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La ZNIEFF de type II de la haute vallée de l'Ource et de ses affluents occupe un territoire de 1 955 hectares entre Poinson-les-Grancey au sud, Colmier-le-Haut au nord et jusqu'à la limite interdépartementale (Haute-Marne/Côte d'Or) pour l'extrémité ouest de la ZNIEFF. Cette vallée alluviale submontagnarde présente en effet une végétation remarquable à plus d'un titre : des prairies (de fauche ou plus fréquemment pâturées), des marais tufeux ou tourbeux, des magnocariçaies, filipendulaies et roselières, plus rarement des boisements alluviaux. Les coteaux surplombant la vallée et les vallons ont été également pris en compte : ils portent des bois, des pelouses variées, des éboulis et des végétations pionnières apparentées sur l'ancienne voie ferrée, des pinèdes à pins sylvestres, des prairies mésophiles et des cultures. Cette grande ZNIEFF II contient elle-même 10 ZNIEFF de type I qui détaillent certains secteurs de la vallée et des coteaux.
La végétation prairiale de la vallée est restée très typique. La gamme des groupements prairiaux est 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 (dans les zones peu ou pas inondées) ou du Bromion racemosi (dans les secteurs plus humides), les prairies pacagées du Cynosurion cristati.
Elles sont riches en graminées (fromental, avoine pubescente, danthonie décombante, ivraie vivace, fléole des prés, agrostide blanc) et en légumineuses (lotier corniculé, sainfoin, vesce à épis, trèfle blanc, petit trèfle jaune, gesse des prés) ; on y observe également la carotte sauvage, le grand boucage, la centaurée jacée, les renoncules (âcre et rampante), la bétoine officinale, le plantain moyen, le cirse des champs et dans les zones plus fraîches, le narcisse des poètes (protégé au niveau régional et inscrit sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne), le brome en grappes, la succise des prés, le silaüs des prés, le colchique des prés, l'orchis à larges feuilles, certaines laîches (laîche jaunâtre, laîche des lièvres) et des joncs (jonc glauque, jonc épars).
Certaines pâtures installées sur des versants bien exposés abritent des espèces transgressives des pelouses : fétuque de Leman, brome dressé, laîche printanière, anémone pulsatille, orchis moucheron…
Les principaux types forestiers sont représentés par, sur les fortes pentes, la tiliaie-érablaie et la hêtraie froide (versant nord), sur les gros blocs éboulés, l'érablière à scolopendre, sur les versants bien exposés, la hêtraie chaude, sur les versants moins abrupts, la chênaie-charmaie-hêtraie calcicole (à mésotrophe), au fond des vallons la chênaie-charmaie de fond de combe et dans la vallées l'aulnaie-frênaie à hautes herbes (très localisée).
Sur les versants bien exposés se développe la hêtraie-chênaie xérophile. Les essences principales sont, outre le hêtre qui domine, le chêne sessile, le tilleul à grandes feuilles, l'alisier blanc, l'alisier torminal, le cormier (espèce subméditerranéenne rare en Champagne-Ardenne) et le chêne pubescent. Le taillis est composé par l'érable champêtre, le noisetier, le cornouiller mâle, le fusain d'Europe et la viorne mancienne. Dans la strate herbacée, on rencontre plusieurs espèces protégées en Champagne-Ardenne ou inscrites sur la liste rouge régionale : la potentille à petites fleurs (d'origine subméditerranéenne, en limite d'aire en Haute-Marne) et trois orchidées, le céphalanthère rouge, le céphalanthère à longues feuilles et l'épipactis à labelle étroit. On y remarque aussi de nombreuses laîches (laîche blanche, laîche glauque, laîche de Haller, laîche des montagnes), la ronce des rochers, la seslérie bleue, le brachypode penné, l'hellébore fétide, le sceau de Salomon odorant. Les groupements de lisière de ces forêts thermophiles sont bien caractéristiques et présentent une espèce protégée en France, l'aster amelle et une espèce protégée en Champagne-Ardenne, la gentiane jaune (dont les stations champenoises et bourguignonnes sont les seules de la plaine française). On y rencontre également la phalangère rameuse, le laser blanc, le sceau de Salomon odorant, le dompte-venin officinal, la violette hérissée, le buplèvre en faux, la vesce à feuilles ténues, le trèfle rougeâtre...
