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Le long chaînon jalonné par la Montagne de Charvaz, le Mont du Chat et la Montagne de l’Epine culmine à près de 1500 m d’altitude ; il est géologiquement rattaché au massif jurassien.
Dominant abruptement la rive occidentale du Lac du Bourget, il est séparé au nord du Grand Colombier par le cours du Rhône et les zones humides de Lavours et de Chautagne. Au sud, il se raccorde sans réelle solution de continuité avec le massif subalpin de la Chartreuse.
Les tunnels du Chat et de l’Epine permettent son franchissement par les principales voies de communication est-ouest.
Essentiellement boisé, il présente un grand intérêt botanique, avec des types d’habitats forestiers remarquables (hêtraies neutrophiles), mais surtout le développement à exposition favorable de formations rocheuses ou sèches comportant de nombreuses espèces de grand intérêt (Aconit anthora, Aster amelle, nombreuses orchidées, Primevère oreille d’ours…). Certaines ont un caractère de « colonies méridionales », avant-postes d’espèces méditerranéennes (Sumac fustet…). On rencontre également des stations « abyssales » (c’est à dire à altitude particulièrement basse) d’espèces montagnardes, quelques zones humides avec leur cortège typique (Séneçon des marais, Spiranthe d’été…) ainsi que certaines espèces alpines ou jurassiennes en limite de leur aire de répartition.
Le massif compte de plus d’intéressantes populations de chauve-souris, des colonies de Chamois, de nombreux oiseaux rupicoles (Circaète Jean-le-Blanc, Faucon pèlerin, Grand-duc d’Europe…), un beau cortège d’insectes liés aux zones humides (libellules, papillons azurés) et des cours d’eau conservant des populations d’Ecrevisses à pattes blanches.
Le secteur abrite enfin un karst de type jurassien. Ce type de karst se développe sur un substrat tabulaire ou plissé ; il est caractérisé par l’abondance des dolines, l’existence de vastes « poljé » dans les synclinaux, la formation de cluses, et le développement de vastes réseaux spéléologiques subhorizontaux.
Le zonage de type II souligne les multiples interactions existant au sein de cet ensemble, dont les espaces les plus représentatifs en terme d’habitats ou d’espèces remarquables sont retranscrits à travers plusieurs zones de type I (hêtraies, marais, gîtes à chauve-souris…).
Il traduit également particulièrement les fonctionnalités naturelles liées à la préservation des populations animales ou végétales, en tant que zone d’alimentation ou de reproduction pour de nombreuses espèces, dont celles précédemment citées.
Il remplit en outre une évidente fonction de corridor écologique, formant l’une des principales liaisons naturelles entre les massifs subalpins et l’arc jurassien.
Il traduit également le bon état de conservation général de certains bassins versants, en rapport avec le maintien de populations d’Ecrevisse à pattes blanches, espèce réputée pour sa sensibilité particulière vis à vis de la qualité du milieu. Cette écrevisse indigène est devenue rare dans la région, tout spécialement à l’est de la vallée du Rhône.
S’agissant du milieu karstique, la sur-fréquentation des grottes, le vandalisme des concrétions peuvent de plus rendre le milieu inapte à la vie des espèces souterraines. Les aquifères souterrains sont sensibles aux pollutions accidentelles ou découlant de l'industrialisation, de l'urbanisation et de l'agriculture intensive.
L’ensemble présente par ailleurs un grand intérêt paysager, géologique (gisements fossilifères), géomorphologique et biogéographique (du fait de stations botaniques en situation marginale : « colonies méridionales » et autres).
