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La grande ZNIEFF de type II de la forêt d'Othe et de ses abords couvre une superficie de près de 10 860 hectares, au sud-ouest de la ville de Troyes, dans le département de l'Aube. Elle ne comprend que la partie auboise de ce grand massif forestier (mis à part un diverticule constitué par la garenne de Coursan situé dans le département de l'Yonne). La partie située dans le département voisin fait par ailleurs l'objet d'une ZNIEFF pour la région bourguignonne.
La végétation, essentiellement forestière, comprend cinq grands types de boisements : la chênaie-charmaie mésotrophe, la chênaie-charmaie calcicole, la hêtraie-chênaie acidiphile, la hêtraie mésophile et ponctuellement la chênaie pubescente de versant sud. Des boisements secondaires de recolonisation, des végétations de pelouses et de lisières thermophiles, des éboulis de carrières abandonnées d'une part et des mares intraforestières et leurs milieux associés d'autre part, complètent l'intérêt du site.
La chênaie-charmaie mésotrophe est le type dominant. La strate arborescente comprend le plus souvent des chênes sessile et pédonculé, du charme, du hêtre et du merisier. Le taillis, bien représenté, est composé par le la ronce des bois, le noisetier, le troène, le rosier des champs, l'aubépine monogyne, l'aubépine épineuse, etc. Le tapis herbacé est constitué par la canche flexueuse, le lamier jaune, la stellaire holostée, la laîche des bois, le millet diffus, la primevère élevée, le sceau de Salomon multiflore, le polystic spinuleux. Plus localement se développe la chênaie-charmaie-hêtraie calcicole, avec une strate herbacée largement dominée par le lierre, la mercuriale vivace, la pervenche, le gouet tacheté... Ponctuellement, sur les pentes bien exposées se développe une chênaie thermophile à chêne pubescent : son intérêt biologique est important, ce type forestier atteignant dans l'Aube sa limite d'aire de répartition. On peut observer, sous son couvert, une orchidée protégée en Champagne-Ardenne, le céphalanthère à feuilles en épée. Cette forêt clairiérée permet la survie de certaines espèces des lisières thermophiles, dont deux sont protégées et inscrites sur la liste rouge régionale : le géranium sanguin et le peucédan d'Alsace (espèce continentale rare en France et dont les localités auboises constituent un îlot très excentré situé à la limite de répartition de l'espèce vers le nord-ouest). La hêtraie-chênaie acidiphile, très répandue sur les limons les plus acides est essentiellement constituée de chêne sessile, de hêtre, de bouleau verruqueux et de sorbier des oiseleurs. Dans le taillis très clair se remarquent le houx, le néflier et le chèvrefeuille des bois. La strate herbacée est peu recouvrante, mais bien diversifiée, avec la fougère aigle, la myrtille (rare), la canche flexueuse, le millepertuis élégant, la luzule poilue, la violette de Rivin, la germandrée scorodoine, la véronique des montagnes et, en lisière, la callune fausse-bruyère, l'épilobe des montagnes, la fétuque géante, le mélampyre des prés, le trèfle intermédiaire, l'épervière lisse... Les boisements secondaires (surtout périphériques au massif) sont constitués part une végétation arborescente variée mais peu dense (bouleau verruqueux, chêne sessile, alisier blanc, alisier torminal, tremble, frêne, érable champêtre, érable sycomore, merisier, noyer, robinier, etc). La strate arbustive est dominée par le noisetier et le charme et la strate herbacée principalement constituée par le lierre et la laîche glauque. On peut également citer la présence, vers Bouilly, d'une fougère, le polypode dryoptère, d'origine circumboréale et rare en plaine (signalée au siècle dernier, redécouverte en 1998).
