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Les Pâtis du Mesnil-sur-Oger sont situés sur un plateau culminant à une hauteur de 245 mètres au sud-ouest du village, à la limite des régions naturelles de la Brie champenoise et de la Champagne crayeuse et fait partie de la grande ZNIEFF de type II dite "Forêts, pâtis et autres milieux du rebord de la Montagne d'Epernay". La ZNIEFF des Pâtis du Mesnil-sur-Oger présente des milieux variés : de très nombreuses mares (près de 400), des étangs, les landes à callunes et genêts, des pinèdes à pins sylvestres et une chênaie sessiliflore.
Les mares sont les témoins des anciennes exploitations de meulières : peu profondes (souvent inférieures à 0,50 mètres de profondeur), plus ou moins temporaires (beaucoup disparaissent durant la période sèche), elles sont pour la plupart très faiblement minéralisées. Elles portent divers groupements aquatiques et amphibies : tapis immergés de Chara et de Nitella, radeaux à utriculaire citrine (belles populations), rubanier nain et potamot nageant, groupements de bordure à littorelle à une fleur, flûteau rampant et flûteau fausse-renoncule, gazons à scirpe épingle, pilulaire, jonc des marécages et jonc couché, ceinture à canche des marais et laîche tardive. Dans les petites mares de faible profondeur ainsi qu'à la limite supérieure des mares plus importantes se rencontre un groupement dominé presque exclusivement par la linaigrette à feuilles étroites et le jonc à tépales aigus. Quelques phragmitaies et plus ponctuellement des cladiaies-roselières se rencontrent autour des mares les plus importantes (comme le trou Dautin par exemple) et les plus minéralisées (partie nord-est des Pâtis). Certaines cariçaies peuvent également s'y rencontrer (touradons de laîche raide, laîche aiguë et laîche vésiculeuse).
Les landes sont des groupements relictuels résultant de l'évolution des pâturages après l'abandon de ceux-ci. Elles sont constituées par le genévrier commun et de nombreux arbustes bas (callune fausse bruyère, très recouvrante, rosier pimprenelle, bien représenté, genêt à balais). Entre ces ligneux bas se développent le genêt des teinturiers, le polygala vulgaire, le genêt pileux, la molinie bleue, la succise des prés, la potentille tormentille, la pyrole intermédiaire, le genêt anglais, la pédiculaire des bois, la danthonie décumbente... Elles sont de plus en plus colonisées par les bouleaux, les trembles et les pins sylvestres. Très localement, au sein de la lande, se rencontre la moliniaie à molinie bleue, jonc aggloméré, prêle des marais, cirse anglais, laîche glauque, laîche vert-jaunâtre, pyrole intermédiaire, platanthère à deux feuilles, etc.
En bordure des landes se développe une pinède claire à pins sylvestres enrichie en feuillus (alisier de Fontainebleau, alisier blanc, tremble, chêne sessile et pédonculé, châtaigner) et arbustes divers (genévrier, bourdaine, poirier commun). La strate herbacée comprend généralement des espèces relictuelles de la lande : callune fausse-bruyère, molinie bleue, pyrole à feuilles rondes, brachypode penné, laîche glauque... La forêt feuillue est une chênaie pédonculée à molinie composée de chêne pédonculé, de hêtre, de bouleau blanc et de bouleau pubescent qu'accompagnent l'alisier blanc et le tremble. La strate arbustive très peu représentée comprend essentiellement la bourdaine. Dans la strate herbacée se remarquent la molinie bleue, la violette de Rivin, la danthonie décumbente, la néottie nid d'oiseau, la fougére mâle, la fougère aigle, la fougère femelle et en lisière la listère ovale et la platanthère des montagnes.
La flore est riche et variée avec onze espèces protégées dont trois au niveau national : la littorelle à une fleur (d'origine nord-subatlantique, en voie de régression rapide, uniquement connue pour la Marne dans les Pâtis du Mesnil), la pilulaire (située ici à sa limite de répartition absolue vers le nord-est) et l'alisier de Fontainebleau. Huit espèces bénéficient d'une protection régionale : la pyrole intermédiaire (dont les stations de Mesnil et de Verzy sont les seules de la plaine française), le genêt d'Angleterre (petite population très localisée), l'alisma fausse-renoncule, le rubanier nain, le jonc des marécages (espèces en très forte régression régionale), la linaigrette à larges feuilles, la canche des marais (une des deux seules stations répertoriées de Champagne-Ardenne, située ici à sa limite absolue de répartition vers le nord-est) et le saule rampant. Ils sont tous inscrits sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, de même que la zannichellie des marais, le scirpe épingle, l'alisma rampant et le pissenlit des marais.
Les insectes spécifiques des landes océaniques sont nombreux dans ce secteur, notamment divers coléoptères peu fréquents (haliple confiné, hygrote décoré, laccophile varié, bidesse à gros points), ainsi que des demoiselles et libellules rares, inscrites sur la liste rouge régionale (leste dryade et agrion nain pour les premières, cordulégastre annelé, aeschne printanière, grande aeschne, aeschne isocèle, cordulie métallique, cordulie à taches jaunes, sympétrum noir et sympétrum jaune d'or pour les secondes).
Les amphibiens et batraciens sont particulièrement bien représentés, notamment lors de la reproduction, par les grenouilles (grenouille verte, grenouille agile, grenouille rousse). On y rencontre également deux espèces de tritons, le triton ponctué et le triton crêté inscrit à l'annexe II de la convention de Berne, aux annexes II et IV de la directive Habitats et sur le livre rouge de la faune menacée en France, catégorie "vulnérable". Le lézard vivipare, seul lézard observé sur le site, est très abondant. La population locale semble présenter des caractères de mélanisme.
La succession de biotopes variés et attractifs a permis l'installation d'une avifaune diversifiée avec une espèce rare inscrite sur la liste rouge des oiseaux menacés de Champagne-Ardenne, le pouillot de Bonelli, accompagné par des oiseaux fréquentant les milieux ouverts ou broussailleux (alouette lulu, bécassine des marais, mésange huppée, bergeronnette grise, vanneau huppé...) et des oiseaux nettement plus forestiers (comme le pic vert, le pigeon ramier, la bécasse des bois, le troglodyte mignon, le rouge-gorge, le roitelet, le geai des chênes, etc.)
Le site est très fréquenté par les grands mammifères (chevreuils, sangliers) et par certains carnivores (renard, blaireau, martre et chat sauvage).
Cette ZNIEFF est un des sites importants du département de la Marne : elle fait l'objet d'une convention de gestion tripartite entre la commune (possédant la majeure partie du secteur à mares et à landes), l'Office National des Forêts et le Conservatoire du Patrimoine Naturel de Champagne-Ardenne, qui y a effectué plusieurs chantiers de réhabilitation des landes (notamment débroussaillage de la lande et coupe de certains arbres envahissants comme les bouleaux et les pins sylvestres).
Le site été proposé, avec la ZNIEFF d'Oger dans le cadre de la directive Habitats (landes et mares du Mesnil-sur-Oger et d'Oger).
Les limites corespondent aux limites naturelles de la zone la plus riche.
