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Ce vaste ensemble de cours d'eau présente une grande diversité biologique. Il est composé du linéaire "ardéchois" de la Loire en aval du barrage de la Palisse, ainsi que de ses principaux affluents. Il est remarquable pour les espèces aquatiques. La Loutre fréquente de manière plus ou moins régulière la majeure partie du linéaire alors que l'Ecrevisse à pattes blanches occupe essentiellement les petits cours d'eau. Le crapaud Sonneur à ventre jaune semble apprécier les vasques situées sur les berges rocheuses. Localement abondant sur le cours de la Loire et du Gage, il mériterait d'être recherché sur d'autres rivières. La Loire abrite un peuplement de libellules intéressant avec des populations importantes de Gomphus à pinces, et la présence d'espèces rares à cette altitude comme l'Agrion blanchâtre ou l'Aeshne paisible. Les cours d'eau coulent le plus souvent dans des vallées encaissées dont les versants sont en outre favorables à la nidification du Circaète Jean-le-Blanc ou du Grand corbeau.