Certaines pentes crayeuses portent des pelouses relictuelles et des pinèdes à pins sylvestres et pins noirs. Les pelouses sont dominées par les graminées (brachypode penné, fétuque de Léman, brize intermédiaire, etc.) accompagnées par la globulaire, la gentiane germanique, la gentiane ciliée, l'anémone pulsatille, le thésion couché, le séséli des montagnes, la chlorette perfoliée, la germandrée petit-chêne, la germandrée des montanes, la coronille naine, etc. Les orchidées sont très diversifiées : acéras homme-pendu, épipactis brun-rougeâtre, orchis mâle, orchis bouffon, orchis militaire, orchis pourpre, orchis bouc, orchis moucheron, orchis pyramidal, platanthère des montagnes et platanthère à deux feuilles, listère ovale, ophrys frelon, l'ophrys mouche, ophrys abeille et les deux sous espèces de l'ophrys araignée (O. sphegodes ssp. sphegodes et O. sphegodes ssp. litigiosa, inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne). On y rencontre aussi deux espèces protégées au niveau régional, la gymnadénie à odeur de vanille et le lin français. Ce dernier (en très forte régression) fait également partie de la liste rouge régionale avec l'orobanche du trèfle et une espèce que l'on rencontre au niveau des petits éboulis crayeux, le gaillet de Fleurot (endémique franco-britannique inscrite sur la liste des espèces prioritaires du livre rouge de la flore menacée de France, catégorie "rare et menacée").
Des broussailles s'installent plus ou moins rapidement dans les pelouses. Elles sont constituées par le genévrier commun, le cerisier de Sainte-Lucie, le cytise faux-ébénier, l'alisier blanc, le prunellier épineux, la viorne mancienne, le cytise aubour, le rosier rouillé, le rosier tomenteux, le rosier à petites fleurs...
Au niveau des mares forestières (reliques de l'exploitation ancienne d'argile) se maintient une végétation particulière où se remarquent notamment le scirpe sétacé et le gypsophile des murailles (inscrits sur la liste rouge régionale), le jonc des crapauds et le millepertuis couché. Cette végétation s'observe aussi au niveau des chemins les plus larges
La diversité des milieux permet l'accueil d'une entomofaune variée, avec de nombreux Orthoptères, Lépidoptères et Odonates, en tout près d'une soixantaine d'espèces, dont huit sont inscrites sur la liste rouge régionale : une libellule, le cordulégastre annelé, trois sauterelles, le platycléis à taches blanches, le dectique verrucivore et l'éphippigère des vignes, deux criquets chanteurs (dont le criquet vagabond), un criquet coloré, l'oedipode turquoise et un papillon, le nacré de la sanguisorbe. D'autres espèces plus communes fréquentent également le site, comme par exemple l'orthétrum réticulé, l'anax empereur, la libellule déprimée, le sympétrum rouge sang, le sympétrum commun, le sympétrum strié, la libellule écarlate, l'aeshne bleue, l'agrion porte-coupe, l'agrion élégant, l'agrion jouvencelle pour les libellules, le phanéroptère porte-queue, le conocéphale bigarré, la decticelle bariolée, la decticelle cendrée, la sauterelle des chênes, la sauterelle ponctuée, la grande sauterelle verte, le criquet à long corselet, le criquet des pâtures, le criquet des clairières, le criquet mélodieux, le criquet duettiste pour les sauterelles et criquets, le machaon, le paon-du-jour l'argus bleu, l'argus frêle, l'argus bleu nacré, l'argus bleu céleste, le citron, l'aurore, le moiré sylvicole, la carte géographique, le demi-deuil, le petit sylvain, le Robert-le-diable pour les papillons, le grillon des bois, le grillon champêtre, le grillon d'Italie, etc. Deux espèces méridionales, la mante religieuse et la petite cigale des montagnes, peuvent aussi être observées sur les lisières.
Les amphibiens sont surtout bien représentés dans les secteurs humides par la salamandre tachetée inscrite sur la liste rouge régionale, le triton alpestre, figurant dans le livre rouge de la faune menacée en France, le triton helvétique, le crapaud, la grenouille verte, la grenouille agile et la grenouille rousse.
Le lézard des souches, le lézard vert (en limite d'aire de répartition dans l'Aube) et la coronelle lisse se rencontrent sur les coteaux bien exposés de la ZNIEFF, ils sont totalement protégés sur le territoire national depuis 1993, inscrits à l'annexe II de la convention de Berne, sur la liste rouge régionale et, pour le lézard des souches, à l'annexe IV de la directive Habitats.
