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La ZNIEFF de la vallée de la Meuse occupe un territoire de 1 543 hectares, en Haute-Marne, entre les communes de Meuvy et de Brainville-sur-Meuse. Elle représente surtout un vaste ensemble de milieux prairiaux riches en flore (les 3/4 de la superficie totale), plus rarement des boisements alluviaux (ripisylve, aulnaie-frênaie, chênaie pédonculée) et ponctuellement des groupements à grandes laîches, des roselières et des filipendulaies. La rivière et ses affluents (ruisseau de la Ville, ruisseau de Piot, le Grand Ru, ruisseau de Maisoncelles, ruisseau du Grand Pré, le Flambart, la Vieille Rivière...) présentent des groupements aquatiques localement bien développés. Des cultures et des peupleraies enclavées ont également été prises en compte.
La gamme des groupements prairiaux est très étendue en fonction de la nature du sol, de l'inondation ou du traitement (fauche, pâture ou traitement mixte) : les prairies de fauche relèvent de l'Arrhenatherion elatioris, plus localement du Bromion racemosi ou de l'Oenanthion fistulosae (dans les secteurs plus humides) ; elles sont aujourd'hui souvent pâturées (Cynosurion cristati).
Les prairies sont riches en graminées (les plus communes étant l'avoine élevée, la fétuque des prés, le vulpin des prés, la fléole des prés, la houlque laineuse, la trisète dorée, la flouve odorante) et en légumineuses (trèfle rampant, trèfle des prés, gesse des prés, lotier des fanges). Elles sont accompagnées par la cardamine des prés, la berce sphondyle, le grand boucage, le plantain lancéolé, le crépis bisannuel, la grande marguerite, le cumin des prés, la renoncule âcre, la renoncule rampante, l'achillée millefeuille, la centaurée jacée... Dans les zones plus humides, les prairies sont souvent alternativement fauchées et pâturées : la flore s'enrichit en espèces hygrophiles telles que l'oenanthe fistuleuse, le colchique des prés, la laîche distique, la laîche des lièvres, la laîche des renards, le lychnis fleur de coucou, la renouée amphibie, la patience agglomérée, le brome à grappes, l'oseille sauvage... On y rencontre deux espèces inscrites sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne, l'oenanthe à feuilles de peucédan (espèce d'origine subatlantique, en limite d'aire de répartition en Champagne) et le vulpin utriculé.
Les milieux marécageux sont très localisés et constitués surtout par des mégaphorbiaies (à reine des prés, épiaire des marais, iris faux-acore, cirse des marais, épilobe hirsute, salicaire...), des cariçaies à grandes laîches (laîche distique, laîche des rives, laîche des marais, laîche vésiculeuse) et des roselières (à phragmite, typhe à larges feuilles et baldingère).
La rivière possède une végétation aquatique localement bien caractéristique, avec la renoncule flottante, la glycérie flottante, le nénuphar jaune, l'élodée du Canada, la petite lentille d'eau, le potamot à feuilles crépues, le potamot à feuilles flottantes (inscrit sur la liste rouge régionale)... Le long des fossés se remarquent le rubanier rameux, le lycope d'Europe, le jonc fleuri, l'oenanthe aquatique, le jonc des chaisiers, le plantain d'eau, etc.
Les boisements (Bois Clairs, Bois des Herbues, Bois Bernard) sont constitués par l'aulne glutineux, le frêne élevé, le saule blanc, le tremble, le bouleau, le merisier, le chêne pédonculé et le hêtre (plus rarement). La strate arbustive comprend le noisetier, l'aubépine épineuse, le saule cendré, le saule pourpre, l'épine noire, la ronce bleuâtre. Le tapis herbacé est constitué par l'anémone des bois, le lamier jaune, la circée de Paris, la ficaire fausse renoncule, le millet diffus, l'aspérule odorante, la primevère élevée, le pâturin des bois, le sceau de Salomon multiflore, le lierre et dans les zones plus humides par le lierre terrestre, le compagnon rouge, le gaillet des marais, l'oseille sanguine et le houblon. Au bord d'une mare forestière, dans le Bois des Herbues, se remarquent la laîche aigüe, la laîche vésiculeuse, le scirpe des bois, la scutellaire, l'iris faux-acore, le jonc épars et la glycérie flottante.
Cette partie de la vallée est d'un grand intérêt avifaunistique avec, sur la centaine d'espèces inventoriée, huit espèces nicheuses inscrites sur la liste rouge régionale. Le site fait partie de la ZICO CA 10 du Bassigny (département des Vosges et de la Haute-Marne). La ZNIEFF constitue le troisième site de nidification régulier pour le courlis cendré dans la région (après les vallées ardennaises et la vallée de la Voire) et accueille deux espèces en très forte régression, la pie grièche grise et la pie grièche à tête rousse (nicheuse certaine sur le site jusqu'en 1999) et cinq autres espèces rares appartenant aussi à la liste rouge : le tarier des prés (petit passereau insectivore, hôte des prairies humides, en fort déclin dans toute l'Europe, inscrit à l'annexe II de la convention de Berne ), le vanneau huppé (en déclin continu en France depuis plusieurs décennies, inscrit à l'annexe II de la directive Oiseaux), la huppe fasciée, la pie grièche écorcheur et la rousserolle verderolle.
Les herbages constituent des zones de chasse privilégiées pour de nombreux rapaces dont notamment les deux espèces de milans (noir et royal), le faucon hobereau, le busard cendré, le faucon crécerelle, la bondrée apivore, la buse variable, l'autour des palombes, l'épervier d'Europe...
Pour les migrateurs, les inondations représentent une halte idéale au printemps dans ce secteur où les plans d'eau sont très rares. On peut ainsi y observer de nombreux canards (colvert, chipeau, siffleur, pilet, souchet, sarcelle d'hiver, sarcelle d'été), des oies cendrées, le pluvier doré, le bécasseau variable, le combattant varié, le chevalier gambette, le chevalier aboyeur, la grande aigrette, la grue cendrée...
D'autres espèces plus communes fréquentent assidûment les prairies (comme le pipit farlouse, le tarier pâtre, l'alouette des champs, le bruant proyer) et les forêts (grosbec cassenoyaux, bouvreuil pivpoine, pic mar, pipit des arbres, fauvette à tête noire, pouillot véloce, mésange bleue, sitelle torchepot, etc.). Le martin pêcheur et la bergeronnette des ruisseaux nichent aussi sur le site.
De nombreux mammifères fréquentent la zone, notamment la musaraigne aquatique, protégée en France et inscrite sur la liste rouge régionale, de même que le putois. Le blaireau, le sanglier, le chevreuil, le renard, l'hermine, la belette et la fouine y ont aussi été contactés.
Cette ZNIEFF est incluse dans la Z.I.C.O. n°10 (portant sur le Bassigny) de la directive Oiseaux et dans la ZNIEFF de type II du Bassigny.. Elle est dans un bon état général.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours du lit majeur de la vallée de la Meuse et de ses affluents depuis Meuvy jusqu'à Bourg-Sainte-Marie et Brainville-sur-Meuse : elles prennent en compte les milieux les plus riches du point de vue floristique et avifaunistique.
