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La ZNIEFF de l'étang de la Grande Rouillie et des étangs voisins est située dans la Forêt Domaniale de Châtrices et fait partie de la vaste ZNIEFF de type II du massif forestier d'Argonne. Elle comprend cinq étangs situés au fond de deux vallons forestiers : étang de la Grande Rouillie (le plus vaste), étang Neuf, la Grande Carpière, étang Gilet de Rin et étang des Usages dans le second vallon. L'environnement marécageux et forestier proche des étangs complète la zone. La végétation des étangs comprend des roselières (à phragmite, massette à larges feuilles, massette à feuilles étroites, lycope d'Europe, valériane officinale, laîche faux-souchet), des magnocariçaies (à laîche des marais, laîche des rives, laîche vésiculeuse) ainsi que des groupements aquatiques amphibies à Nymphéa blanc. Les boisements riverains des étangs relèvent de l'aulnaie-frênaie, avec un très bel exemplaire situé en queue de l'étang des Usages, avec des ormes lisses de belle taille, le cassis (inscrits tous les deux sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne), le sureau à grappes, la stellaire des bois (espèce périalpine, très rare dans le département de la Marne), la cardamine amère, la dorine à feuilles opposées, la laîche maigre (assez rare sur la moitié nord de la France et nulle ou très rare dans la moitié sud), la laîche des bois, la laîche espacée, la circée de Paris, etc. Localement, en petites taches ou le long des étangs de la Grande Carpière, de la Grande Rouillie et de l'étang Neuf, se rencontre une aulnaie marécageuse à laîche des marais, dorine à feuilles à feuilles opposées, laîche raide, laîche faux-souchet, populage des marais, ficaire fausse renoncule, etc.
Les eaux attirent une population diversifiée de libellules avec 37 espèces différentes dont douze inscrites sur la liste rouge des insectes de Champagne-Ardenne : le sympetrum jaune d'or, l'agrion nain et l'agrion gracieux, l'aeschne printanière, la grande aeschne et l'aeschne isocèle, le cordulégastre bidenté, l'orthetrum bleuissant et l'orthetrum brun, la cordulie à taches jaunes, la cordulie métallique et une grande libellule spectaculaire, la cordulie à deux taches.
Cette succession d'étangs en milieu forestier accueille une faune vertébrée (amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères) riche et variée. Ils attirent de nombreux batraciens dont certains sont considérés comme rares ou vulnérables en Champagne-Ardenne : le triton crêté et le sonneur à ventre jaune (en régression en France et dans l'ensemble des pays d'Europe) inscrits aux annexes II et IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne et dans le livre rouge de la faune menacée en France. Ils sont protégés sur le territoire national et inscrits sur la liste rouge régionale tout comme la salamandre tachetée.
le lézard des souches est également représenté sur le site : totalement protégé en France, il est inscrit à l'annexe IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne, dans le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge régionale.
La faune avienne présente un nombre d'espèces important : plus d'une cinquantaine fréquente les étangs lors de la migration, la recherche de nourriture ou la nidification. Les oiseaux d'eau sont bien représentés (grèbe castagneux, grèbe huppé, canard colvert, foulque macroule) et la plupart sont nicheurs sur le site. D'autres y font halte lors de leur migration (aigrette garzette, grande aigrette, cigogne noire, fuligule milouin, etc.). Divers rapaces survolent les étangs et les forêts environnantes (milan noir, buse variable, bondrée apivore, busard des roseaux, épervier d'Europe, faucon hobereau). De nombreux passereaux s'y rencontrent (fauvettes, bergeronnettes, pinsons, pouillots, etc.) ainsi que la tourterelle des bois, le pigeon ramier, les grives draine et musicienne.
Ces milieux humides attirent de nombreux petits mammifères tels que la crossope aquatique et la crocidure leucode, des carnivores (chat sauvage, martre, putois) ; deux sont inscrits sur la liste rouge des mammifères menacés de Champagne-Ardenne.
Certains étangs ont été talutés et recreusés comme l'étang des Usages (rive sud remaniée par un bourrelet de curage), l'étang Gilet, l'étang Neuf ou plus légèrement l'étang de la Carpière. Ceci mis à part, le site est dans un bon état de conservation. La ZNIEFF a été proposée pour la directive Habitats (avec celle de Belval) et pour la directive Oiseaux (dans le cadre des étangs d'Argonne).
Les limites suivent les contours des étangs et de leur végétation rivraine et marécageuse associée.
