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La ZNIEFF du Val Vaubrien se localise à l'est de Rolampont et occupe la totalité du vallon incluant les sources, les pentes rocheuses et les falaises. Les types forestiers sont très typiques de cette région (on y rencontre une espèce orientale en limite d'aire, la pulmonaire obcure) : érablière sur les pentes ébouleuses, chênaie-charmaie-hêtraie calcicole sur les pentes et au dessus des falaises, bois marécageux de fond de vallon. Les falaises et éboulis ombragés portent une végétation spécifique. Mais l'intérêt premier de la ZNIEFF est la présence de cinq zones tufeuses dont un un vaste massif de tuf dont une partie est fossile et une partie est encore active : la tufière est ainsi le plus grand édifice de ce type dans le département. Les plantes intéressantes sont en partie des espèces d'origine montagnardes favorisées par le microclomat froid du site ainsi que les mousses qui poussent sur le tuf humide et sont responsables de son édification, comme le cratoneuron commuté et l'eucladie verticillée qui est abondante sur la tufière de Rolampont mais rare en Haute-Marne. On y observe également le polystic en lances, fougère artico-alpine rare en plaine (très excentrée ici par rapport à son aire de répartition principale) et inscrite sur la liste rouge régionale des végétaux.
Les insectes, et plus particulièrement les libellules, y sont bien représentés, avec l'agrion de Mercure, figurant dans le livre rouge de la faune menacée en France (en danger d'extinction dans la moitié nord du pays), bénéficiant de protections nationale (depuis 1993) et internationale (convention de Berne et directive Habitats). Cinq autres libellules sont inscrites sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne : les cordulégastres bidenté et annelé, d'origine montagnarde, ainsi que le gomphe vulgaire, la cordulie à taches jaunes et l'orthétrum brun.
Le site permet également la nidification et l'alimentation d'une trentaine d'espèces d'oiseaux, en particulier des rapaces, des pics et divers passereaux. Son intérêt cynégétique est également important.
Ses remarquables qualités paysagères sont appréciées par les nombreux promeneurs qui le fréquentent, la tufière constituant aujourd'hui un site touristique important pour le département.
Les contours de la ZNIEFF suivent les limites naturelles de la zone la plus riche englobant un vallon et un coteau très pentu : les limites sont donc fonction du haut des versants.
