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La ZNIEFF des bois des Boulettes et du Trou Caillou est constituée par l'ensemble des groupements, à dominante forestière, situés sur les versants des vallons encaissés des ruisseaux de la Faligée, du Trou Caillou, de la Grande Commune, de la Pilette et de leurs diverticules. Elle se trouve au nord de Monthermé, dans le département des Ardennes. Elle est en partie domaniale (Forêt Domaniale des Cinq Bois et Forêt Domaniale de Château-Régnault), son périmètre initial ayant été fortement agrandi en 1999 pour englober les vallons intéressants du secteur, sa superficie est aujourd'hui de près de 470 hectares.
Les versants des vallons sont occupés par la chênaie acidiphile à luzule des bois, myrtille, sceau de Salomon verticillé (localement abondant), blechnie en épi et fougère aigle. Des fragments d'érablières persistent, mais elles ont été presque totalement détruites par les enrésinements. Des bois tourbeux de type aulnaie à sphaignes se rencontrent en bas de pente le long des ruisseaux ; on peut y observer une fougère protégée en Champagne-Ardenne, l'osmonde royale (8 stations différentes).
Plusieurs tourbières à sphaignes sont disséminées au niveau des banquettes alluviales ou plus ponctuellement sur les pentes, avec une flore riche et variée comprenant notamment le rossolis à feuilles rondes (localement abondant dans les petits marais de pente des ruisseaux de la Féligée et de la Pilette), protégé en France, la linaigrette à feuilles vaginées (très rare en plaine et protégée au niveau régional), la linaigrette à feuilles étroites, la bistorte, la violette des marais, la laîche étoilée, la laîche vulgaire, la laîche maigre, etc. Leur évolution naturelle les conduit vers un boisement clair de type boulaie à sphaignes. Ponctuellement (ruisseau de la Pilette), on peut observer une espèce d'origine artico-alpine très rare en France (où elle ne se rencontre uniquement que dans les Vosges, les Ardennes, la Savoie et la Corse) et dont les populations de l'Ardenne primaire comptent parmi les plus représentatives de France : la trientale d'Europe, protégée au niveau national.
Les affleurements rocheux forment par endroits des parois verticales et crevassées : il se développe, au niveau de ces falaises continentales et sur les rochers de poudingues, quartzites ou schistes, une végétation sciaphile avec de nombreuses fougères (dont le phégoptéris à pinnules confluentes), des lichens et bryophytes et au niveau des suintements la dorine à feuilles alternes. Très ponctuellement, on rencontre des fragments de landes sèches avec essentiellement de la callune.
La ZNIEFF présente une bonne diversité en oiseaux et notamment une forte densité de pouillots siffleurs (oiseau caractéristique de la chênaie) et la présence du rougequeue à front blanc, du pic noir, du pic épeiche, de la sittelle torchepot, du geai des chênes, de la tourterelle des bois, du pigeon ramier, de la grive musicienne....
Enfin, cet ensemble est très caractéristique des terrains cambriens d'Ardenne, avec un grand intérêt géologique et géomorphologique.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours des versants des vallons encaissés des ruisseaux de la Faligée, du Trou Caillou, de la Grande Commune, de la Pilette et de leurs diverticules.
