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Vallée alluviale assez large présentant une très grande diversité de milieux humides ou marécageux. La zones est bordée de coteaux calcaires à végétation xérophile, creusés de cavités, abritant de nombreuses espèces animales et végétales protégées.
Cette vallée constitue la limite nord absolue des aires de répartition de plusieurs espèces végétales d'affinité méditerranéenne. Les nombreuses cavités creusées dans le tuffeau permettent le stationnement de populations de Chiroptères. Enfin il s'agit d'un axe migratoire avec sites de stationnements pour les oiseaux.
En 2019, le périmètre de la ZNIEFF a été modifié pour intégrer plusieurs zones intéressantes. Le château de Nogent-sur-Loir qui abrite une colonie de Grands murins (Myotis myotis) a été ajouté ainsi que l'étendue d'eau au sud de Luché-Pringé car des espèces d’oiseaux s'y alimentent et le Fuligule milouin y nidifie. Les étangs de la Monnerie, du fait de leur richesse patrimoniale (notamment avifaunistique), ont aussi été intégrés, comme le lavoir de Saint-pierre-du-Lorouër situé au Nord-Ouest du bourg. Le lavoir correspond à des sources limnocrènes avec un débit élevé et le ruisseau issu de la source (au Nord-Est de cette dernière) est également intégré. L'Agrion de mercure (Coenagrion mercuriale) y est présent.
Délimitation basée sur la répartition d'une multitude d'habitats d'intérêt patrimonial disposés de part et d'autre du Loir (secteur biogéographique le plus méridional de la Sarthe), et accueillant de nombreuses espèces animales et végétales rares et/ou protégées, le tout au sein d'un environnement relativement anthropisé.
