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Cette vaste ZNIEFF, localisée en rives droites de la Seine et de l'Epte, est constituée d'habitats diversifiés, variant du plus humide au plus sec. Le bois Merderelle, en ZNIEFF de type I, est constitué de bois alluviaux et d'une peupleraie âgée sous laquelle s'est développée une mégaphorbiaie. Il est surplombé par un ensemble de coteaux calcicoles occupés par des pelouses sèches présentant une végétation du mésobromion ou du xérobromion. Certains secteurs sont envahis par des fourrés à prunelliers. Tout un réseau de coteaux et de talus routiers se rencontre également au sein du vallon du Mesnil Millon. Cette zone intègre également de vastes entités boisées, installées principalement sur le plateau et dominées par de la chênaie charmaie. La ZNIEFF constitue un corridor xérique et boisé de grande qualité, qui contraste avec l'agriculture intensive environnante. L'élément le plus remarquable de ce site est sa grande richesse floristique avec 80 espèces déterminantes dont 3 sont protégées régionalement. Citons parmi les plus rares, l'Euphorbe ésule (Euphorbia esula), la Bugrane naine (Ononis pusilla), 6 espèces d'Orobanche dont l'Orobanche du gaillet (Orobanche caryophyllacea) qui se développent sur les coteaux. La Laîche aiguë (Carex acuta) et le Pigamon jaune (Thalictrum flavum) sont des espèces déterminantes inféodées aux milieux humides. La Fétuque hétérophylle (Festuca heterophylla), la Mélitte à feuilles de Mélisse (Melittis melissophyllum) et deux espèces parasites, la Lathrée écailleuse (Lathrea saumaria) et la Néottie nid d'oiseaux (Neottia nidus-avis), ont été observées au sein des bois.
L'avifaune rencontrée est intéressante par la présence de trois espèces inféodées aux futaies, le Pic noir (Dryocopus martius) et la Bondrée apivore (Pernis apivorus), rares et inscrits à l'annexe I de la Directive oiseaux, et le Loriot d'Europe (Oriolus oriolus). La Rousserolle verderolle (Accrocephalus palustris), est assez rare et typique des mégaphorbiaies. Le Bruant zizi (Emberiza cirlus), est rare et inféodés aux fourrés se développant sur les coteaux. Les insectes constituent également un autre point fort du site, avec plus de 25 orthoptères recensés, la plupart inféodés aux coteaux, et plusieurs lépidoptères remarquables. Les coteaux de Giverny constituent notamment la seule station haute-normande d'un criquet, le Caloptène italien (Calliptamus italicus). Celui-ci est accompagné de plusieurs espèces thermophiles comme le Tétrix des clairières (Tetrix tenuicornis) ou le Criquet des jachères (Chorthippus mollis). Parmi les papillons, citons la Thécla du prunier (Satyrium prunii), espèce rare et menacée, le Tabac d'Espagne (Argynnis paphya) et le Flambé (Iphiclides pofdalirius) assez rares. Sur les coteaux et au sein des lisières forestières on peu rencontrer le Lézard vert (Lacerta bilineata) et la coronelle lisse (Coronella austriaca), deux reptiles localisés aux vallées de la Seine et de l'Eure. La zone doit également être utilisée comme site de chasse par diverses espèces de chauves-souris présentes dans des cavités proches. Outre ses qualités écologiques, le site présente un intérêt hydraulique et paysager.
Plusieurs menaces pèsent sur le site. Sur les coteaux, ce sont la fermeture des pelouses au profit de fourrés, et la présence de plantes envahissantes (l'Ailante glanduleux). Les pelouses sur coteaux et les ourlets forestiers régressent au profit de l'agriculture, cela est particulièrement visible au sein du val Millon. La chênaie charmaie régresse au détriment de plantations de résineux ou de feuillus exotiques. Les coteaux les plus remarquables sont inclus au sein de la ZSC "Vallée de l'Epte" et bénéficient de gestions conservatoires.
