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La ZNIEFF du marais de Thin-le-Moutier est située dans les Crêtes préardennaises, non loin de Charleville-Mézières. Elle occupe une partie de la vallée alluviale du Thin, en amont du village (où se situe la résurgence principale de ce cours d'eau). Elle recense l'une des dernières tourbières alcalines du département des Ardennes (avec celles de Buzancy et de la Retourne). Les limites de la ZNIEFF ont été largement modifiées au sud et au nord : il existe en effet au sud de la zone une série de résurgences de type artésien (sources "bouillonnantes") qui donnent les fontaines de l'Epinette et de la Croisette qui participent en grande partie à l'alimentation hydrique du marais. Une petite extension latérale a été effectuée à l'est de la zone afin d'y inclure la source située entre la Côte Piery et la partie nord-ouest de la Forêt de Froidmont. Au nord, la ZNIEFF a été prolongée jusqu'en amont de Warby en raison de la présence du cincle plongeur et de la lamproie de Planer dans le ruisseau. Les prairies pâturées mésophiles de ce secteur ont été incluses dans le périmètre en tant que zone tampon (entre la départementale et le chemin de Warby) assurant la quiétude du cincle plongeur.
Le marais proprement dit (1/4 de la superficie totale) est constitué par des roselières (ponctuées de bosquets de saules cendrés) et par des cariçaies à grandes laîches (laîche des rives, laîche des marais, laîche distique, laîche vésiculeuse, etc.). Une prairie tourbeuse (à prêle des marais, laîche faux-panic, valériane dioïque, sélin à feuilles de carvi (assez rare dans les Ardennes), scirpe des marais, etc.) est localisée en aval du marais, au sud de la ferme de Gironval. Les mares et certains étangs possèdent une végétation flottante avec le potamot nageant, la petite lentille d'eau, la prêle des eaux... Le ruisseau, aux eaux fraîches et calcaires, montre une flore aquatique constituée de glycérie flottante, faux-cresson, cresson, etc. Localement, un groupement d'hélophytes peut se développer sur les rives : on y rencontre le populage des marais, la véronique des ruisseaux, la scrofulaire ailée (rare dans le département), la baldingère, etc. Des peupleraies, des prairies pacagées mésohygropiles ou mésoxérophiles, des fragments de chênaies-charmaies plus ou moins anthropisés sont également présents sur le territoire de la ZNIEFF. On pouvait observer jusqu'à récemment deux espèces rares inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne : une orchidée, l'orchis incarnat (non revue en 1999) et une fougère, le polystic lonchite (disparu en 1996 à la suite d'une crue violente du Thin qui a arraché de la rive le seul pied présent sur le site).
La faune entomologique présente de nombreuses espèces de libellules (gomphe joli, anax empereur, libellule déprimée, orthétrum réticulé) et de demoiselles (agrion à larges pattes, petite nymphe au corps de feu, agrion élégant, agrion élégant, agrion jouvancelle, caloptérix éclatant, caloptéryx vierge, etc.) caractéristiques de ce type de milieu.
Les amphibiens sont bien représentés : on peut observer quatre espèces inscrites sur les listes rouges nationale et régionale : la rainette arboricole et le triton crêté inscrits à l'annexe II de la convention de Berne, aux annexes II et IV de la directive Habitats et dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie "vulnérable") en compagnie du triton alpestre. Ils sont tous les deux inscrits sur la liste rouge des amphibiens de Champagne-Ardenne, de même que la salamandre tachetée également présente sur le site.
On peut aussi observer la coronelle lisse, inscrite sur la liste rouge régionale des reptiles et à l'annexe II de la convention de Berne.
La faune avienne est encore riche et diversifiée, avec 108 espèces différentes dont huit font partie de la liste rouge des oiseaux menacés de Champagne-Ardenne. Il s'agit du cincle plongeur (ou merle d'eau), du phragmite des joncs, de la rousserole turdoïde (inscrite à l'annexe II de la convention de Berne et dans le livre rouge de la faune menacée en France), la pie-grièche écorcheur, la pie-grièche grise, de la bouscarle de Cetti (nicheur très rare), du pipit farlouse et du tarier d'Europe. Certains oiseaux y hivernent ou y font une halte lors de leur migration comme par exemple le tarin des aulnes, le grèbe huppé, le râle aquatique, le sizerin flammé, l'engoulevent d'Europe, divers canards (colvert, sarcelle d'été, canard pilet), etc. La zone est également survolée par les rapaces en quête de nourriture (buse, bondrée apivore, milan noir, milan royal, épervier d'Europe, autour des palombes, etc.).
Les mammifères spécifiques des marais sont également bien représentés (putois, musaraigne aquatique). Le ruisseau abrite les populations de truite fario et de lamproie de Planer (annexes II et IV de la directive Habitats).
Outre l'intérêt hydro-géologique cité plus haut (sources artésiennes), la ZNIEFF présente également un intérêt historique lié à la présence sur le site d'une motte féodale datant du IXème siècle. Entourée de fossés, elle était tenue par le seigneur de Chantereine.
Le site est très menacé par les plantations de peupliers, par le pacage intensif du bétail, la présence d'un dépôt de fumier (qui enrichit le sol en azote à proximité de la ferme de Gironval) et l'installation, le long du ruisseau, d'un élevage d'oies domestiques perturbant le milieu (cincle, truites et lamproies ne sont pas présentes dans cette partie du cours d'eau) et par le creusement d'étangs de pêche et de loisirs qui appauvrissent la flore et qui diminuent la diversité biologique.
Les contours de la ZNIEFF suivent les limites naturelles des milieux les plus riches (allant jusqu'à la route départementale dans la partie ouest de la ZNIEFF).
