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L'étang de la Fosse aux Bois se situe au sud-ouest du village de Brandonvilliers, à la limite des régions naturelles de Champagne crayeuse et de Champagne humide. Peu profond, il occupe une dépression marneuse très peu marquée et présente une succession de milieux variés.
Ses eaux eutrophes portent des groupements d'herbiers flottants à lentille d'eau, lentille à trois lobes, petit nénuphar et utriculaire, des végétations immergées à potamot à fruits luisants, cératophylle épineux, grande naïade et renoncule divariquée. Des formations amphibies à bident tripartite, souchet brun, renoncule scélérate, patience maritime, renouée amphibie, etc.) se développent sur les rives exondées en été et en automne. La phragmitaie (à phramite, massette à larges feuilles, massette à feuilles étroites, calamagrostis lancéolé et glycérie aquatique) est bien développée et joue pleinement son rôle d'abri pour l'avifaune. Elle est entourée par une ceinture à prêle des eaux, oenanthe aquatique, cresson jaune, rubanier simple, etc. Des cariçaies se développent par endroits et sont constituées par de nombreuses laîches (laîche faux-souchet, laîche raide et laîche des rives). La saulaie basse qui leur fait suite est dominée par le saule cendré qui surmonte une strate herbacée où se distinguent le lycope d'Europe, l'iris faux-acore, la morelle douce-amère, la laîche raide, la laîche des rives, la menthe aquatique et la scutellaire casquée. L'étang est dissimulé dans le paysage par des boisements secondaires de bordure, plus ou moins continus, à chêne pédonculé, frêne, orme champêtre, merisier et aulne glutineux.
Les amphibiens sont bien représentés, avec notamment le triton alpestre ( inscrit à l'annexe III de la convention de Berne et figurant dans le livre rouge de la faune menacée en France) protégés au niveau national. On peut également y renconter le crapaud commun, le triton ponctué et le triton palmé (également protégés en France depuis 1993), la grenouille rousse et la grenouille verte.
Cet étang est également très intéressant pour l'avifaune (avec 12 espèces figurant sur la liste rouge régionale). Les oiseaux nicheurs les plus remarquables sont le héron pourpré, le busard des roseaux (un à deux couples) et le blongios nain. Le butor et la bouscarle de Cetti qui nichaient autrefois sur le site ont disparu. Parmi les canards de surface, le canard chipeau, la sarcelle d'été, le canard souchet, le fuligule milouin, le fuligule morillon (inscrits sur la liste rouge régionale) et le canard colvert s'y reproduisent plus ou moins régulièrement. Certains petits passereaux nichent également dans la roselière, notamment le phragmite des joncs et la rousserole turdoïde inscrits sur la liste rouge. De nombreux rapaces survolent le site à la recherche de leur nourriture ou y font une halte lors de leur migration (busard Saint-Martin, busard cendré, balbusard pêcheur, occasionellement pygargue à queue blanche, etc.) ; certains s'y reproduisent (bondrée apivore, faucon crécerelle, buse variable, faucon hobereau et busard des roseaux, ces deux derniers étant inscrits sur la liste rouge régionale).
La musaraigne aquatique (intégralement protégée) et le putois (partiellement protégé, inscrit à l'annexe III de la convention de Berne, à l'annexe V de la directive Habitats et sur le livre rouge de la faune menacée en France) fréquentent le site, ils font partie de la liste rouge des mammifères de Champagne-Ardenne. On peut également croiser le chat sauvage, la fouine, la martre, l'hermine et la belette. L
a ZNIEFF est dans un bon état général de conservation. Elle est incluse dans la ZICO CA 05 (Lac du Der-Chantecoq et étangs latéraux) de la directive Habitats.
La délimitation de la ZNIEFF suit essentiellement la frange boisée entourant l'étang de la Fosse aux Bois, constituant la limite avec les terres agricoles.
