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La région du Haut-Rhône a été fortement marquée par les glaciations, tant en ce qui concerne le relief que la géologie. Les glaciers se sont naturellement coulés dans le chenal séparant le massif jurassien du massif des Alpes. Il en résulte des surcreusements dans la roche calcaire sous-jacente, comblés en grande partie par des moraines et autres dépôts glaciaires. Certains secteurs cependant, comme la plaine de Lavours, ont gardé l'aspect d'un lac après le retrait des glaciers. Le lac de Lavours fut rapidement comblé par les alluvions du Rhône et du Séran et par des dépôts de tourbe. Face à la Chautagne, c'est l'un des derniers grands marais continentaux de l'Europe de l'Ouest. Malgré tout, il n’est que le vestige du très grand complexe de marais qui couvrait autrefois toute la plaine. Bien qu'il ne soit plus inondé directement par les eaux du Rhône, comme il l'était jusqu'au dix-neuvième siècle, le marais fait toujours partie intégrante de la plaine alluviale du Rhône et de sa dynamique fluviale. Sa flore est particulièrement riche grâce aux différents milieux naturels qui le composent, qui sont liés à la diversité des types de sols (depuis les sols limoneux ou argileux des bords de cours d'eau jusqu'au sols tourbeux du centre du marais) et sont fonction de la profondeur de la nappe phréatique. Parmi les nombreuses espèces remarquables, le Liparis de Loesel, qui avait disparu suite à l'abandon des prairies tourbeuses, a réapparu grâce à la reprise du pâturage dans la réserve naturelle. Cette petite orchidée discrète affectionne en effet les milieux à végétation claire qui lui permettent de prendre sa place de pionnière de zones tourbeuses. On peut également remarquer la grande diversité en plantes carnivores. Les rossolis, à feuilles longues et à feuilles rondes, capturent les insectes volants de toutes tailles leurrés par les gouttelettes réparties sur leurs feuilles. La Grassette commune se contente des insectes plus petits, volants ou marchants, qui sont attirés par la couleur jaune des feuilles. Sous l'eau, trois espèces d'utriculaires capturent les micro-organismes aquatiques dans les petites outres, ou utricules, qui sont disposées le long des feuilles submergées. Les animaux invertébrés permettent ainsi à ces plantes de trouver les substances nutritives dont elles ont besoin et qui sont peu mobilisables dans les sols tourbeux. Ils sont représentés ici avec une diversité exceptionnelle du fait de la situation géographique du marais de Lavours. C'est, en effet, le point de rencontre d'une faune d'origine septentrionale, relique des glaciations, et d'une faune méridionale, remontant du sud par le couloir naturel de la vallée du Rhône. De nombreuses espèces d'amphibiens vivent dans le marais. Le Rhône favorise la présence d'espèces typiques des vallée fluviales, les roselières et les cariçaies abritent des espèces des milieux marécageux, et les boisements possèdent un cortège d'espèces forestières. L'avifaune est également remarquable, grâce à des biotopes particuliers comme les prairies humides, les roselières et la végétation des lisières qui accueillent des espèces devenues rares. Le marais de Lavours est aussi une halte migratoire pour de nombreux oiseaux. Il est, en effet, situé sur le couloir de migration rhodanien, qui va du Lac Léman à la Méditerranée. A l'est, une zone de terre agricole a été intégrée dans l'inventaire, car elle offre un milieu de vie très recherché par les oiseaux. Constituée de jachères et de cultures de blé, contiguës à la réserve naturelle, elle abrite des sites de nourrissage majeur pour les oiseaux en hiver et au printemps, de même que des sites de nidification pour quelques espèces comme le Courlis cendré, le Vanneau huppé, la Caille des blés.
