La ZNIEFF de L'Anse de Penfoul occupe la ria étroite d'un petit ruisseau côtier de la Presqu'île de Plougastel, se jetant dans la Rade de Brest. Elle est constituée d'une vasière se développant de part et d'autre du ruisseau, et s'élargissant au milieu de la zone, puis ne découvrant plus sur son entrée dans la rade. Elle est surmontée régulièrement dans sa partie la plus ouverte par un estran de blocs rocheux où dominent les algues brunes, ou, seulement dans le fond de la ria, par une bande quasi-monospécifique à Spartine à fleurs alternes (Spartina alterniflora). Cette herbe vivace nord-américaine et naturalisée depuis le début du XXème siècle en quelques points de la côte atlantique était autrefois jugée comme un élément rare à préserver, mais elle est plutôt considérée aujourd'hui comme une plante envahissante, dont l'extension n'est pas souhaitable. Elle s'est en effet substituée en divers endroits à la spartine européenne indigène Spartina maritima, et la vigueur de ses populations réduit les possibilités d'installation d'autres habitats naturels de prés-salés de bas et moyens niveaux. Pour ces raisons, la "spartinaie américaine" n'est pas déterminante pour la ZNIEFF et n'est pas d'intérêt communautaire.
Le pré-salé à obione n'est présent que sur une frange supérieure, de largeur réduite, en fond d'anse ainsi que plus à l'Ouest sur la rive droite, dans un rentrant de la côte barré par un petit poulier, près de Rossermeur. Des phragmitaies, ou de petites roselières à scirpe maritime, plus ou moins larges, sont souvent présentes à l'interface du pré-salé et du trait de côte au niveau d'écoulements d'eau douce provenant du continent. La côte en falaise, relativement basse et plus ou moins friable, aux expositions variées, offre une flore diversifiée.
Les prés-salés contiennent en particulier l'association phytosociologique particulière à troscart maritime et statice humble (Triglochino maritimi - Limonietum humilis Annezo, Bioret et Géhu 1992) qui n'est présente en France qu'en rade de Brest et en quelques points du Morbihan (stations découvertes en 1997). Il s'agit d'une communauté basse des dépressions du schorre subissant une submersion alternée des eaux salées à saumâtres (marée haute de vives-eaux) et des suintements d'eau douce arrières littorales. Elle est menacée par l'eutrophisation des eaux douces ainsi que par l'extension de la spartine américaine.
Le statice humble (Limonium humile) est une espèce d'intérêt communautaire, protégée au niveau national, et est l'une des 37 espèces à très grande valeur patrimoniale pour la Bretagne. Il est présent en plusieurs points de l'Anse de Penfoul et ses stations sont suivies régulièrement par le Conservatoire Botanique National de Brest, qui met ponctuellement en œuvre une gestion expérimentale de type étrépage, afin de renforcer ou d'agrandir certaines stations.
D'autres plantes remarquables, déterminantes ou non pour les ZNIEFF, sont signalées dans le site, telle que la puccinellie des rochers (Puccinellia rupestris) ou la ruppie maritime (Ruppia maritima).
Les habitats de pré-salé et de la vasière du site, jouent un rôle important pour les oiseaux (hivernage et alimentation). L'Anse de Penfoul est aussi compris dans la Zone d'Intérêt Communautaire pour les Oiseaux (ZICO) de la Rade de Brest, et est incluse dans la Zone de Protection Spéciale (ZPS) pour les oiseaux de la Rade de Brest (date de classement : juin 1991) - [voir à cette fiche]. La Rade de Brest est un lieu majeur d'accueil pour l'hivernage de nombreux canards, grèbes, plongeons et limicoles.
29 espèces d'oiseaux hivernants ou de passage ont été observées lors des comptages du Groupe Ornithologique Breton en janvier 2005.
L'Anse de Penfoul est également dans la zone Natura 2000 "Rade de Brest, estuaire de l'Aulne", sa vasière et les différentes communautés de prés-salés sont des habitats d'intérêt communautaire, et les efforts de conservation devront se porter en particulier sur les stations de Limonium humile.
