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Le réservoir de Charmes a été créé à la fin du dix neuvième siècle pour alimenter en eau le canal de la Marne à la Saône. Ses eaux eutrophes occupent le fond d'une vallée encaissée du plateau de Langres. Ce biotope est caractérisé par une dynamique de type fluvial : le niveau d'eau, très variable selon les saisons en fonction des besoins en eaux du canal, est notamment assez bas en fin d'été et en automne. Ces conditions particulières favorisent une végétation spéciale, stabilisée depuis longtemps avec des ceintures de végétation très typiques, déterminée essentiellement par le gradient d'humidité du substrat : végétation aquatique de type Potamion et Lemnion, ceinture amphibie (roselière à phragmites), ceinture interne (cariçaie à laîche vésiculeuse), végétation prairiale soumise à l'inondation hivernale et au tassement du sol (action mécanique des vagues en hiver et piétinement en été), saulaie à saule cendré et ormaie-frênaie. Le crypsis faux-vulpin, espèce méridionale en limite d'aire, l'utriculaire négligée, curieuse plante carnivore flottante, le sisymbre (ou braya) couché, espèce pionnière des grèves bordant les eaux, rare en France, protégé au niveau national et en Europe (convention de Berne), retenu comme espèce déterminante pour la directive-Habitats, cité dans le livre rouge de la flore menacée de France en tant qu'espèce vulnérable et inscrit sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne.
La faune recèle également des richesses importantes, notamment dans le domaine ornithologique ; le plan d'eau attire de nombreuses espèces d'oiseaux migrateurs, dont une partie hivernera : divers canards et sarcelles (canard colvert, canard souchet, canard pilet, sarcelle d'été, sarcelle d'hiver), des fuligules et notamment le fuligule milouinan, le fuligule milouin et le fuligule morillon, le chevalier guignette, la guifette noire, etc. Des couples de grèbes huppés, grèbes castagneux et foulques macroules se reproduisent ici. Différents rapaces fréquentent le lac : le balbuzard pêcheur (en migration), les milans, la buse... Ainsi sur les soixante neuf espèces recensées, trente six sont protégées par la loi et quatre sont inscrites sur la liste rouge des oiseaux (nicheur ou hivernant) de Champagne-Ardenne.
Une tortue, la cistude d'Europe a été aperçue au niveau de la queue du lac, elle est protégée en France et en Europe (convention de Berne) et inscrite sur la liste rouge de la faune menacée en France.
L'entomofaune, essentiellement les libellules, est bien représentée sur le réservoir, avec quatre espèces rares dans la région sur les quinze recensées sur la zone. Enfin il présente un intérêt piscicole et cynégétique évident (lieu migratoire et de reproduction de plusieurs espèces de gibier d'eau).
Il s'agit enfin d'un site touristique en partie aménagé pour les activités de loisirs.
La ZNIEFF est en bon état, il faut néanmoins signaler la surfréquentation touristique pendant les mois d'été avec les déprédations que cela entraîne et une pollution du lac par les effluents provenant des zones urbanisées en amont.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours du lac et de ses milieux riverains associés.
