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Le massif forestier situé à l'ouest et au sud d'Epernay est l'un des plus vastes du département de la Marne et constitue une ZNIEFF de type II de 14 310 hectares regroupant les forêts d'Epernay, de Boursault, d'Enghien, de Brugny, de Vassy, de Charmoille et de Vertus. Etabli sur les couches limoneuses de la Brie champenoise (très épaisses, pouvant dépasser 10 mètres de profondeur dans certains endroits), ce massif est riche en secteurs humides et renferme de nombreux étangs dont les plus typiques et les plus riches ont fait l'objet d'une ZNIEFF de type I.
Les différents groupements forestiers sont très représentatifs de cette région naturelle : chênaie-charmaie mésotrophe à acidiphile, hêtraie-chênaie neutrophile à aspérule, hêtraie-chênaie acidiphile érablière à scolopendre colonisant les éboulis siliceux à gros blocs de meulière, érablière plus thermophile à iris fétide sur certains versants exposés au sud, localement chênaie pédonculée à molinie bleue sur sols hydromorphes, aulnaie-frênaie rivulaire de fond de vallon et aulnaie marécageuse à prêle très élevée. Certains de ces boisements ont fait également l'objet de ZNIEFF de type I. De nombreuses sources se rencontrent dans la ZNIEFF : elles se caractérisent par la présence de la dorine à feuilles opposées, de la cardamine flexueuse, de la laîche espacée (Carex remota), du myosoton aquatique, de la laîche maigre (Carex strigosa), de la cardamine des prés et de l'alliaire. Certaines, très carbonatées, montrent la présence de tufs actifs (Bois de Rilan, Forêt de Vertus, Bois des Roches).
La hêtraie-chênaie neutrophile à aspérule est, avec la chênaie-charmaie à stellaire, le type de plus représenté au niveau du plateau et des versants. La forêt est dominée par le hêtre et le chêne sessile avec, à l'état dispersé, le charme, le merisier et les érables. Le tapis herbacé est caractérisé par la mélique uniflore, le millet diffus, la laîche à pilules, la laîche des bois, l'aspérule odorante, le lamier jaune, la canche cespiteuse, etc. La chênaie à stellaire se rencontre au niveau des plateaux, sur substrat argileux (variante neutrophile) ou limoneux (variante plus mésotrophe). Elle se présente sous la forme d'un taillis-sous-futaie où se remarquent le chêne pédonculé et le charme (très abondant dans le taillis), accompagnés par le frêne, le merisier, le tremble, le tilleul à petites feuilles. La strate arbustive est constituée par le noisetier, le chèvrefeuille à balais, la viorne lantane, l'aubépine épineuse, le fusain d'Europe. La strate herbacée est bien diversifiée : ornithogale des Pyrénées, aspérule odorante, stellaire holostée, primevère élevée, laîche à nombreuses racines (Carex umbrosa, rare dans la Marne), sceau de Salomon multiflore, ficaire fausse-renoncule, lierre, moschatelline, laîche fausse-brize, etc.
Localement, dans les dépressions humides (sur sol très engorgé) ou en contact avec l'aulnaie-frênaie, on peut rencontrer la chênaie pédonculée très acide à molinie bleue. La strate arborescente, très ouverte, comprend le chêne pédonculé, les bouleaux verruqueux et pubescent, l'alisier terminal et l'aulne glutineux ; la strate arbustive est très disséminée (bourdaine, saule cendré, ronce des bois). Le tapis herbacé est dominé par la molinie bleue et les fougères (fougère aigle, fougère mâle, fougère femelle), accompagnées par la canche flexueuse, le muguet, le millepertuis élégant, la luzule poilue, la luzule de Forster, etc.
Dans certaines lisières de Chaltrait, on rencontre le peucédan de France : d''origine subatlantique, il trouve sa limite absolue de répartition vers le nord-est en Champagne ; on y observe alors un phénomène de microendémisme régional (ce groupement particulièrement intéressant a fait l'objet d'une ZNIEFF I).
Sur les versants bien exposés se développe une érablaie thermophile (relevant du Tilio-Acerion) à iris fétide. Les arbres les plus couramment rencontrés sont les érables (plane, sycomore et champêtre), le frêne, les tilleuls (à grandes feuilles et à petites feuilles), l'orme des montagnes et plus rarement le bouleau, l'alisier torminal, le chêne sessile et le hêtre. Le tapis herbacé est caractérisé par l'iris fétide (assez rare en Champagne-Ardenne où il atteint sa limite d'aire de répartition), la néottie nid d'oiseau, l'épipactis à larges feuilles, le brachypode penné, la laîche glauque, l'hellébore fétide, la mercuriale vivace, etc. Les éboulis instables des versants abrupts, ombragés et humides sont colonisés par une érablière à actée en épis riche en fougères (dryoptéris dilaté, scolopendre, polypode, fougère mâle, fougère femelle, polystic spinuleux, capillaire).
