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Les gorges profondes (390 m) de la haute vallée de la Vingeanne, et en particulier les gorges étroites de l'extrémité de la Combe Royer, entaillent très profondément un plateau calcaire culminant à 450 mètres d'altitude et sont à l'origine d'une reculée d'une envergure exceptionnelle pour le Plateau de Langres. Les versants diversement orientés sont à l'origine des plus beaux exemples d'opposition de versants que l'on peut observer aux environs de Langres et présentent la plus grande partie des types forestiers calcicoles haut-marnais : hêtraie froide de pente nord, chênaie pubescente et hêtraie-chênaie xérophile à seslérie localisées aux secteurs les plus secs et les plus chauds (sommets des pentes exposées sud), tiliaie-érablière des éboulis grossiers, chênaie-charmaie-hêtraie de plateau, frênaie à ail des ours. Sur les falaises et escarpements rocheux se développent des groupements à fougères caractéristiques et en mousses d'origine souvent montagnarde. Le fond du vallon est occupé par des prairies.
Cette grande variété de milieux biologiques favorise de multiples espèces végétales, notamment les espèces méridionales réfugiées sur les falaises ou dans les forêts de versants bien ensoleillés et les espèces montagnardes localisées dans les forêts de versant nord ou dans les gorges : Viola alba et Potentilla micrantha, espèces très rares et en limite d'aire de répartition en Haute-Marne pour les premières, le cynoglosse des montagnes et le lis martagon pour les secondes. Toutes ces espèces sont inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, le lis martagon est protégé au niveau régional.
La salamandre tachetée, protégée au niveau national et inscrite sur la liste rouge des amphibiens de Champagne-Ardenne, a été observée sur le site.
Ce site est bien conservé et une partie est sous gestion O. N. F.
Les limites de la ZNIEFF sont d'ordre topographique et suivent les contours des versants abrupts à l'origine d'une spectaculaire reculée.
