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Le territoire de la ZNIEFF « Grande Brenne » se trouve en plaine, dépendant d’un climat d’influence atlantique. Il est constitué par une mosaïque complexe de milieux naturels ou semi-naturels. Le sol et le sous-sol sont capables de varier tant par la nature du matériau sous-jacent (grès, argile, sable, marne…) que par leur niveau d’hydromorphie. Les étangs, plus ou moins anciens, sont au nombre de 2 483 couvrant environ 7 000 ha d’eau. On peut rapidement passer du sommet d’un button sec de grès (végétation pionnière sur dôme rocheux) à une végétation aquatique d’étang en passant par une prairie mésophile (plus ou moins pâturée) et une prairie humide. La prairie (s.l.) joue ici un rôle central. Véritable matrice de milieux ouverts autour des étangs, elle constitue un habitat privilégié pour toutes sortes d’espèces de la faune et de la flore. C’est la diversité des étangs et la mosaïque des prairies autour qui constituent l’intérêt naturaliste majeur de cette zone.
De multiples compartiments de la biodiversité sont bien représentés en Grande Brenne. Les mammifères s’illustrent notamment avec diverses Chauves-souris, le Campagnol amphibie ou la Loutre d’Europe. Parmi les oiseaux nicheurs, citons la Guifette moustac, le Grèbe à cou noir, le Butor étoilé, le Héron pourpré… Le site est aussi très important pour les migrations (Balbuzard pêcheur…) et l’hivernage (Grue cendré…). Les reptiles ont pour emblème la Cistude d’Europe mais les couleuvres sont bien présentes (C. collier, C. verte et jaune, C. vipérine…). Concernant les amphibiens on peut citer la présence du Triton crêté, du Crapaud calamite, du Pélodyte ponctué et du Pélobate brun. Parmi les poissons, la Bouvière fréquente à la fois étangs et cours d’eau. Les invertébrés (papillons, libellules, coléoptères…) présentent également une grande richesse et de nombreuses espèces sont déterminantes de ZNIEFF.
Les plantes aquatiques sont particulièrement importantes au sein des ceintures de végétations, elles mêmes diverses et variées. Parmi les plantes remarquables de Brenne, citons la Caldésie à feuilles de Parnassie, l’Isoète à feuilles ténues, la Marsilée à quatre feuilles, les Flûteaux (F. à feuilles de graminées, F. nageant).
Au sein de rares mares temporaires sur grès (deux ou trois sites connus actuellement) se côtoient des espèces rares comme la Renoncule nodiflore, l’Isoète épineux, l’Orpin pubescent, la Bulliarde de Vaillant.
Les végétations amphibies (gazons à : Pilulaire à globules, Littorelle à une fleur, Scirpe épingle ou Elatines sp.) ainsi que celles des assecs (à Chénopode rouge, Souchets…).ne doivent pas non plus être oubliées.
La nappe d’eau accompagnant les étangs génère des milieux tourbeux particuliers : bas marais acides, bas marais neutro-alcalins. La Grassette du Portugal, la Gentiane des marais, le Mourron délicat, La Laîche puce se retrouvent dans ces milieux en compagnie de l’endémique Orchis de Brenne en contexte basique. Les landes sèches humides ou mésophiles font partie intégrante de ce territoire.Les landes sèches, humides (à Gentiane ou Spiranthe d’été) ou mésophiles (Brande) font également partie intégrante de ce territoire.
Enfin, parmi les formations boisées notons : la Chênaie sessiliflore, dont une abrite le Maïanthème à deux feuilles, la Chênaie à Chêne tauzin (Sabline des montagnes, Asphodèle blanc…), la Chênaie acidiphiles à Molinie bleue, la Saulaie marécageuse à saule roux (Fougère des marais…), l’Aulnaie-Frênaie riveraine (Corydale solide), l’Aulnaie glutineuse, ou la Boulaie pubescente.
Au total, plus de 250 espèces végétales déterminantes de Znieff ont été recensées et revues après 1990, vingt protégées au niveau national et soixante et une au niveau régional. Pour la faune, on compte plus de 110 espèces déterminantes observées sur ce territoire.
Les contours de la ZNIEFF reprennent ceux du site Natura 2000 "Grande Brenne" (FR2400534) définis en 1998 par des membres du CSRPN et d’autres experts scientifiques du milieu naturel. Le périmètre englobe une entité paysagère et écologique constituée d'un complexe de prairies et d'étangs caractéristique de la Brenne. En outre, les zones de plus faible potentiel comprenant une plus grande concentration en surfaces cultivées sont exclues de la zone.
