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La grande diversité écologique de ce fond de vallée est induite par la juxtaposition de boisements alluviaux, d’anciennes prairies humides et de petites roselières. L'attrait principal du site repose sur la présence de plusieurs espèces végétales particulièrement rares en Ile-de-France.
C’est le cas de la rarrissime Lathrée clandestine (Lathraea clandestina)(PR), espèce d’affinité atlantique qui se trouve ici en limite de son aire de répartition. Protégée en région Ile-de-France et exceptionnelle dans la région Ile de France, la Lathrée clandestine est une petite plante parasite qui se développe sur les racines d'arbres (saules, peupliers..) notamment en berges de rivières en forêt alluviale. Sur le site, de nombreuses stations ont été identifiées de part et d’autre du ru, y compris dans les jardins privatifs aux abords des sources de l’Yvette. Certaines d’entre elles sont constituées de populations particulièrement denses capables de former, certaines années, un véritable tapis de plusieurs mètres carrés. La sauvegarde des populations de Lathrée clandestine dans cette vallée constitue un enjeu patrimonial de premier ordre pour la préservation de cette espèce en Ile-de-France.
L’ambiance froide et humide des boisements alluviaux situés dans cette vallée permet le développement du Blechnum en épi (Blechnum spicant).
D’autres espèces végétales intéressantes sont également recensées sur le secteur comme le Millepertuis de DesEtangs (Hypericum desetangsii), espèce très rare en Ile-de-France qui se développe ici dans les anciennes prairies humides et aux abords des fossés inondés, et la Cardamine amère (Cardamine amara), petite plante des boisements marécageux, relativement abondante sur le site.
Ce fond de vallée est également intéressant pour la faune avec la présence du Cordulagéstre annelé (PR/AR) (Cordulegaster boltonii boltonii). Cette grande libellule protégée en Ile-de-France se rencontre dans les milieux forestiers marécageux où elle colonise préférentiellement les zones de sources et les résurgences. L’espèce est observée régulièrement sur le site et de nombreuses preuves de reproduction ont été relevées (larves, exuvies). Le cours de l’Yvette est également favorable au Calopteryx vierge (Calopteryx virgo virgo), autre odonate réputé pour coloniser les cours d’eau bien oxygénés et de bonne qualité.
Enfin, l’étang du Moulin Neuf constitue l’une des plus importantes frayères à Crapaud commun (Bufo bufo) (PN)de la vallée de l'Yvette. Plusieurs milliers d’individus sont ainsi observés chaque année lors des migrations pré et post-nuptiales au niveau de la route départementale qui longe le plan d’eau.
La délimitation proposée tient compte de la répartition des espèces végétales et animales remarquables, des habitats qui leur sont associés et de la fonctionnalité de cette zone humide de fond de vallée (écretage des crues, entité écologique cohérente). Les espaces trop fortement anthropisés ont été exclus du périmètre. A l’amont du site, plusieurs jardins privatifs ont en revanche été conservé dans le zonage en dépit de leur caractère anthropique en raison des belles populations de Lathrée clandestine qui s’y développent.
