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Le Bois de Brillehaut constitue une vaste entité boisée de plus de 300 ha, de telles surfaces deviennent rares face à une urbanisation croissante et aux pressions agricoles. L'autre originalité de ce bois est de présenter une diversité de milieu allant du plus humide au plus sec. Sur le plateau, domine une chênaie-charmaie composée du Chêne pédonculé (Quercus robur), de Charme (Carpinus betulus), de Tilleul (Tilia cordata), de Châtaignier (Castanea sativa). Parfois, la chênaie fait place à une bétulaie probablement à la faveur d'affleurement sableux. Les sous bois sont composés d'Anémone sylvie (Anemone nemorasa) et de Jacinthe des bois (Hyacynthoides non-scrpta). Des plantations d'Epicéa (Picea sp.) ou de Pin maritime (Pinus pinaster) s'intercale ça et là. L'une des originalités de cette zone est la présence, au nord, sur des argiles du sparnatien, de nombreuses sources calcaires où s'est développé un bois humide composé de Frêne (Fraxinus excelsior), d'Aulne (Alnus glutinos) et d'Erable sycomore (Acer pseudoplatanus). Une espèce déterminante de ZNIEFF, la Prêle d'Ivoire (Equsietum telmateia), trouve ici des conditions idéales à son développement, tout comme une multitude de bryophytes dont l'inventaire mériterait d'être approfondi. Sur des calcaires crétacés, subsiste un coteau mais envahi par des fourrés de Prunellier (Prunus spinosa) et d'Aubépine à un style (Crataegus monogyna). La pelouse envahie par le Brachypode penné (Brachypodium pinnatum) conserve encore diverses orchidées communes, et des espèces typiques telles que l'Origan (Origanum vulgare) et le Buplèvre en faux (Bupleurum falcatum) et la Chlore perfoliée (Blackstonia perfoliata), déterminante de ZNIEFF. Ces milieux présentent un potentiel pour de nombreux insectes comme les papillons ou les criquets. Un petit cours d'eau, le Vigneux coule au pied du coteau. Plusieurs mares constituent des sites de reproduction pour les amphibiens.
A l'exception du bois humide et des sources qui sont fragiles de par leur superficie réduite et du coteau qui se ferme progressivement, l'ensemble du site ne présente pas de menace particulière. Une partie du bois de Brillehaut (184 hectares) est un bois communal. Des aménagements ont d'ailleurs été réalisés par la commune afin de valoriser ce patrimoine naturel.
