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Le massif forestier de Villotran, localisé sur l'extrémité septentrionale du plateau crayeux du Pays de Thelle, s'étend à la fois sur les limons à silex acides du plateau et sur les pentes crayeuses des vallées sèches ("La Vallée", au sud du Bois de Villotran). La topographie particulière de ce boisement, avec la présence d‘une vallée à l’origine de diverses expositions des versants, combinée à la diversité géologique, entraîne une diversité de milieux.
Sur la partie Est de la ZNIEFF, en fond de vallée, à proximité du lieu-dit du « Talican » ainsi que sur les talus bordant la route départementale, on retrouve des zones acidiclines abritant des espèces remarquables telles que l’Ajonc d’Europe (Ulex europaeus), la Laîche pâle (Carex pallescens), ou encore la Luzule de Forster (Luzula forsteri) et la Digitale pourpre (Digitalis purpurea). Ces quatre espèces sont toutes peu communes dans les Hauts-de-France.
À la limite ouest de la ZNIEFF, à proximité de « Chantoiseau », on trouve des zones de coupes forestières sur sols acides (de l’Epilobion angustifolii) au sein desquelles le complexe d’espèces citées précédemment s’exprime également.
Au sud du versant du lieu-dit « les Froids Vents », on retrouve des végétations plus calcicoles avec notamment des lisières forestières et des fourrés contenant des individus d’Hellébore fétide (Helleborus foetidus), espèce assez rare dans la région. On y retrouve également le peu commun et quasi menacé Tétrix des carrières (Tetrix tenuicornis). Aux altitudes les plus hautes de ce versant se trouvent des prairies neutroclines pâturées intensivement par des chevaux. Au sein de la lisière forestière contigüe à ces pâtures se trouve une espèce assez rare en région : l’Épiaire des Alpes (Stachys Alpina).
Plus à l’est, au sud du lieu-dit “La Vallée”, le Lézard des murailles (Podarcis muralis) est établi en lisière à proximité du cimetière de Beaumont-les-Nonains.
La partie ouest du Bois de Villotran, plus précisément de part et d’autre de la ligne à haute tension, est occupée sur ses deux versants par de grandes plantations de pins.
La présence de grands chênes sur le massif permet au Pic mar (Dendrocops medius) de s’épanouir sur le site. La Linotte mélodieuse (Linaria cannabina), profite quant à elle des zones plus ouvertes telles que les secteurs gérés sous la ligne à haute tension ou les prairies au sud de “la Vallée” pour s’installer et se reproduire.
Le périmètre de la ZNIEFF correspond au bois de Villotran. En 2022, les contours de cette ZNIEFF ont été modifiés afin de correspondre au mieux à la logique de délimitation de la méthodologie associée. Pour cela, les cultures ont été exclue du périmètre initial lorsque cela était possible sans intérêt pour les espèces déterminantes de la ZNIEFF, tout comme les secteurs de pâturage équin intensif, et les lisières de la ZNIEFF ont été ajustées à celles du boisement directement. La route départementale à proximité du Lieu-dit du « Talicant » a été conservée au sein du périmètre puisqu’elle ne représente pas un obstacle de taille pour la dispersion des espèces et que ses talus abritent des espèces patrimoniales.
