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Etabli sur les plateaux de calcaires durs du sud-est du département de l'Aube, dans la Forêt Domaniale de Clairvaux, le Petit Val des Caves porte pour l'essentiel une chênaie-charmaie neutrocalcicole à Endymion, forêt d'un type subatlantique peu fréquent dans l'Aube. Cette végétation trouve en Forêt de Clairvaux sa limite de répartition vers l'est (elle n'existe, ni en Haute-Marne, ni en Côte d'Or). Les arbres présents sont le chêne pédonculé, le chêne sessile, le hêtre, les alisiers blanc et torminal. Les principales espèces hebacées sont la laîche digitée, l'orge d'Europe, la sanicle d'Europe, la mélique uniflore, l'orchis mâle, l'ornithogale des Pyrénées et deux espèces en limite d'aire : la jacinthe des bois, d'origine atlantique, très rare dans l'Aube où elle atteint sa limite d'aire absolue vers l'est (station disjointe de l'aire principale) et le fragon petit houx, très rare dans l'Aube et proche de sa limite orientale de répartition. La zone est en bon état de conservation, la forêt étant traitée ici en taillis sous futaie.La ZNIEFF fait partie de la Z.I.C.O. n° 06 (Barrois et Forêt de Clairvaux) de la directive Oiseaux et de la grande ZNIEFF II du massif forestier de Clairvaux et des Dhuits.
La délimitation de la ZNIEFF suit les limites de la chênaie-charmaie neutrocalcicole à Endymion, forêt d'un type subatlantique peu fréquent dans l'Aube, située ici à sa limite de répartition orientale.