Au niveau des gros blocs éboulés se rencontre l'érablière à scolopendre qui renferme aussi la cardamine impatiente et l'asaret d'Europe. La strate arborescente est riche en érable plane, érable sycomore, érable champêtre, tilleul à grandes feuilles. Sur ces rochers, ombragés et très frais, se développe une végétation de fougères composée de scolopendre, fougère mâle, fougère femelle, polypode intermédiaire polypode vulgaire, polypode du calcaire, capillaire blanc, faux capillaire, rue-de-muraille, cétérach qu'accompagnent la laitue des murailles, la moschatelline, le géranium herbe à Robert, et la cynoglosse des montagnes. Cette dernière, inscrite sur la liste rouge régionale, est localement abondante au pied des rochers au sein d'une végétation nitrophile où se remarquent également l'alliaire officinal et l'ortie dioïque.
Sur les pentes exposées au nord se développe une hêtraie-chênaie froide. Le tapis herbacé est caractérisé par la dentaire pennée et l'actée en épis, qu'accompagnent la laîche digitée, l'orge d'Europe, la campanule gantelée, la pyrole à feuilles rondes, la mélique uniflore, l'aspérule odorante, la gesse des montagnes, etc.
Sur les pentes aux conditions stationnelles moins marquées prospère la chênaie-charmaie-hêtraie calcicole. Les arbres les plus couramment rencontrés sont le chêne sessile, le charme, le hêtre, l'érable sycomore, le frêne élevé, plus rarement le merisier 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, la renoncule tête d'or, 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.
En fond de combe apparaît, notamment à Poinson-les-Grancey, la chênaie-charmaie hygrophile avec la nivéole printanière (protégée en Champagne-Ardenne), l'épiaire des bois, l'ail des ours, le lierre terrestre …
Les bas-marais alcalins sont bien représentés, notamment à Colmier-le-Haut (marais de Pré Vacher, marais de la Fontaine aux Chèvres), à Villars-Santenoge (marais tufeux de Belvau, marais de la Combe de Vermenon), à Poinson-les-Grancey (marais du ruisseau de Vanosse). Ils ont fait l'objet pour la plupart d'entre eux de Znieff de type I détaillées.
Ils sont alimentés par de nombreuses sources dont certaines sont pétrifiantes. Ils sont généralement constitués par une cariçaie-schoenaie (à laîche de Davall, choin ferrugineux, choin noirâtre, choin intermédiaire, swertie pérenne et jonc obtusiflore pour les espèces les plus caractéristiques) avec dans les zones plus mouillées, un faciès à laîche écailleuse, linaigrette à feuilles étroites et linaigrette à larges feuilles, accompagnées par la gentiane pulmonaire, l'épipactis des marais, la parnassie des marais... Dans les zones les plus sèches se différencie la moliniaie avec la renoncule à segments étroits, la succise des prés, le gaillet boréal, la gentiane pulmonaire, la laîche blonde, la molinie bleue, la sanguisorbe officinale pour les espèces les plus représentées. Les cariçaies à grandes laîches (laîche des rives, laîche des marais, laîche à bec, laîche raide, laîche paniculée), les roselières et les groupements à hautes herbes (notamment à aconit napel) sont aussi représentés.
