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Les Forêts Domaniales de Trois-Fontaines, de Jean d'Heurs, de la Haie Renault et les autres bois de Maurupt à Chancenay constituent l'un des massifs forestiers les plus vastes des départements de la Marne et de la Haute-Marne et forment une ZNIEFF II de près de 11300 hectares qui se range parmi les sites majeurs de la Champagne.
Les types forestiers dominants sont assez typiques de la Champagne humide, mais plus montagnards (proximité de l'Argonne) : chênaie sessiliflore, chênaie pédonculée hygrophile sur podzol et chênaie-hêtraie acidophile (sur sol sableux), chênaie-charmaie mésotrophe (plus fréquente, sur sol limoneux), chênaie-charmaie-hêtraie calcicole (sur calcaire), aulnaie-frênaie de fond de vallon, hêtraie neutrophile, aulnaie marécageuse des suintements permanents et aulnaie acide tourbeuse (rarissime dans le département, une des seules aulnaies de ce type pour la Champagne humide). Le tilleul à feuilles cordées (abondant), l'orme lisse (localisé dans les vallons humides) inscrit sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne et le sorbier des oiseleurs sont les essences remarquables du massif à coté du hêtre, du chêne pédonculé, du chêne sessile, du charme, du frêne, de l'aulne, de l'érable sycomore, etc.
Le massif abrite cinq espèces végétales protégées : une au niveau national, la campanule cervicaire, deux au niveau régional, l'osmonde royale (non revue récemment) et la nivéole printanière (qui possède ici sa seule station connue pour la Marne) et deux au niveau départemental, l'épipactis pourpre et l'asaret d'Europe. On peut également y rencontrer la blechnie épineuse (très rare dans la Marne), la lysimaque des bois, la stellaire des bois et l'impatiens "ne me touchez pas" (espèces montagnardes).
Une doline effondrée, localisée dans la Forêt Domaniale de Trois-Fontaines, constitue un goufre assez profond (un des plus spectaculaires de tout le secteur), colonisé par une végétation de fougères dont la scolopendre (peu répandue dans la Marne), la fausse capillaire, l'aspidium lobé, la fougère femelle, le polystic dilaté, accompagnés par l'épilobe des collines, la laîche maigre, etc.
D'autres goufres sont signalés (au niveau de la Fosse Moiron et entre les Hattons et Huiroc), ainsi que de nombreuses sources (Fontaine des Frouchis, source minérale du Salisson, Fontaine aux Hêtres, Fontaine Blanche, Fontaine Charlot, Fontaine du Poinçon, etc.).
Le long des chemins sablonneux se développe un groupement à digitale pourpre, belladone, scirpe sétacé, catapode rigide, petite renouée. Les deux dernières espèces sont inscrites sur la liste rouge régionale, de même que la gesse nissole (localisée dans les pelouses intraforestières), l'androsème (très excentré ici de son aire de répartition principale, seule station de la région champardennaise) et la patience des marais.
De nombreux étangs se rencontrent au nord (Etang de Jean, Etang de Pargny) et surtout à l'ouest de la ZNIEFF (étangs de la Forêt, de Chauré, du Creux de Bot, de la Carpière, du Gris Mansard, de Gelêneau, Etang Gobert, etc). Certains sont entourés d'une végétation palustre plus ou moins bien développée (cariçaies, filipendulaies, etc.).
L'entomofaune est riche et diversifiée, les Odonates présentant la même tonalité atlantique et boréale qu'une partie de la flore : quatre sont inscrites sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne, la libellule fauve, l'aeschne printanière, la cordulie métallique et une grande espèce spectaculaire, la cordulie à deux taches.
Les amphibiens sont bien représentés avec le sonneur à ventre jaune (inscrit aux annexes II et IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne, sur le livre rouge de la faune menacée en France) et la salamandre tachetée (annexe II de la convention de Berne), tous les deux étant inscrits sur la liste rouge des amphibiens de Champagne-Ardenne (catégorie "en déclin"). Ils sont accompagnés par le triton alpestre (annexe III de la convention de Berne et livre rouge de la faune menacée en France, catégorie "vulnérable"), le triton palmé, etc.
Les reptiles comprennent notamment le lézard des souches (inscrit à l'annexe II de la convention de Berne, à l'annexe IV de la directive Habitats, sur les listes rouges nationale et régionale), le lézard des murailles, le lézard vivipare.
Le massif forestier et ses abords permettent l'alimentation et la reproduction de très nombreuses espèces d'oiseaux (près de 140), en particulier de certains rapaces (milan noir, autour des palombes, bondrée apivore, épervier d'Europe, buse variable, faucon crécerelle, etc.) pics (pic vert, pic noir, pic épeiche, pic mar, pic épeichette) et de nombreux passereaux (pipits, grives, bergeronettes, fauvettes, pouillots, etc.). Les étangs attirent certains oiseaux d'eau qui s'y reproduisent (grèbe castagneux, grèbe huppé, canard colvert). D'autres y font une halte lors de leur migration : canard chipeau, canard pilet, sarcelle d'hiver, sarcelle d'été, canard souchet, nette rousse, fuligule milouin, fuligule nyroca, bihoreau gris, garrot à oeil d'or, chevalier culblanc, chevalier guignette, héron cendré, héron pourpré, cicognes noire et blanche, grue cendrée, etc. Dix espèces faisant partie de la liste rouge des oiseaux menacés en Champagne-Ardenne se reproduisent dans la ZNIEFF : le blongios nain (nicheur très rare, en forte régression et très menacé, inscrit à l'annexe I de la directive Oiseaux, à l'annexe II de la convention de Berne et sur le livre rouge de la faune menacée en France dans la catégorie "en danger de disparition totale"), le torcol fourmilier (nicheur rare et en régression), le rougequeue à front blanc (en régression inquiétante), le faucon hobereau (nicheur très rare), le pic mar, le cincle plongeur (nicheurs rares), le vanneau huppé (en diminution), le phragmite des joncs, la pie-grièche écorcheur et la pie-grièche à tête rousse (nicheurs peu communs). Huit espèces d'oiseaux ont disparu en tant que nicheuses, trois d'entre elle (locustelle luscinoïde, rousserole turdoïde, pic cendré) ne doivent plus fréquenter la ZNIEFF, les autres par contre (milan royal, busard Saint-Martin, busard des roseaux, pigeon colombin, pie-grièche grise) doivent probablement y stationner de temps à autre.
Les mammifères sont bien représentés. On y remarque notamment de nombreuses espèces de chauves-souris (murin de Daubenton, vespertilion à moustaches, murin de Bechstein, grand murin, noctule commune, noctule de Leisler, sérotine commune, barbastelle d'Europe, oreillard roux, oreillard gris et pipistrelle commune). Il convient de signaler ici la présence de colonies de reproduction de murin de Natterer et de vespertilion à oreilles échancrées dans les communes avoisinantes : la présence du massif forestier n'est pas étranger à ce phénomène.
La partie centrale de la ZNIEFF correspond à un ancien camp militaire américain. Entourée par une clôture solide et élevée, elle constitue une réserve de chasse et de faune sauvage.
Sa situation, à proximité de la ville de Saint-Dizier, et la présence d'un chemin de grande randonnée (G.R.16) en fait un lieu apprécié et fréquenté par le public. Il a été proposé dans le cadre de la directive Habitats (site n° 70 : Forêt de Trois-Fontaines). Il est dans un très bon état général de conservation.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours des bois les plus riches et de certains milieux environnants très intéressants.
