La ZNIEFF se situe dans un massif calcaire faisant partie de l’auréole triaso-liasique du dôme de Grésigne. Ce massif ou plateau liasique s’incline au nord sur la vallée de l’Aveyron, et laisse apparaître au sud sur sa partie surélevée et décapée les grès du trias (la forêt de Grézelles). La profonde vallée du ruisseau du Bonnan entaillant ce plateau ainsi que deux autres vallons de moindre étendue constituent la trame essentielle de la ZNIEFF.
Les pentes escarpées sont les caractéristiques topographiques dominantes de la ZNIEFF. Les zones planes concernent seulement les marges des hauts de versant et un mince ruban de part et d’autre du ruisseau du Bonnan.
Quelques pâtures sur pelouses sèches et prairies mésophiles sont disséminées dans la partie sud-ouest à la faveur des secteurs plans ou peu pentus. Le fond de la vallée du Bonnan est surtout destiné aux prairies de fauche. Les zones de culture sont négligeables.
Le reste est largement dominé par la fruticée rocailleuse mêlée à des lambeaux de boisements clairs et de pelouses sèches ; le seul boisement étendu se concentre autour de la forêt de Grézelles.
La partie amont du ruisseau du Bonnan, plus encaissée et exposée au nord, ainsi que certaines microzones tranchent par leur situation ombragée et plus fraîche : la source de la Madeleine, en cascade sur des calcaires en plaquettes, et l’exsurgence du Bonnan, en cascade tufeuse sur les grèzes ; de très vieux buis certainement pluricentenaires y prospèrent.
L’aquifère karstique de niveau fluctuant tarit fréquemment les cours d’eau en été, surtout les rus de Bayolle et de Caumont. Une source vauclusienne, jamais tarie mais indépendante de cet aquifère, le Gour de Féneyrols, se situe à l’extrémité nord de la ZNIEFF.
Sur la vingtaine d’espèces déterminantes concernant la flore, la palme revient au cortège d’affinités méditerranéennes et orophiles abondamment réparti dans les fruticées rocailleuses, à buis, les zones d’éboulis des bas de versant, les dalles calcaires et les pelouses sèches. La Germandrée des montagnes (Teucrium montanum), le Liseron des Cantabriques (Convolvulus cantabrica) et le Pistachier térébinthe (Pistacia terebinthus) sont inscrits sur la liste rouge régionale en secteur de plaine. Les prairies de fauche, les corridors de frênaie-charmaie et les suintements favorisent une flore plus hygrophile ou sciaphile. Le Lys martagon (Lilium martagon) [LRR secteur plaine] occupe les stations fraîches des combes. De nombreuses stations d’orchidées dont 2 espèces déterminantes (la Céphalanthère rouge [Cephalanthera rubra] et l’Orchis singe [Orchis simia]) concernent autant les pelouses sèches que les prairies ou les boisements clairs. La liste semble loin d’être exhaustive. La Bruyère vagabonde (Erica vagans), rare et protégée dans le Tarn, est également présente sur le site.
Le cours inférieur du Bonnan possède des zones bien ensoleillées permettant la reproduction d’une libellule rare, l’Agrion de Mercure (Coenagrion mercuriale). Cette espèce inscrite sur la liste rouge française en classe 5 est typique des petits cours d’eau non pollués pourvus de plantes aquatiques et ensoleillés.
Les suintements tufeux, les zones de source et le cours supérieur du Bonnan dans sa portion en « marches d’escalier » peuvent potentiellement offrir des secteurs de ponte au Cordulégastre bidenté (Cordulegaster bidentata), libellule bien plus rare que la précédente. La population présente dans les environs immédiats de la ZNIEFF (zones de sources des tributaires de l’Aveyron ou du Cérou) laisse à penser qu’une prospection poussée le confirmera.
Les quelques falaises de la vallée du Bonnan permettent la nidification de rapaces rupicoles dans un environnement particulièrement tranquille ; le Grand-Duc d’Europe et le Faucon pèlerin sont peu communs dans la région et localisés à ce type de milieu.
Il est intéressant de noter la présence d’une espèce déterminante inattendue, l’Anguille (Anguilla anguilla), si haut en tête de bassin dans le Bonnan !
L’Empuse pennée (Empusa pennata) se rencontre dans les fruticées rocailleuses et les pelouses sèches.
La Coronelle girondine notée près de la ZNIEFF doit être bien répartie dans tous les boisements et les fruticées. Elle n’est pas fréquente mais régulièrement notée dans la région dans des milieux similaires.
L’existence d’une faille découverte récemment, l’Igue des Landes, considérée comme une des plus profondes du Tarn, est à souligner ; profonde de plus de 100 m et étirée sur environ 150 m avec un décollement de 1 à 2 m, elle représente une cavité remarquable. Cette faille ainsi que quelques grottes disséminées sur la ZNIEFF sont des sites potentiels pour les chauves-souris à ne pas négliger.
Toute la zone est inscrite dans un site Natura 2000, directive « Oiseaux », pour les rapaces rupestres.
Un riche patrimoine historique depuis le néolithique jalonne ce site.
Les limites englobent deux bassins versants : celui du ruisseau du Bonnan et celui des ruisseaux de la Bayolle et de Caumont.
Elles suivent généralement les lignes de crête, et évitent les zones cultivées des plateaux et de l’aval des vallons.
Ces deux vallons possèdent des habitats remarquablement préservés, autant pour la flore que pour la faune.