Com relação a fauna do parque, o problema principal são os quatis. Eles se acostumaram a receber alimentação dos visitantes. Comendo pipoca, batata frita e outras guloseimas ofertadas sem critério, os quatis passaram a se reproduzir de forma muito mais intensa do que se mantivessem sua alimentação normal. Além disso, a população de quatis passou a ter doenças que antes não tinham, e até mesmo cáries.
Apesar das diversas placas espalhadas pelo parque, avisando que é proibido alimentar os animais, os visitantes insistem em oferecer uma guloseima. Além dos quatis, as gralhas cancã também se acostumaram com a presença humana, a ponto de pousar nas mesas das lanchonetes para receber alimentos. ‘‘O aumento da população de gralhas pode provocar um desequilíbrio ecológico porque elas atacam ninhos de outras aves’’, explica o biólogo Tom Grando.
Enquanto os quatis e gralhas se reproduzem, outras espécies sofrem ameaça de extinção. É o caso do andorinhão, uma ave que vive pendurada nos arenitos. O principal ponto usado para reprodução dessa ave no parque é a gruta que abriga também a pedra suspensa, uma das principais atrações. O excesso de visitantes dentro da gruta compromete a reprodução da espécie.
Animais como o lobo guará, o veado campeiro e a onça parda também estão cada vez mais raros em Vila Velha. Muitos morrem atropelados, já que o parque é cortado pela BR-376. Grando sugere a redução da velocidade permitida para tráfego de veículos no trecho do parque.

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