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La vallée du Lunain correspond à une vaste étendue de prairies pâturées en lit majeur, qui abrite une faune et une flore diversifiées, voire remarquable sur le secteur d'Episy.
Le cours d'eau, étroit et sinueux, a une grande partie de son lit dépourvu de végétation, particulièrement dans les secteurs très boisés et fermés, ne permettant pas aux hydrophytes de s'y développer.
Dans les eaux plus profondes, quelques Nénuphars et Rubaniers apparaissent, puis dans les secteurs plus ouverts et prairiaux comme à Nonville, l’habitat rivière à Renoncules s’exprime, en mosaïque, parfois avec des communautés flottantes des eaux peu profondes, caractérisées par la présence de Callitriches. Des poissons de fond ont été recensés:la Loche de rivière (Cobitis taenia), la Bouvière (Rhodeus sericeus), ou encore la Lamproie de planer, dont la maintien de la population est très fragile, ils y apprécient les milieux sablo-limoneux et graveleux.
Les prairies présentent quant à elles un véritable intérêt écologique et jouent un rôle essentiel, par leur position en bord de la rivière, dans la régulation hydrique. Associées aux strates arborées et arbustives retrouvées le long de la vallée, de nombreuses espèces végétales et animales profitent de ces continuités écologiques pour s'y abriter, s'y nourrir et s'y reproduire.
Par le passé, la vallée du Lunain a été largement exploitée par des plantations de peupliers. Cette activité, aujourd'hui en régression, fait progressivement place à un retour des frênes et des aulnes, et à une dynamique favorable à la diversité écologique.
Les limites de la ZNIEFF permettent de prendre en compte l'ensemble des espaces et espèces remarquables. La ZNIEFF inclut tous les secteurs d’intérêt écologique et les milieux connexes qui jouent un rôle fonctionnel in situ auprès de la faune ainsi que pour la régulation du cours d'eau.
