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La ZNIEFF de type I du Bois de la Garenne et de la vallée de l'Ource est située au nord de Poinson-les-Grancey, dans le département de la Haute-Marne. Elle fait partie de la ZNIEFF II de la haute vallée de l'Ource et de ses affluents. Elle comprend, sur une trentaine d'hectares, des bois calcicoles et plus localement des groupements de pelouses et d'ourlets, ainsi que dans le thallweg un ruisseau intermittent, des marais et des prairies fauchées.
Les principaux types forestiers sont la chênaie-charmaie calcicole (plus de la moitié de la superficie totale), l'érablière sur les pentes fortes et la chênaie-charmaie de fond de combe. Les arbres les plus couramment rencontrés sont le chêne sessile, le charme, l'érable sycomore, le frêne élevé, l'alisier blanc, l'alisier torminal, le tilleul à grandes feuilles, plus rarement le hêtre et le chêne pédonculé. La strate arbustive comprend le cornouiller mâle, la viorne lantane, le prunellier épineux, le groseillier des Alpes, le groseillier à maquereaux et le sureau noir. La flore herbacée est très variée et constituée par la scille à deux feuilles, la mercuriale vivace, l'asaret d'Europe, l'épiaire des bois, la laîche des bois, la néottie nid d'oiseau, l'ornithogale des Pyrénées, le lamier jaune, la mélique à une fleur. Ponctuellement en haut des rochers se différentie une chênaie-charmaie un peu plus thermophile avec le grémil pourpre bleu, la digitale jaune, la laîche des montagnes, la primevère blanchissante et la potentille à petites fleurs, inscrite sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne et située en limite d'aire en Haute-Marne. En fond de combe apparaissent la nivéole printanière en population importante (protégée en Champagne-Ardenne) et l'épiaire des bois.
Sur les gros éboulis se développe une végétation de fougères composée de scolopendre, polypode intermédiaire, capillaire rouge, fougère mâle, fougère femelle, qu'accompagnent la laitue des murailles, le géranium herbe à Robert, et la cynoglosse des montagnes. Cette dernière, inscriet sur la liste rouge régionale, est abondante au pied des rochers au sein d'une végétation nitrophile ou se remarquent également l'alliaire officinal et l'ortie dioïque.
Certaines végétations de pelouses calcaires subsistent localement, elles possèdent une flore diversifiée dominée par les graminées (brome dressé, koelérie pyramidale, brize intermédiaire, brachypode penné) qu'accompagnent la gentiane ciliée, l'hélianthème jaune, la colombaire, l'herbe à l'esquinancie, etc. Le long de certains boisements s'est développée une lisière thermophile avec la grande gentiane (protégée au niveau régional et dont les stations champardennaises et bourguignonnes sont les seules de la plaine française), la marjolaine, le calament clinopode, la laîche des montagnes, la digitale jaune, le calament officinal, la germandrée scorodoine…
La végétation du ruisseau (asséché une partie de l'année) est caractéristique : on y remarque notamment la petite berle, le myosotis des marais et des mousses dont notamment la fontinale, Catoneuron filicinum et une espèce rare, Rhynchostegium riparioides). Des mégaphorbiaies peuvent se rencontrer çà et là : on y observe la reine des prés, la laîche des rives, la laîche des marais, l'iris jaune, la menthe aquatique, la menthe des bois, l'épiaire des marais, le myosoton aquatique, etc.
La zone est dans un bon état général.
La ZNIEFF correspond aux limites des habitats naturels d'une partie de vallée étroite, sauvage et encaissée. Pour les parties ouest et sud de la ZNIEFF, la délimitation est matérialisée par les routes départementales D.118 et D.189, la limite est suit la limite communale qui correspond aux limites des cultures intensives.
