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Surplombant le nord de la Vallée châtillonnaise, souvent cultivée, la cuesta châtillonnaise recoupe des niveaux de marnes et de calcaires marneux du jurassique supérieur (Oxfordien et Kimmeridgien). Le site comprend des plateaux boisés mais surtout des coteaux pentus couverts de boisements, de vignes et de friches calcaires.
Les systèmes forestiers du site, en bon état de conservation, sont dominés par de la hêtraie sur sols neutres à Aspérule odorante (Galium odoratum), milieu d'intérêt communautaire.
Les milieux herbacés sont également d’intérêt européen avec :
- de la pelouse sur sols marneux humides en hiver et secs en été; la Blackstonie perfoliée (Blackstonia perfoliata) et le Brome dressé (Bromopsis erecta) y sont bien représentés. Il s’agit de l’association végétale appelée Blackstonio perfoliatae - Brometum erecti, milieu rare en Bourgogne car souvent détruit ou dégradé (culture, viticulture, résiniculture);
- de la pelouse mi-sèche à Fétuque de Leman (Festuca lemanii) et Brome dressé, sur calcaires marneux, relevant de l'association végétale du Festuco lemanii - Brometum erecti ;
- des ourlets herbacés dérivés de ces pelouses et dominés par le Brachypode penné (association du Coronillo variae - Brachypodietum pinnati).
Ces milieux hébergent de nombreuses espèces végétales déterminantes pour l’inventaire ZNIEFF dont :
- le Lin français (Linum leonii), protégée réglementairement,
- la Marguerite de la Saint Michel (Aster amellus), protégée réglementairement,
- la Gentianelle ciliée (Gentianopsis ciliata), protégée réglementairement,
- le Chardon décapité (Caardus defloratus), protégée réglementairement,
- le Genêt couché (Cytisus supinus), protégée réglementairement
- la Gentianelle d’allemagne (Gentianella germanica),
- la Gentiane jaune (Gentiana lutea),
- le Trèfle des montagnes (Trifolium montanum).
L'ensemble est gagné par la pinède et par le défrichement des coteaux au profit de la viticulture. L’extension des plantations de résineux et des vigne serait défavorable à ce patrimoine naturel tandis qu’une reprise du pâturage extensif aujourd'hui abandonné serait propice.
Le périmètre comprend le coteau de Montaigu ainsi que ceux d'Obtrée et du Petit Fou; il englobe la partie sud d'un massif boisé. Il exclut les secteurs fortement cultivés (grandes cultures de plateau, vignobles sur les versants); ses contours s'appuient sur la topographie de versant et de plateau.
