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La ZNIEFF des coteaux calcaires de la Grosse Tête et du Bois d'Avaux, d'une superficie de près de 76 hectares, est située au nord-est de Mussy-sur-Seine (dans le département de l'Aube). La végétation de la ZNIEFF est constituée de pinèdes de pins sylvestres (57% de la superficie totale), de boisements feuillus ou mixtes (34%) et localement de végétations de pelouses, lisières thermophiles, éboulis et rochers calcaires.
Sur les pentes escarpées bien exposées se rencontre la chênaie thermophile à laser blanc, sceau de Salomon odorant, millepertuis des montagnes, laurier des bois, hellébore fétide, laîche des montagnes, laîche de Haller, épipactis de Muller, céphalanthère à feuilles en épée… Cette dernière orchidée est protégée en Champagne-Ardenne. Lorsque les conditions stationnelles sont moins marquées la chênaie-charmaie et les bois mixtes (feuillus et pins) apparaissent.
Les groupements de lisières thermophiles, très développés, sont caractérisés par la présence de la grande gentiane (protégée en Champagne-Ardenne), du dompte-venin officinal, de la phalangère rameuse, du peucédan herbe-aux-cerfs, du buplèvre en faux, le trèfle rouge, de la digitale jaune, de la germandrée scorodoine...
La flore des pelouses est dominée par les graminées, notamment la seslérie bleue, le brome dressé, le brachypode penné et la fétuque de Leman. Elles sont accompagnées par diverses orchidées, notamment l'épipactis brun rouge, l'orchis moucheron et l'orchis odorant (ce dernier étant protégé en Champagne-Ardenne), ainsi que par la globulaire, la germandrée petit-chêne, la germandrée des montagnes, l'hélianthème jaune, le lin à feuilles ténues, la petite pimprenelle, l'épiaire droite, la laîche glauque, l'euphorbe verruqueuse, le genêt pileux… La plupart des pelouses s'embroussaillent par le genévrier commun, le noisetier, le cerisier de Sainte-Lucie, l'épine noire, etc.En même temps, les pins sylvestres s'y installent et forment à terme une pinède claire (qui occupe aujourd'hui 57 % de la ZNIEFF)
Dans les petits éboulis se remarque le silène des graviers, sous-espèce préalpine du silène vulgaire, rare en France, localisée à l'est du pays (Alpes, Jura, Bourgogne et Champagne), protégée au niveau régional et inscrite sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne.
On peut observer dans la ZNIEFF une mousse acidiphile très rare dans le Barrois calcaire, le leucobryum glauque.
Le petit rhinolophe hiverne dans les carrières souterraines : cette chauve-souris est protégée en France depuis 1981, inscrite à l'annexe II de la convention de Berne, aux annexes II et IV de la directive Habitats, dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie "vulnérable") et sur la liste rouge régionale.
La zone est dans un bon état général.
Les limites de la ZNIEFF suivent les contours d'un coteau escarpé surplombant la vallée de la Seine : la limite supérieure est constituée par le haut du versant, la limite inférieure (située à mi-pente) suit les contours des milieux floristiquement les plus riches.