Autres espèces présentes:
AGROSTIS STOLONIFERA
ARMERIA MARITIMA
ASTER TRIPOLIUM
ATRIPLEX HASTATA
BETA VULGARIS subsp. MARITIMA
BRACHYPODIUM SYLVATICUM
CAREX EXTENSA
CAREX OTRUBAE
CENTAURIUM ERYTHREA subsp. ERYTHREA
COCHLEARIA ANGLICA
CORONOPUS DIDYMUS
CRATAEGUS MONOGYNA
CYNODON DACTYLON
CYTISUS SCOPARIUS
DACTYLIS GLOMERATA
DAUCUS CAROTA
DIGITALIS PURPUREA
DIPSACUS FULLONUM
FESTUCA RUBRA subsp. LITTORALIS
FOENICULUM VULGARE
FRAXINUS EXCELSIOR
GALIUM MOLLUGO
GERANIUM ROBERTIANUM
GLAUX MARITIMA
HALIMIONE PORTULACOIDES
HEDERA HELIX
HOLCUS LANATUS
HYPERICUM TETRAPTERUM
ILEX AQUIFOLIUM
IRIS FOETIDISSIMA
JUNCUS EFFUSUS
JUNCUS GERARDI
JUNCUS MARITIMUS
LEUCANTHEMUM VULGARE
LIGUSTRUM VULGARE
LYCOPUS EUROPAEUS
MATRICARIA MARITIMA subsp. MARITIMA
OENANTHE CROCATA
PARAPHOLIS STRIGOSA
PHRAGMITES AUSTRALIS
PLANTAGO CORONOPUS
PLANTAGO LANCEOLATA
PLANTAGO MAJOR subsp. MAJOR
PLANTAGO MAJOR subsp. INTERMEDIA
PLANTAGO MARITIMA
POLYGONUM AVICULARE S.L.
PRUNELLA VULGARIS
PRUNUS SPINOSA
PUCCINELLIA MARITIMA
PULICARIA DYSENTERICA
QUERCUS ROBUR
RANUNCULUS REPENS
ROSA ARVENSIS
RUBIA PEREGRINA
RUBUS FRUTICOSUS
RUMEX CRISPUS
RUPPIA MARITIMA
RUSCUS ACULEATUS
SALICORNIA EUROPAEA S.L.
SALIX ATROCINEREA
SARCOCORNIA PERENNIS
SCIRPUS MARITIMUS
SEDUM ANGLICUM
SENECIO JACOBAEA
SILENE VULGARIS subsp. MARITIMA
SONCHUS ARVENSIS
SPARTINA ALTERNIFLORA
SPERGULARIA MARINA
SPERGULARIA MEDIA
SPERGULARIA RUPICOLA
STACHYS OFFICINALIS
SUEDA MARITIMA
TAMUS COMMUNIS
TEUCRIUM SCORODONIA
TRIFOLIUM REPENS
TRIGLOCHIN MARITIMA
ULEX EUROPAEUS
ULMUS MINOR
UMBILICUS RUPESTRIS
PHYLLITIS SCOLOPENDRIUM
POLYSTICHUM SETIFERUM
PTERIDIUM AQUILINUM
BOSTRYCHIA SCORPIOIDES
ENTEROMORPHA MARGINATA
FUCUS CERANOIDES
ALCA TORDA
ANAS CRECCA
ANAS PENELOPE
ANAS PLATYRHYNCHOS
ARDEA CINEREA
CALIDRIS ALPINA
CHARADRIUS HIATICULA
EGRETTA GARZETTA
GAVIA ARCTICA
HAEMATOPUS OSTRALEGUS
LARUS ARGENTATUS
LARUS CANUS
LARUS MARINUS
LARUS RIDIBUNDUS
LYMNOCRYPTES MINIMUS
MERGUS SERRATOR
NUMENIUS ARQUATA
PHALACROCORAX CARBO
PLUVIALIS SQUATAROLA
PODICEPS AURITUS
PODICEPS NIGRICOLLIS
PODICEPS CRISTATUS
RALLUS AQUATICUS
STERNA SANDVICENSIS
TADORNA TADORNA
TRINGA HYPOLEUCOS
TRINGA NEBULARIA
TRINGA TOTANUS
VANELLUS VANELLUS
Le nouveau périmètre de cette ZNIEFF est augmenté du petit marais et schorre de Rossermeur, et s'étend au fond de la ria jusqu'à l'ancien moulin de Penfoul, pour comprendre des secteurs essentiels de pré-salés. La frange côtière terrestre incluse dans la zone reste très limitée et ne concerne pas de maisons d'habitation.