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La znieff comprend les coteaux et le fond humide de la vallée, depuis Varvannes (situé entre Yerville et Tôtes à 115 m) aux sources de la Saâne, jusqu’à Quiberville, où le fleuve côtier rejoint la Manche. La vallée entaille le plateau crayeux sur une quarantaine de kilomètres selon une orientation Sud / Nord ; vers l’aval, après Ouville-la-Rivière, le fond alluvial s’élargit et la rivière dessine de larges méandres. La znieff inclut aussi quelques vallons latéraux bien boisés, ainsi que l’étroite vallée de la Vienne, principal affluent de la Saâne en rive droite et dont le cours, d’une quinzaine de kilomètres, est parallèle à celui du fleuve jusqu’à sa confluence à Gueures.
Les vallées concentrent la biodiversité. De l’amont à l’aval, du fond humide où serpente la rivière au sommet des versants prairiaux ou boisés, elles forment de vastes corridors caractérisés par une grande diversité de milieux naturels. Elles abritent notamment les zones humides, milieux d’une extrême diversité et productivité biologiques, hébergeant de nombreuses espèces spécialisées, parfois exceptionnelles. Outre cette fonctionnalité écologique, les zones humides jouent un rôle fondamental pour le recueil et l’autoépuration des eaux, la réalimentation des cours d’eau et des nappes phréatiques, la prévention des inondations. Les flancs des coteaux et les vallons secondaires comportent des milieux prairiaux originaux, ainsi que des boisements secs à frais différents de ceux du plateau. Des haies, plus ou moins continues, prolongent les strates arborées et arbustives jusqu’au fond humide de la vallée. De nombreuses espèces végétales et animales vivent, s’abritent, se nourrissent et se reproduisent dans ces habitats de fort intérêt écologique.
Comme dans la plupart des vallées cauchoises, les flancs sont dissymétriques : les pentes douces, exposées à l’est, sont le plus souvent cultivées et sont exclues du périmètre de la znieff. Les versants exposés à l’ouest sont plus pentus, et généralement boisés par des formations calcicoles (frênaie-érablière à Mercuriale) ou légèrement acides (chênaie-charmaie). Les têtes de vallons, aux sources des deux rivières, offrent des formations boisées et humides, préservées et riches. Plus rarement, les coteaux sont occupés par quelques pelouses sèches et fruticées, caractérisées par un riche cortège floristique et faunistique (orchidacées, papillons, orthoptères, reptiles, avifaune…). Des prairies mésophiles, des vergers, des haies occupent la base des versants.
Le lit majeur est caractérisé par une mosaïque de formations aquatiques et humides : herbiers aquatiques, avec notamment la Zannichellie des marais, aulnaies et saulaies linéaires riveraines de la Saâne, plus rarement aulnaies-peupleraies, formations à grandes herbes (roselières, mégaphorbiaies), marais à cariçaies et jonchaies. En s’écartant de la rivière, les prairies sont plus ou moins humides et bordées de haies, offrant une continuité arborée et arbustive favorable à la petite faune.
La Saâne est typiquement une rivière calcaire, aux eaux fraîches et bien oxygénées, dite de première catégorie piscicole ; elle présente un débit moyen de 2,55 m3/s à Longueil.
Elargi par les alluvions et les sédiments marins, le fond de la basse vallée connaît encore une influence maritime malgré la digue construite sur le front de mer. La remontée d’eaux saumâtres permet le développement de quelques prairies légèrement halophiles, caractérisées par des espèces remarquables en forte régression : Jonc de Gérard, Scirpe maritime, Glaux maritime etc. (données de 2002). Ce petit marais littoral est aussi un habitat riche d’un point de vue faunistique, accueillant notamment de nombreuses espèces d’oiseaux, sédentaires ou de passage (fauvettes paludicoles, limicoles, canards de surface, Cigogne blanche etc.). Toutefois, la pression anthropique (chasse, stationnement, camping) y est forte à certaines périodes et limite le potentiel écologique. Un projet de réestuarisation de la basse vallée est à l’étude ; ce programme devrait permettre une renaturation et une diversification de la faune et de la flore.
Six znieff de type I ont été recensées dans cette vallée ; elles désignent des habitats particulièrement riches et fragiles : marais saumâtre, prairies humides, marais d’eau douce, pelouses calcicoles, forêt alluviale.
