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La combe boisée du Bouillon dans la Forêt du Pavillon se range parmi les sites botaniques les plus intéressants du Haut-Pays (région centrale du département de la Haute-Marne). Il s'agit d'une étroite et longue vallée sèche parcourue épisodiquement par un ruisseau très puissant. Sa direction est-ouest génère des oppositions de versants orientés principalement au sud et au nord, d'où l'existence de types forestiers particuliers : hêtraie-chênaie xérophile d'adret, hêtraie froide à dentaire sur pente nord, chênaie- frênaie montagnarde de fond de vallon. Toutefois une grande partie des boisements forestiers primitifs a disparu suite à de vastes enrésinements réalisés dans les annnées soixante.
Les principales espèces végétales intéressantes sont des espèces d'origine montagnarde comme la centaurée des montagnes, assez rare en France et inscrite sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, l'aconit napel, rare et en régression dans une grande partie de la France, protégé au niveau régional, la violette étonnante (inscrite aussi sur la liste rouge régionale) et la stellaire des bois (seule station sur calcaire de Haute-Marne).
L'entomofaune, riche et diversifiée, présente la même tonalité biogéographique montagnarde qu'une partie de la flore : ainsi, sur plus d'une dizaine d'espèces inventoriées, quatre sont rares et en régression dans la région et une, l'agrion de Mercure, est protégée aux niveaux européen (convention de Berne, directive Habitats) et national, figurant dans le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge de Champagne-Ardenne.
Le vallon permet l'alimentation et/ou la nidification de nombreuses espèces d'oiseaux, dont 28 sont protégées et une inscrite sur la liste rouge régionale, le pigeon colombin, nicheur rare et en régression en Champagne-Ardenne.
L'intérêt cynégétique du site est indéniable, il abrite cerfs, chevreuils et sangliers.
Enfin, les particularités géologique (coraux) et géomorphologique (système karstique) complètent l'intérêt de la zone. La ZNIEFF, encore en assez bon état, est très menacée par les enrésinements.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours d'un vallon principal et de nombreux petits vallons perpendiculaires.
