При разработке научной концепции создания единой сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ) Вологодской области приоритетным представлялся ландшафтный принцип их размещения. В полной мерe он оправдал себя при организации крупных комплексных заказников, которые в основном располагаются на водоразделах. Однако ряд уникальных природных объектов в речных долинах оказался при этом исключенным из системы охраняемых природных территорий. Поэтому в процессе полевых изысканий пришлось внести определенные коррективы в первоначальную концепцию. В результате сеть ООПТ расширилась, а научная идея приобрела более глубокое содержание. В то же время стержневая основа ее – охрана всего природного комплекса – осталась.
Среди 49 ландшафтных заказников 12 являются «долинными». Среди них к долинам р. Сухоны и ее притоков приурочены сосновые боры: Шиленгский, Орловская роща (Великоустюгский район), урочище Изониха (Тотемский район), Кудринский бор и Бобришный угор (Никольский район). Разнообразные природные комплексы включает Ихалицкий заказник, который находится в долине одного из притоков Сухоны. В долинах р. Мологи и притоков располагаются заказники Кобожский , Чагодощенский, Ванская лука.
Особенно примечательна Ванская лука. Русло реки Мологи в этом месте образует обширную по площади излучину («луку»), в пределах которой сочетаются многочисленные дугообразные валы и повторяющие их очертания старичные озера и заводи. По гребням валов среди черноольшатников группами и поодиночке располагаются дубы, представляющие остатки прежних моложских дубрав, затопленных при заполнении Рыбинского водохранилища. Здесь же в пойме встречаются почти все типы пойменных лугов. Ванская лука заслуживает самого серьезного внимания в качестве примечательного геоморфологического объекта. Она может служить местом проведения специальных экскурсий и полевых практик студентов.
В ряде речных долин учреждены комплексные памятники природы, по площади значительно уступающие заказникам: пять – в долинах системы Сухоны, два – в долине р. Мологи, по одному – в долинах Кубены и Шексны.
Другая значительная группа ООПТ представлена геологическими обнажениями дочетвертичных пород и памятниками четвертичного периода. Большая их часть находится в долинах Сухоны, Юга и их притоков. Особенно примечательны обнажение «Аристово» в обрыве берега Малой Северной Двины, где в конце XIX века В. П. Амалицкий обнаружил кладбище пермских ящеров, обнажения «Стрельна», «Опоки», «Мыс Бык» и другие. Памятниками природы объявлены также участки долин Тагажмы и ручья Патров в Вытегорском районе, валун «Лось» в русле р. Сухоны в Тотемском районе.
В долинах рек находятся некоторые ботанические памятники: урочища «Темный мыс» и «Векса» в долине р. Вологды с черноольховыми лесами с вязом шероховатым, реликтом времени климатического оптимума.
Природные долинные комплексы имеют не только научное, но и эстетическое значения. Они разнообразят и украшают ландшафт. Многие из них весьма ранимы, особенно находящиеся в поймах рек. В результате разрушения берега природными и антропогенными процессами значительно сократилась площадь под вязами в урочище «Темный мыс». Сохранение таких комплексов представляет первоочередную задачу среди других, связанных с сохранением особо примечательных природных комплексов.