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La ZNIEFF du marais de Chamony, intégrée dans la grande ZNIEFF de type II du massif forestier d'Auberive est et sud, occupe un versant humide du plateau de Langres, en lisière de forêt.
Les pentes sont boisées, la hêtraie sèche xérophile y est représentée. Le marais constitue l'essentiel de la ZNIEFF : en partie intraforestier (lisières sud et est), avec de nombreux ruisselets et encroûtements de tuf, il est bordé par des prairies pâturées. La schoenaie de pente à choin noirâtre domine, avec localements des taches de végétation discontinue sur les entablements de tuf ; dans les couloirs à circulation d'eau se développe la schoenaie-jonçaie à jonc obtusiflore, avec dans les zones plus mouillées, un faciès à laîche de Davall et linaigrette à feuilles larges, en très forte régression aujourd'hui (elle a presque disparue de la plaine française), protégée et inscrite sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne. La moliniaie est très réduite en superficie, localisée latéralement au marais dans les zones les plus sèches, avec une espèce protégée au niveau régional, la renoncule à segments étroits, assez rare en France. Au débouché du marais une saulaie dense à saule cendré se développe dans une lisière à fougère-aigle, théliptéride des marais (protégé et en liste rouge), espèce continentale, en régression dans le pays, aconit napel (protection régionale). Le choin ferrugineux est aussi un des hôtes habituels du marais : cette espèce nord-préalpine, très rare en France où elle est localisée dans l'est du pays (les localités de Haute-Marne constituent, avec celles de Côte d'Or, un îlot très excentré à l'ouest de son aire de répartition) est protégée au niveau national et inscrite sur la liste rouge régionale. Latéralement au marais, une tufière asséchée est colonisée par une pinède.
L'entomofaune est également très intéressante, avec de nombreuses libellules, criquets et papillons (trente sur une douzaine d'hectares), dont plusieurs sont rares ou menacés et inscrits de ce fait sur les listes rouges régionales. Il s'agit de l'agrion de Mercure (protégé en France, inscrit à l'annexe II de la convention de Berne, à l'annexe II de la directive Habitats, sur le livre rouge de la faune menacée en France, catégorie "en danger de dispartion" dans la moitié nord de la France), du cordulégastre annelé, du cordulégastre bidenté (espèces submontagnardes), de la cordulie à taches jaunes et du sympétrum noir pour les Odonates, du criquet à petites ailes, du criquet des montagnes et de la decticelle à petites ailes pour les Orthoptères, du nacré de la sanguisorbe pour les Lépidoptères.
Le marais de Chamony est un marais très paysager, en propriété communale, protégé par un arrêté de protection de biotope sur l'ensemble du groupement (environ 3,7 hectares) et en bon état de conservation.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours du secteur le plus riche du vallon.
