השמורה גילה האב דוד ב-1868 את העץ הקרוי על שמו דווידיה אינוולוקרטה (המכונה "עץ היונה"). בנוסף לשני אלו גילה האב דוד במסעותיו בסין 65 מינים חדשים של עופות, וכן מספר רב של צמחים, חרקים ויונקים, חלקם נושאים את שמו. בכוונת הסינים להקים בכניסה לשמורה מוזיאון שיסכם את הממצאים שגילה האב דוד באזור. מסעות חקר שבוצעו בשמורה אחרי תקופתו של האב דוד הוסיפו לרשימת המינים החדשים שגילה צמחים רבים נוספים ודו-חיים. סך הכול נתגלו בשמורה 32 מינים חדשים של יונקים, 43 עופות, שבעה דגים ודו-חיים ו-110 צמחים.
האדם השני ששמו נקשר במחקר המדעי המודרני של השמורה הוא הבוטנאי האנגלי ארנסט הנרי וילסון (Ernest Henry Wilson; 1930-1876). בין 1899 ל-1910 ערך וילסון סדרה של מסעות בסין במטרה מוצהרת לאסוף זנים חדשים עבור חברת משתלות אנגלית, ואת רשמיו סיכם בספר "איש הטבע במערב סין" (Naturalist in western China) שיצא לאור ב-1913. וילסון שלח לאנגליה מסין כ-30 טון של זרעים. הצמחים שהתפתחו מזרעים אלו שינו את פני הגן האנגלי במידה כזו שחלק מהותי ממיני הצמחים הגדלים כיום בגן האנגלי הקלאסי מוצאם מסין. עצי נוי כדוגמת סוגי אדר ודובדבן, שיחי נוי כדוגמת הרודודנדרון, המגנוליה, סוגי חזרן ושרכים ופרחים כדוגמת סוגי שושנים, אדמוניתיים, פרגים, וורדים. את ההשפעה של הצמחייה הסינית על הגננות המודרנית סיכם וילסון ב-1929, שנה לפני מותו מתאונת דרכים, בספר "סין אם הגנים" (China, mother of gardens).
צמחייה.
אזור השמורה הוא אחד האזורים העשירים בעולם במיני צמחים. האומדן המקובל הוא שיש בשמורה בין 5,000 ל-6,000 מינים של צמחים, כולל טחבים (46 משפחות, 102 סוגים), שרכים (30 משפחות, 70 סוגים), חשופי זרע (9 משפחות, 24 סוגים) ומכוסי זרע (147 משפחות, 794 סוגים). מבין כל מיני בעלי הפרחים בסין זוהו באזור השמורה 62% מכלל מיני הדו-פסיגיים ו-15% מכלל החד-פסיגיים. עושר זה בצמחים על פני שטח קטן יחסית שני רק ליערות הגשם הטרופיים. הסיבות לעושר בוטני זה נעוצה בקשרים המורכבים עם אזורי צמחייה עיקריים אחרים, במגוון הגדול של בתי הגידול, הנובע בעיקר מטווח הגבהים הנרחב של שטחי הגידול, ממגוון האקלימים הנובע מהמבנה הטופוגרפי ומהמגוון בסוגי הקרקעות. גורם היסטורי נוסף קשור להיות שטח השמורה מלכודת לחות בין האזורים היבשים יותר של רמת טיבט ממערב ואגן סצ'ואן ממזרח, ולכן מקלט למינים רבים מתקופות האקלים הקיצוני של תקופת הפליסטוקן.
אזורי הצמחייה לפי גובה.
ההפרש בין המקום הנמוך ביותר בשמורה, בגובה 600 מטרים מעל לפני הים, למקום הגבוה ביותר, בגובה 6,250 מטרים מעל פני הים, הוא מעל ל-5,500 מטרים. סוגי הצמחייה בשמורה מושפעים מגורמים רבים, אבל גורם הגובה הוא העיקרי, ולהלן חלוקה לאזורי צמחייה לפי גובה במטרים מעל פני הים:
אנדמיות וצמחים נדירים.
בין שפע מיני הצמחים בשמורה קיימים מינים רבים שהם אנדמיים לשמורה או לסין. כך למשל מצויים בשטח השמורה מעל ל-50 סוגים של צמחים המצויים אך ורק בשטחה של סין, כ-20% מכלל הסוגים האנדמיים בסין. בשטח השמורה גדלים 67 מיני צמחים, רובם אנדמיים לסין, המוגנים על פי החוק הסיני, כגון טקסוס סיני ("Taxus chinensis"), אריוליאנה ("Cystiathlyrium chinensis") וסורולפידיום ("Sorolepidium glacile).
חלק גדול מהצמחים הם "מאובנים חיים" שהופיעו לראשונה בתור השלישון, היורה ואפילו מוקדם יותר. דוגמה בולטת לצמח כזה הוא גינקגו דו-אונתי ("Ginkgo biloba"). שרידים ראשונים של קרובי משפחתו של צמח זה, הגדל על שטח נרחב באזור הר ארלנג (Erlang) שבשמורה, שייכים לתור פרם שבשלהי עידן הפלאוזואיקון (לפני כ־270 מיליון שנה). המשפחה אליה השתייך, הגינקגואיים, פרחה בתור היורה עם מעל עשרה מינים שונים, הידועים כיום לפי השרידים המאובנים שלהם, אבל החלה להצטמצם בתור הקרטיקון. לקראת תחילת תור השלישון נותרו שני מינים. האחד, "Ginkgo adiantoides", נעלם בסוף תקופת הפליוקן, והשני, "גינקגו דו-אונתי", קיים בעיקר כצמח תרבותי, שניטע בידי בני-אדם. במערב נודע הצמח כבר ב-1690 בשל הנוהג לגדלו במקדשים ביפן.