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L'ensemble de ce réseau hydrographique, totalisant environ 131,5 kilomètres de cours d'eau, s'inscrit dans un substrat géologique composé de roches dures. Après avoir pris leurs sources à la fois dans les granites de Vire et les schistes et grès du Briovérien, les eaux de la Sienne traversent le synclinal de la zone bocaine à partir de Villedieu-les-Poëles et entaillent le substrat de grès cambrien jusqu'à Gavray. Il en résulte des cours d'eau de vallées encaissées dans un environnement paysager collinéen et bocager. Les fortes pentes, les précipitations élevées, les fonds caillouteux et pierreux, le bon soutien d'étiage en particulier dans la partie amont, les écoulements diversifiés et la qualité des habitats aquatiques génèrent un peuplement piscicole remarquable.
Tout l'amont de ce bassin renferme de belles populations fonctionnelles de Truite fario (Salmo trutta fario). Le reste du cours de la Sienne est riche en frayères pour le Saumon atlantique (Salmo salar) qui trouve ici les conditions propices à sa reproduction.
Cinq espèces d'Odonates ont été recensées sur la Sienne parmi les quelles les très rares Gomphus très commun (Gomphus vulgatissimus), Aeschne paisible (Boyeria irene) et la Cordulie à corps fin (Oxygastra curtisi) ; cette dernière figurant sur l'annexe II de la directive "Habitats-Faune-Flore".
Réseau hydrographique renfermant des espèces d'intérêt patrimonial.