Ces groupements recèlent plus d'une dizaine d'espèces protégées : le choin ferrugineux (très rare et protégé en France), la swertie pérenne (très localisée en plaine), la linaigrette à larges feuilles, l'orchis de Traunsteiner (espèce nord-préalpine qui se trouve surtout dans les montagnes et dans l'est du pays), l'orchis négligé (très rare dans le département), le spiranthe d'été (annexe IV de la directive Habitats), l'aconit napel, la renoncule à segments étroits, le saule rampant, etc. La plupart d'entre elles est également inscrite sur la liste rouge régionale de même que la canche moyenne (originaire du midi de la France, elle est ici à sa limite nord de répartition), la parnassie des marais, l'orchis incarnat, le ményanthe trèfle d'eau, la filipendule vulgaire et une petite fougère, l'ophioglosse. La renoncule grande douve, protégée en France, a probablement disparu.
Le marais de la Fontaine au Devin à l'ouest de Poinson-les-Grancey est sous gestion ONF et celui de la Fontaine aux Chèvres est loué au Conservatoire du Patrimoine Naturel de Champagne-Ardenne.
Les pelouses, typiques, plus localisées se rencontrent sur la plupart des versants ; certaines ont fait l'objet de ZNIEFF de type I (pelouses de la source de Prévetat à Poinson-les-Grancey, pelouse des Theurets à Poinsenot, çà et là entre Colmier-le-Bas et Villars-Santenoge...). Elles sont représentées par des pelouses ouvertes à seslérie et violette des rochers et par des pelouses plus recouvrantes à brome et à fétuque. L'ancienne voie ferrée, surtout vers Poinsenot et Poinson-les-Grancey, présente une végétation pionnière sur ballast et une végétation d'éboulis sur remblais. Les espèces les plus remarquables sont la petite linaire, l'alysson, le centranthe à feuilles étroites, le tabouret des montagnes et l'oseille ronde.
Les pelouses renferment sept espèces protégées en Champagne-Ardenne, la laîche pied d'oiseau, la gymnadénie odorante, l'hélianthème blanchâtre (assez rare en France où il se localise dans l'Est et le Sud du pays), l'orobanche de la germandrée, la violette des rochers, le thésion des Alpes, le silène glaréeux. Ces cinq derniers figurent aussi dans la liste rouge régionale de même que la carline acaule (localement très abondante), l'alysson, le sainfoin des sables (présent dans seulement deux ou trois stations haut-marnaises pour toute la Champagne-Ardenne et situé ici à sa limite ouest de répartition), l'hélianthème des Apennins, le trèfle ocre-jaune, le centranthe à feuilles étroites et l'euphraise de Salzbourg (espèce montagnarde à aire disjointe). Des orchidées s'y remarquent, (qui peuvent être, dans certaines pelouses, représentées par de nombreux individus) : acéras homme pendu, orchis pyramidale, ophrys mouche, orchis bouc, orchis moucheron, orchis mâle, orchis militaire, orchis pourpre, épipactis brun rougeâtre, platanthère à deux feuilles, platanthère des montagnes. Elles sont accompagnées par la pulsatille vulgaire, le séséli des montagnes, le cytise pédonculé, la globulaire, l'hélianthème jaune, la gentiane germanique, la gentiane ciliée, le polygala du calcaire, le peucédan herbe-aux-cerfs, la fétuque de Léman, le brome dressé, la germandrée petit-chêne, la germandrée des montagnes... Certaines d'entre elles montrent une tendance à l'embroussaillement avec le genévrier commun, le cerisier de Sainte-Lucie, le cornouiller sanguin, l'épine noire, l'églantier, l'aubépine monogyne, viorne mancienne… D'autres sont pâturées.
La végétation de la rivière est caractéristique : on y remarque notamment la renoncule flottante, le faux cresson et le cresson de fontaine. Elle abrite une faune piscicole, avec notamment le chabot, la truite fario et le vairon. Plusieurs étangs sont disséminés dans la ZNIEFF : leurs eaux claires et froides portent une végétation aquatique constituée par le potamot nageant, le potamot à feuilles luisantes, le potamot à feuilles crépues, le rubanier simple, la prêle des eaux.
