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La ZNIEFF de la Forêt d'Estremont et de la vallée de la Serre occupe les versants peu pentus d'une colline et la vallée du ruisseau de la Serre qui serpente au pied de la colline. Créée en 1988, elle a été fortement agrandie en 2000 et englobe aujourd'hui une grande partie de la Forêt d'Estremont et une partie de la vallée de la Serre. Elle se situe dans le département des Ardennes, entre les villages de Bay et du Fréty.
La forêt d'Estremont présente trois types de boisements typiques des Crêtes préardennaises. La chênaie-charmaie mésotrophe est le type dominant. La strate arborescente comprend les chênes sessile et pédonculé, le hêtre, le charme, le merisier, les érables plane et sycomore. Le tapis herbacé est constitué par la jacinthe des bois (espèce d'origine atlantique proche de sa limite de répartition orientale), le lamier jaune, la laîche des bois, la mélique uniflore, le millet diffus, la primevère élevée, le sceau de Salomon multiflore, l'anémone fausse renoncule, la raiponce noire (endémique médioeuropéenne selon J.C. Rameau, rare dans cette partie du département), l'hellébore verte, le polystic spinuleux...
La chênaie acidiphile est essentiellement constituée de chêne, de bouleau et de hêtre. Dans le taillis très clair se remarquent le houx, le chêvrefeuille des bois et en lisière le genêt à balais. La strate herbacée, peu recouvrante, comprend le dryoptéris écailleux, la luzule blanchâtre, la luzule multiflore, la violette de Rivin, l'oxalide petite oseille et la germandrée scorodoine.
Au niveau des rus forestiers et des banquettes de la Serre, on recontre l'aulnaie-frênaie. A coté du frêne et de l'aulne glutineux qui dominent, se rencontrent quelques chênes pédonculés, érables sycomores, bouleaux verruqueux et cerisiers à grappes (très rare dans les Ardennes, une des seules stations du secteur, mais plus commun dans le département de l'Aisne tout proche). On y remarque d'importantes stations de gagée jaune (très rare en plaine, protégée en France, très menacée et inscrite sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne), plusieurs stations de prêle d'hiver (également sur la liste rouge régionale), la nivéole (protégée au niveau régional), la grande fétuque (rare, seulement quelques stations en Ardenne primaire) la ficaire fausse renoncule, l'ail des ours, la stellaire des bois, la valériane officinale et nombreuses laîches (dont la laîche maigre).
Une végétation spécifique des sources vives se remarque çà et là, caractérisée par la présence de la cardamine amère, des deux dorines (à feuilles opposées et à feuilles alternes), de la canche cespiteuse, du populage des marais...
Les prairies alluviales, assez peu étudiées, possèdent une forte potentialité biologique, avec la présence de l'ophioglosse (petite fougère inscrite sur la liste rouge régionale), la renouée bistorte (localement très abondante), la scorzonère humble, etc.
La rivière possède des eaux de bonne qualité : on y trouve le chabot (abondant) et la lamproie de Planer (inscrits sur l'annexe II de la directive Habitats), la truite fario, le vairon, etc. Une éphèmère rare et peu connue, fréquentant les ruisseaux argileux temporaires, se rencontre sur le site, il s'agit de Metreletus balcanicus. D'autres insectes sont rares et à ce titre inscrits sur les listes rouges régionales, comme par exemple le nacré de la sanguisorbe pour les Lépidoptères, la libellule fauve pour les Odonates et le criquet ensanglanté pour les Orthoptères. Ils sont accompagnés par d'autes espèces plus communes : l'agrion à larges pattes, l'agrion élégant, l'agrion porte-coupe, l'agrion jouvencelle, le leste fiancé, les caloptéryx éclatant et vierge pour les demoiselles, la libellule à quatre taches, la libellule déprimée, la libellule écarlate, l'aeshne bleue, l'anax empereur, le sympétrum rouge sang pour les libellules ; le machaon, l'aurore, la petite tortue, la carte géographique, le paon du jour pour les papillons ; le conocéphale bigarré, la decticelle cendrée et la decticelle bariolée pour les sauterelles ainsi que le criquet à long corselet, le criquet duettiste, le criquet des pâtures et le grillon des champs.
De nombreux amphibiens fréquentent le site : grenouille rousse, grenouille verte, crapaud commun, triton alpestre (figurant sur le livre rouge de la faune menacée en France, catégorie "vulnérable"), triton palmé et salamandre tachetée (gites larvaires abondants) inscrite sur la liste rouge des Amphibiens de Champagne-Ardenne.
Les faune mammalogique est représentée par le chevreuil, le sanglier, le renard, ainsi que par des musaraignes diverses et de nombreux petits rongeurs (campagnols, mulots et rats).
La ZNIEFF est encore dans un bon état, elle est surtout menacés par les enrésinements dans la forêt d'Estremont et par l'intensification des pratiques agricoles dans la vallée.
La limite ouest de la zone suit les limites du département, les autres limites correspondent, dans la vallée, aux limites des terres agricoles artificialisées.
