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Le Val Clavin est l'un des sites les plus prestigieux de Haute-Marne. Il est très représentatif de la Montagne Chatillonnaise. Ouverte au nord, la combe possède l'un des microclimats les plus froids du secteur, favorisant une végétation à tendance montagnarde, avec des types forestiers en étroite relation avec l'orientation de la pente : localisée aux secteurs les plus froids se développe la hêtraie froide à dentaire et l'érablière à scolopendre ; sur une vaste proportion des versants bien exposés prospère la hêtraie sèche montagnarde à laîche blanche, avec de certaines espèces rares et protégées (céphalanthères rouge et à longues feuilles) ; les forêts hygrophiles bordent le ruisseau et le marais.
Les pelouses aujourd'hui couvrent une surface minuscule en comparaison de leur étendue il y a 50 ans : il s'agit de groupements relevant du Violo rupestris-Seslerietum (bien pourvu en espèces rares et protégées comme la grande gentiane, la laîche pied d'oiseau, la violette rupestre) et du Festuco lemanii-Brometum (avec la laîche pied d'oiseau et l'hélianthème blanchâtre protégés en Champagne-Ardenne).
La végétation du marais tufeux est l'une des plus originale du Val, avec le bas-marais parcouru de ruisselets et de touradons, dominés par le choin ferrugineux (espèce protégée au niveau national), avec entre autres la swertie pérenne, la linaigrette à larges feuilles, la parnassie des marais et une rare orchidée, l'orchis de Traunstener, toutes étant inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne : la flore de ce groupement est typiquement montagnarde et riche en espèces protégées.
Dans les zones les plus humides se rencontre le marais à grandes laîches. Les mégaphorbiaies localisées en bordure des marais et des saulaies comportent deux espèces peu communes : l'aconit napel protégé et la filipendule.
Plusieurs zones du Val Clavin offrent des systèmes dynamiques en mosaïques où les zones de lisières et de petites clairières sont bien développées, et notamment un groupement xérophile avec des espèces de la hêtraie sèche et des espèces des pelouses.
La végétation globale du site contient 14 espèces protégées et 13 espèces figurant sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne.
L'entomofaune, très riche, comprend de nombreuses espèces rares dont :
- sept espèces de libellules, notamment l'agrion de mercure, protégé nationalement, inscrit sur les listes rouges nationales et européennes des insectes en voie de disparition, la grande aeschne, les cordulégastres annelé et bidenté, etc.)
- cinq espèces de criquets chanteurs ou de sauterelles (criquet des montagnes, criquet des genévriers, criquet bourdonneur, decticelle des bruyères...)
- quatre espèces de papillons avec le nacré de la sanguisorbe, le petit collier argenté, le fadet de la mélique et la bacchante, protégée par la convention de Berne, inscrite sur le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne.
La petite cigale des montagnes peut aussi s'y observer. Près d'une vingtaine de mollusques différents se rencontrent sur la zone, dont une espèce rare en France et localisée aux massifs montagneux des Pyrénées, des Causses et du Jura : Platyla (Acicula) dupuyi).
L'avifaune est caractérisée par de nombreux passereaux (alouette lulu, alouette des champs, gobe mouche gris, bruant proyer, fauvette babillarde, locustelle tachetée qui est ici le passereau le plus typique du marais du Val Clavin, nichant au milieu des choins et molinies, etc.), différents pics et pie-grièches (pic vert, pic mar, pic noir, pic épeiche, pic épeichette, pie-grièche écorcheur, pie-grièche grise), rapaces diurnes qui fréquentent le site à la recherche de nourriture (milans noir et royal, busard Saint-Martin, faucons hobereau et crécerelle, bondrée apivore et épervier d'Europe) et des rapaces nocturnes qui nichent dans le secteur (chouette chevêche, chouette effraie, chouette hulotte, hibou moyen-duc) ainsi que certaines espèces à intérêt cynégétique (tourterelle des bois et tourterelle turque, caille des blés, diverses grives, bécasse des bois, pigeons ramier et colombin) et d'autres nicheurs rares à l'échelle régionale comme le cincle plongeur par exemple. Beaucoup d'entre eux font partie de la liste rouge régionale.
Les chauve-souris sont une des grandes richesses du Val Clavin et renferment notamment la noctule commune qui loge dans les trous de pics situé dans les arbres morts du vallon du Gorgeot, le grand murin, le murin de Daubenton, le murin à moustaches, la sérotine commune, la pipistrelle et l'oreillard roux ; l'ensemble de la zone est plutôt un secteur de chasse pour ces chiroptères qui y trouvent de nombreux insectes.
La ZNIEFF fait partie de la grande ZNIEFF II dite du massif forestier et ses abords au sud d'Auberive. Le marais est encore en bon état malgré de graves atteintes qui ont eu lieu ces dernières années (enrésinements et extension de l'agriculture), le site est maintenant protégé par un A. P. B. et une gestion a été effectuée sur le marais de Vivey (Val Clavin). Elle doit être poursuivie. Par ailleurs, le vallon de la Combe Sainte-Marie doit faire l'objet d'une réserve biologique forestière. Elle a été proposée pour faire partie du rédeau Natura 2000 (directive Habitats).
Les limites de la ZNIEFF suivent la pente et englobent les combes les plus riches du secteur.
