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Le cours d'eau, qui s'étend sur une dizaine de kilomètres, est un affluent en rive droite de l'Ill. Il prend le nom de Gersbach à Steinsoultz avant sa confluence avec l'Ill. Le lit majeur est essentiellement voué à l'agriculture et les boisements attenants en rive droite sont composés de Hêtraies. Les relations écologiques entre le Willerbach et les milieux attenants sont donc importantes à l'échelle du site.
La ZNIEFF correspond au tronçon du Willerbach en amont de Muespach. Cette portion ombragée du cours d'eau est marquée par une ripisylve continue sur les deux rives (Aulnaie-Frênaie), accompagnée d'un maigre ourlet de mégaphorbaie en rive gauche.
La rive droite est occupée par la bordure du boisement du Brettenhag qui correspond à une Hêtraie relativement homogène. La rive gauche est vouée à l'agriculture, essentiellement des labours. La rivière est toutefois bordée d'un linéaire continu de cultures pérennes avec des prés de fauche et des bandes enherbées qui s'étirent de l'amont à la confluence avec le Tiefenbach.
Les substrats sont relativement grossiers ce qui entraine des variations importantes d'écoulements, des zones d'érosion active et des plages de galets.
Les abords du cours d'eau sont exploités par le Putois, le Blaireau, le Lièvre brun et certains insectes comme le Criquet ensanglaté, mais également la Chevêche d'Athena qui est bien présente dans les vergers autour de Muespach et Muespach-le-Haut.
La lisière, associée au cours d'eau et aux bandes enherbées, constituent un corridor écologique intéressant localement.
Les menaces recensées sur ce site concernent les rejets d'effluents du Tiefenbach (présence d'une décharge), les impacts des activités agricoles du lit majeur (pollution des sols et des eaux par les pesticides, érosion des sols dus au labours entraînant turbidité de l'eau et colmatage des fonds, prélèvements d'eau accentuant les étiages, drainages) et les obstacles aux écoulements (busages créant des chutes d'eau et uniformisant le lit, notamment au niveau de la RD473).
La ZNIEFF a été délimitée sur la base du lit mineur de la rivièredepuis la RD473 en amont et jusqu'en amont du village de Luespach, pour un tronçon d'environ 2,5 km. Ce linéaire est étendu, de manière transversale, à une zone tampon d'environ 50m de chaque côté, composée d'habitats naturels humides, prairiaux et forestiers, afin de prendre en compte l'effet lisière et la fonctionnalités des milieux humides avoisinants.