La faune est très diversifiée, attirée par la présence de milieux variés. L'étang du Chanot est très intéressant : peu profond, agrémenté d'une végétation luxuriante, il héberge une petite population de grèbe castagneux, ainsi que de nombreux amphibiens dont la très vulnérable rainette arboricole et le sonneur à ventre jaune (inscrits tous les deux aux annexes II et/ou IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne, dans le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge régionale). Le triton alpestre, le crapaud commun, la grenouille rousse et la grenouille verte fréquentent aussi la ZNIEFF.
Les reptiles rencontrés ici sont le lézard des murailles (inscrit à l'annexe IV de la directive Habitats) et la couleuvre à collier.
L'entomofaune contient des richesses remarquables avec, parmi la soixantaine d'espèces d'insectes recensée, une libellule, l'agrion de Mercure et un papillon, le daphnis ou fadet des tourbières (situé dans le peloton de tête des espèces les plus menacées de France et localisé dans les régions de plaine du nord du pays) ; ils sont tous les deux protégés en France (depuis 1993) et en Europe (convention de Berne et directive Habitats) et inscrits sur la liste rouge française des insectes en danger de disparition totale sur le territoire.
Deux autres espèces de papillons font aussi partie de la liste rouge régionale des Lépidoptères, il s'agit du flambé et du nacré de la sanguisorbe. Cinq espèces de libellules présentent également une rareté régionale et sont inscrites à ce titre sur la liste rouge des Odonates de Champagne-Ardenne : cordulégastre annelé, cordulégastre bidenté, cordulie à taches jaunes, orthétrum bleuissant et orthétrum brun. Une sauterelle (conocéphale des roseaux) et deux criquets (criquet des montagnes et criquet à petites ailes) de la liste rouge régionale des Orthoptères ont été recensés sur le site.
La ZNIEFF est très attractive pour les oiseaux : les étangs sont très favorables à la nidification du grèbe castagneux, du canard colvert et de la foulque macroule. Les milieux aquatiques accueillent aussi le cincle plongeur et le râle d'eau (nicheurs rares à l'échelon régional et inscrits sur la liste rouge des oiseaux menacés de Champagne-Ardenne), le martin pêcheur, la bergeronnette grise, le canard colvert, le grèbe castagneux et la foulque macroule.
Les milieux ouverts (prairies, cultures, bocage, marais) sont fréquentés par la pie-grièche écorcheur (inscrite sur la liste rouge régionale des oiseaux nicheurs), le pipit farlouse, le tarier pâtre, la locustelle tachetée, le bruant jaune, le bruant des roseaux, la rousserolle effarvatte, le bruant proyer… Les zones embroussaillées accueillent le troglodyte mignon, l'accenteur mouchet, la fauvette babillarde et la linotte mélodieuse
La forêt abrite divers pics (pic vert, pic épeiche), plusieurs grives (musicienne et draine), le pipit des arbres, le geai des chênes, le pinson des arbres, le grosbec casse-noyaux, la sittelle torchepot, le loriot, la tourterelle des bois, le pigeon ramier, des pouillots (pouillot siffleur, pouillot fitis, pouillot véloce), des mésanges et des fauvettes diverses.
Certains rapaces fréquentent le site pour y nicher ou y chasser, notamment le milan royal, l'autour des palombes, la bondrée apivore, la buse variable.
De nombreuses espèces de mammifères habitent la ZNIEFF (chevreuil, chat sauvage, renard, blaireau, martre, écureuil, lièvre, etc.). On peut aussi citer ici la musaraigne aquatique inscrite sur la liste rouge régionale. La loutre, présente sur le site jusqu'en 1986, n'a pas été revue depuis et semble aujourd'hui avoir disparu.
La zone est dans un bon état général .
La ZNIEFF correspond aux limites des habitats naturels d'une vallée et des vallons adjacents. Pour la pointe ouest, la délimitation est fonction de la limite départementale Haute-Marne/Côte d'Or.
