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La mare du Mont Chatoy et celle de Marchais Bruant sont les seules reliques d'un petit groupe d'une dizaine de mares aujourd'hui disparues par suite du remembrement (comblement, drainage, etc.). Elles font partie d'un ensemble d'une centaine de mares, de nature paratourbeuse, réparties sur le plateau argilo-gréseux du Bassigny, isolées au sein des cultures et des pâtures et d'origine probablement très ancienne (périglaciaire ou activités humaines celtiques).
Leur végétation est diversifiée : roselières, groupements à grandes laîches, de plantes flottantes, de plantes amphibies, de plantes aquatiques enracinées, etc. Elle renferme quelques espèces végétales particulières, rares pour le département, notamment la laîche à fruits barbus (Carex lasiocarpa, protégé en Champagne-Ardenne) connue dans une seule localité de Haute-Marne, l'hypholome allongé (rare champignon)...
Les libellules (avec Lestes dryas, ou leste dryade, inscrit sur la liste rouge des Odonates de Champagne-Ardenne), les batraciens (et parmi eux le triton crêté, protégé en France et en Europe par la convention de Berne et la directive Habitats et inscrit sur les listes rouges nationale et régionale de la faune vulnérable), de même que divers oiseaux (dont le râle d'eau, inscrit sur la liste rouge régionale) trouvent là un site favorable à leur alimentation ou à leur reproduction.
La ZNIEFF décrite en 1981 était beaucoup plus vaste et alors en très bon état. L'état de conservation est très précaire et se dégrade continuellement (drainage et assèchement pour la mare de Mont Chatoy et envahissement par les saules pour celle de Marchais Bruant).
Zone limitée aux mares les plus remarquables et à leur environnement immédiat.
