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La ZNIEFF de la haute vallée de la Marne recouvre la vallée de cette rivière entre Marnay et Foulain, ses versants ainsi que les rebords du plateau environnant et le versant nord de la vallée de la Traire entre Poulangy et Louvières.
La végétation est extrêmement variée. Les groupements forestiers sont de type montagnard ou méridional suivant la topographie ou l'orientation de la pente : chênaie pubescente (Quercion pubescentis ponctuel) et hêtraie xérophile sur pente sud, hêtraie à dentaire d'ubac, érablière sur gros blocs, chênaie-charmaie-hêtraie calcicole sur plateau, aulnaie-frênaie rivulaire dans la vallée.
Une végétation particulière se développe au niveau des parois de calcaire dur des falaises, corniches et gradins rocheux (Potentillion caulescentis) avec divers groupements de pelouses (Alysso-Sedion et Mesobromion).
La végétation prairiale de la vallée est restée très typique.
On rencontre dans le périmètre de la ZNIEFF de nombreuses espèces végétales rares ou protégées dont une au niveau national, la gagée jaune, réfugiée au niveau des prairies pâturées de la vallée de la Marne (en très forte régression et menacée de disparition à brève échéance dans la région) et deux au niveau régional, la nivéole printanière (Bois la Carre) et la laîche pied d'oiseau. D'autres sont inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne comme par exemple la violette blanche dans les forêts thermophiles, la fétuque de Patzke, le trèfle scabre et la minuartie rouge dans les pelouses, l'amélanchier dans les clairières ou les fruticées thermophiles, l'orme lisse dans les bois de la vallée, etc. Certaines d'entre elles sont également en limite d'aire dans la région (la minuartie rouge en limite absolue, la violette blanche, l'amélanchier et la fétuque de Patzke).
La faune entomologique est également bien représentée et sur les 46 espèces différentes de libellules, sauterelles et papillons répertoriées dans le secteur, cinq appartiennent aux listes rouges régionales : oedipode turquoise, criquet italien, platycléis à taches blanches pour les orthoptères, flambé et azuré de la croisette pour les papillons.
Les reptiles fréquentent les forêts clairiérées, les pelouses, les falaises et rochers (couleuvre verte et jaune inscrite sur la liste rouge régionale, vipère aspic, lézard des murailles, etc.).
Pour les amphibiens, deux espèces de la liste rouge régionale ont été inventoriées, la salamandre tachetée et l'alyte accoucheur (inscrit à l'annexe IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne et sur le livre rouge de la faune menacée en France).
L'avifaune est intéressante à plus d'un titre (sur les 63 espèces inventoriées, quatre font partie de la liste rouge des oiseaux de Champagne-Ardenne) : le cincle plongeur (nicheur rare en diminution en Champagne-Ardenne, le râle d'eau et le phragmite des joncs (nicheurs peu communs, en diminution) dans les zones humides, la pie-grièche écorcheur dans les buissons, la tourterelle des bois, le milan noir et le milan royal.
Le site est fréquenté par de nombreux mammifères dont le grand murin, les grands et petits rhinolophes (chauves-souris inscrites sur les listes rouges).
Un éperon barré et sa pelouse sont sous protection du Conservatoire du Patrimoine Naturel de Champagne-Ardenne.
La zone est en bon état malgré une tendance au boisement des pelouses et autres groupements de rochers (entretien par le pâturage). Elle a été proposée pour intégrer le réseau Natura 2000 (directive Habitats).
La délimitation de la ZNIEFF correspond aux milieux les plus riches et les moins dégradés de la haute vallée de la Marne.
