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La ZNIEFF de type I de la vallée et des versants de l'Osne recouvre la vallée de l'Osne entre les villages de Curel et d'Osne-le-Val (à l'exclusion de l'usine), ses versants et le rebord du plateau. La végétation des versants boisés est très représentative de la région nord du département de la Haute-Marne. Elle est fonction de la topographie et de l'orientation de la pente et présente une belle opposition de versants : hêtraie xérophile et chênaie pubescente sur les versants bien exposés, hêtraie à dentaire sur pente nord et érablière à scolopendre sur les gros blocs.
Sur les escarpements et rochers calcaires se développe une végétation riche en fougères (scolopendre, polystic épineux et polystic dilaté, cystoptéris fragile, polypode vulgaire, aspidium lobé, fougère mâle et fougère femelle).
Certaines pelouses calcaires subsistent, mais elle régressent devant le développement des broussailles. Les pelouses sont caractéristiques, riches en orchidées (ophrys bourdon, orchis moustique, orchis militaire, orchis pourpre, orchis mâle, orchis bouc, aceras homme pendu, listère ovale, platanthère à deux feuilles et épipactis brun rougeâtre) avec une flore typique et bien diversifiée (polygale du calcaire, anémone pulsatille, lin à feuilles étroites, germandrée petit-chêne, etc.). L'originalité floristique du groupement est liée la présence de deux espèces protégées au niveau régional, le céphalanthère à longues feuilles et le thésion des Alpes (espèce d'origine alpine rare en dessous de 500 mètres), ce dernier appartenant à la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, de même que l'ophrys araignée, l'amélanchier et la laîche humble.
La végétation prairiale de la vallée est restée très typique avec des prairies de fauche et pâturées.
La faune est très variée en liaison avec la diversité des milieux écologiques représentés. Les papillons sont variés, avec une vingtaine d'espèces recensées dont deux sont inscrites sur la liste rouge régionale des rhopalocères. Une vingtaine d'Orthoptères se rencontrent sur le site, avec sept espèces inscrites sur la liste rouge régionale : le grillon d'Italie, le criquet italien, deux criquets chanteurs, un criquet géophile et deux sauterelles (platycléis à taches blanches et éphippigère des vignes). La mante religieuse, la petite cigale des montagnes et l'ascalaphe commun s'y observent également.
La ZNIEFF est très attractive pour les oiseaux : la vallée et ses prairies sont très favorables à la pie-grièche écorcheur et au bruant zizi, inscrits tous les deux sur la liste rouge des oiseaux de Champagne-Ardenne. Sur les rives, on peut rencontrer le martin pêcheur et la bergeronnette des ruisseaux. La forêt abrite également des pics (pic vert, pic épeiche), des tourterelles, des pigeons ramier, des mésanges, etc. Divers rapaces survolent le site à la recherche de nourriture et s'y reproduisent, notamment le milan royal, la buse et la bondrée apivore.
Le chat sauvage, le chevreuil et le sanglier fréquentent également la ZNIEFF.
Celle-ci est en bon état général.
La délimitation de la ZNIEFF suit les limites supérieures des versants de l'Osne.