Les fonds de vallons sont le domaine de l'aulnaie-frênaie à laîche pendante et laîche espacée (sur les banquettes supérieures et les bas de pentes) et de l'aulnaie à prêle très élevée et scrofulaire aquatique (au niveau des étroites galeries qui remontent jusqu'aux sources).
Les étangs sont très nombreux dans tout le massif forestier. Leurs eaux très oligotrophes sont à l'origine de conditions particulières et ont permis le développement d'une végétation originale : Lemnion à petite lentille d'eau et lentille à trois lobes, radeaux à petit nénuphar et nénuphar blanc, colonies d'utriculaire vulgaire et de châtaigne d'eau (inscrits sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne), Potamion avec le potamot à feuilles capillaires, le potamot à feuilles aiguës et le potamot à feuilles comprimées, tous les trois étant inscrits sur la liste rouge régionale. La végétation des vases et des grèves exondées est représentée par des groupements amphibies annuels ou vivaces (Littorellion) avec de nombreuses espèces rares et protégées au niveau national comme le flûteau nageant (espèce d'origine subatlantique inscrite sur l'annexe II de la directive Habitats, protégée en France, très rare dans le nord et l'est du pays et dont les trois stations de Champagne-Ardenne sont situées à la limite orientale de répartition géographique de l'espèce), la pilulaire (d'origine subatlantique et dont les trois localités de la Brie champenoise se situent à sa limite de répartition absolue vers le nord-est), ou au niveau régional comme l'élatine à six étamines et le jonc des marécages ou encore au niveau départemental comme le scirpe de Sologne. Ils sont inscrits sur la liste rouge des végétaux en compagnie du scirpe épingle, du faux-riz (le Baizil) et de la salicaire à feuilles d'hyssope.
Ce type de milieux est très favorable aux amphibiens : onze espèces différentes sont représentées parmi lesquels quatre font partie de la liste rouge régionale : la salamandre tachetée, la rainette arboricole (inscrite à l'annexe IV de la directive Habitats), le triton crêté et le pélodyte ponctué (annexes II et IV de la directive Habitats). Ces trois derniers figurent également dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie vulnérable), en compagnie du triton alpestre.
On peut également observer une libellule très rare, la leucorrhine à gros thorax, inféodée aux zones humides oligotrophes : protégée en France depuis 1993, elle figure à l'annexe II de la convention de Berne, à l'annexe IV de la directive Habitats, dans le livre rouge de la faune menacée en France (dans la catégorie "en danger de disparition totale") et sur la liste rouge des Odonates de Champagne-Ardenne, de même que la libellule fauve (observée en 2003 à l'Etang Neuf). Certains insectes sont représentés par de grosses populations, notamment les géotrupes et les lucanes (dont le lucane cerf-volant, inscrit à l'annexe II de la directive Habitats).
La population avienne est bien diversifiée avec 55 espèces d'oiseaux fréquentant la zone pour leur reproduction ou leur alimentation. La nidification de plusieurs espèces rares pour la Champagne est attestée, d'une part dans les étangs et les milieux palustres avec la sarcelle d'été (nicheur très rare et en régression, figurant sur l'annexe I de la directive Oiseaux, sur l'annexe III de la convention de Berne et dans le livre rouge de la faune menacée en France), le fuligule milouin (nicheur rare) et le phragmite des joncs (nicheur peu commun, en diminution) et d'autre part dans le milieu forestier, avec le rougequeue à front blanc (en régression inquiétante en Champagne-Ardenne), le pigeon colombin et le milan noir.
Plusieurs rapaces (buse variable, faucon crécerelle, bondrée apivore), certains pics (pic noir, pic épeiche), des petits passereaux (pipit des arbres, pouillot siffleur, pouillot véloce, geai des chênes, hypolaïs polyglotte, sittelle torchepot, etc.), la grive draine, la grive musicienne, la tourterelle des bois, le pigeon ramier nichent ou se nourrissent dans les massifs forestiers. Le canard colvert, le grèbe huppé, la foulque macroule nichent régulièrement dans les étangs, la bergeronnette grise, la rousserolle effarvatte, la rousserolle verderolle et le bruant des roseaux dans les milieux palustres.
Les mammifères sont abondants, notamment les grands cervidés (cerfs élaphes, chevreuils) et les carnivores (renard, belette, fouine, chat sauvage, etc.). Deux espèces appartiennent à la liste rouge des mammifères de Champagne-Ardenne, le putois et la musaraigne aquatique (totalement protégée).
Une partie de la ZNIEFF a été proposée dans le cadre de la directive Habitats pour intégrer le futur réseau Natura 2000 (site n° 69 : Massif forestier d'Epernay et étangs associés). Le site est dans un bon état général de conservation.
Les limites de la ZNIEFF suivent celles du massif boisé et des étangs les plus riches.