La diversité avifaunistique est grande, avec 88 espèces différentes contactées. Onze d'entre elles font partie de la liste rouge des oiseaux nicheurs menacés de Champagne-Ardenne : le pigeon colombin, le faucon hobereau et le pic mar dans les boisements, le pouillot de Bonelli, l'alouette lulu, le bruant zizi et l'engoulevent d'Europe (en régression très sensible) affectionnent les lieux secs et ensoleillés, la pie-grièche écorcheur, la pie-grièche grise, la huppe fasciée et le tarier d'Europe se rencontrent plutôt dans les milieux ouverts et bocagers de bordure. D'autres espèces plus communes fréquentent également la ZNIEFF : les milieux ouverts et broussailleux de bordure accueillent la linotte mélodieuse, le bouvreuil, l'alouette des champs, le bruant proyer, le bruant jaune, le pipit des arbres... Dans les bois se rencontrent de nombreux pics (pic vert, pic noir, pic épeiche, pic épeichette), mésanges (charbonnière, nonnette, boréale, bleue, huppée, noire), fauvettes (des jardins, à tête noire et grisette), pouillots (pouillot fitis dans les ourlets forestiers et les peuplements semi-ouverts, pouillot véloce et pouillot siffleur), la bécasse des bois, la sitelle torchepot, le troglodyte mignon, le grimpereau des jardins, l'accenteur mouchet, le grosbec casse noyaux... De nombreux rapaces survolent le site à la recherche de nourriture et de lieu de nidification, comme par exemple la bondrée apivore, le milan royal, l'autour des palombes, l'épervier d'Europe, le faucon crécerelle et la buse variable.
Des chauves-souris hibernent en deux endroits de la ZNIEFF, d'une part au niveau de la source captée dite Fontaine du Crot du Doux sur la commune de Bouilly (600 mètres de long) et d'autre part dans les anciennes carrières de silex des Sonneries à Javernant (60 mètres de long). Ils accueillent en tout cinq espèces de chauves-souris : le petit rhinolophe, le grand rhinolophe, le vespertilion de Bechstein, le vespertilion à moustaches et l'oreillard commun. En très forte régression en France et en Europe, ils sont protégés au niveau national depuis 1981, inscrits à l'annexe II de la convention de Berne et sur la liste rouge régionale. Mis à part les deux derniers, ils figurent aussi aux annexes II et IV de la directive Habitats et dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie vulnérable). Ces cavités constituent un des sites d'hibernation les plus importants pour le vespertilion de Bechstein dans tout le nord-est de la France (jusqu'à 24 individus). Les anciennes carrières de silex représentent le seul site connu dans le pays d'Othe pour l'hibernation, le transit et la reproduction des rhinolophes. Il fait la transition entre les populations de la Côte des Bars, du Chaourcois, du Nogentais et de l'Ile de France. Une convention conservatoire de 10 ans existe avec le syndicat des eaux et la commune de Bouilly (pour le site situé à la source captée) et avec le propriétaire pour les anciennes carrières.
Les autres mammifères sont représentés par les chevreuils, cerfs et sangliers ainsi que par certains carnivores comme le renard, la martre, la belette, l'hermine, le chat sauvage, le putois (inscrit sur la liste rouge régionale), etc.
La ZNIEFF présente aussi de nombreux intérêts géologique et géomorphologique : elle abrite un vaste réseau karstique de gouffres, dolines et une rivière souterraine. Elle est en bon état malgré un enrésinement de plus en plus important et une dégradation des milieux herbacés thermophiles (pelouses et lisières) par le dynamisme naturel (essaimage des pins et embroussaillement) : une partie des pelouses de Sommeval (7 ha 47 a 86 ca) est protégée par un Arrêté préfectoral de Protection de Biotope depuis le 30/10/90 et en partie louée (3 ha 72 a) et gérée par le Conservatoire du Patrimoine Naturel de Champagne-Ardenne.
Les limites correspondent pour l'essentiel à celles du massif forestier, mise à part pour la limite sud-ouest de la ZNIEFF qui correspond à la limite départementale (Yonne) où se trouve une ZNIEFF analogue.
