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La ZNIEFF du Bois du Moulinet et du vallon de Brise-Tête est située au sud du village de Saint-Gilles, à la limite du département de la Marne et de l'Aisne. Le vallon raide et encaissé entaille profondément le plateau de la Brie champenoise pour rejoindre la vallée de l'Orillon. Une partie de celle-ci ainsi que le versant forestier exposé au nord près du Moulinet complètent le territoire de la ZNIEFF.
En tête du vallon de Brise-Tête jaillit une source incrustante qui a conduit à la formation d'un tuf calcaire qui s'étend en une succession de vasques échelonnées sur la pente. La mousse Cratoneuron commutatum forme dans les ruisselets des coussinets rigides auxquels sont associés Bryum pseudotriquetrum et Marchantia polymorpha.
Les pentes sont recouvertes pour partie par une chênaie-charmaie riche en chênes pédonculés, chênes sessiles, tilleuls à feuilles cordées, charmes, frênes et merisiers.
Les secteurs les mieux exposés du coteau portent des pelouses calcaires. Leur végétation est très typique et renferme deux espèces inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne : le cytise couché et l'ophrys araignée . On y observe de nombreuses graminées (brome dressé, brachypode penné, brize intermédiaire, koelérie pyramidale, fétuque de Leman), accompagnées par le séséli des montagnes, la chlorette perfoliée, le lin à feuilles étroites, le genêt des teinturiers, la laîche tomenteuse, la laîche glauque, la germandrée petit-chêne, la germandrée des montagnes... Des orchidées très variées s'y remarquent : ophrys araignée (cité plus haut), ophrys frelon, ophrys mouche, orchis pourpre, orchis militaire, orchis moucheron, platanthère des montagnes et listère ovale.
La forêt du fond de vallon est une aulnaie-frênaie à flore typique riche en frênes et en aulnes glutineux. On y trouve notamment le cassis sauvage (inscrit sur la liste rouge régionale) et la cardamine amère. La végétation du bord de la rivière, luxuriante, est composée par des groupements à hautes herbes (roselières et mégaphorbiaies). Le milieu a malheureusement tendance à se refermer (par dynamisme naturel). Des peupleraies ont été plantées. Le reste du site est occupé par des prairies mésophiles.
La présence de la rivière et d'un petit étang attire certaines libellules, dont deux sont rares dans la région et inscrites sur la liste rouge des Odonates de Champagne-Ardenne. Il s'agit du cordulégastre annelé (espèce montagnarde) et de l'aeshne printanière. Ils sont accompagnés par diverses autres libellules (aeshne bleue, gomphe joli) et demoiselles (caloptéryx éclatant, caloptéryx vierge, agrion à larges pattes, porte-coupe, jouvencelle et élégant).
Le lézard des souches fréquente les talus et les milieus secs et ensoleillés de la ZNIEFF : protégé en France depuis 1993, inscrit à l'annexe IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne, il figure dans le livre rouge de la faune menacée en France et dans la liste rouge régionale.
La faune avienne est bien diversifiée et montre une bonne fréquence des espèces de milieux ouverts comme par exemple la pie-grièche écorcheur (inscrite sur la liste rouge des oiseaux de Champagne-Ardenne), la bergeronnette printanière, le bruant jaune, la fauvette grisette, l'hypolaïs polyglotte et la linotte mélodieuse. Des espèces plus forestières y nichent également : pic vert, fauvette à tête noire, pouillot véloce, mésange boréale (dans les bois humides) et grosbec casse-noyaux. La ZNIEFF est également fréquentée par certains rapaces (buse, faucon crécerelle).
Elle est dans un bon état général de conservation.
La délimitation est fonction des limites de la végétation la plus intéressante d'un coteau raide et d'un vallon dont elle suit les contours.
