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Ce site majeur présente une grande variété de milieux naturels : il s'agit de l'un des "bas-marais" (marais tout ou partie alimentés par la nappe phréatique) les plus riches de l'inventaire des tourbières de l'Isère.
La vaste roselière, l'agencement en mosaïque de groupements végétaux variés (prairies tourbeuses à Choin noirâtre, prairies à joncs, landes à Bourdaine, bois humides) encadrant un grand plan d'eau libre, sont autant d'éléments favorables à une avifaune riche et variée. L'étang de Charamel est étroitement lié à l'étang de Marsa, et des échanges ont lieu entre les deux milieux (Héron en particulier). On compte quatre-vingt dix espèces d'oiseaux parmi lesquelles treize rapaces. Lors des passages migratoires, l'étang demeure très attractif (notamment pour le Butor étoilé et le Balbuzard pêcheur) ; des oiseaux hivernent également (la Bécassine des marais par exemple). Huit espèces de reptiles et d’amphibiens sont présentes dont la tortue Cistude d'Europe qui se reproduit ici. Les insectes (en particulier papillons et libellules) sont très abondants, et une meilleure prospection est susceptible de réserver bien des surprises. L'étang de Charamel possède également des richesses végétales, avec plusieurs espèces protégées. De très nombreuses orchidées peuvent également être observées sur les landes de Montmuray.
