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La prestigieus vallée de Chaudefour s'étend vers le nord-est à partir de la partie culminale du massif des Monts Dore.
Le cirque glaciaire et la vallée en auge sont entourés de crêtes élevées aux versants escarpés (sacyites, doréites), constituant un dénivelé de plus de 500 m culminant au Puy Ferrand (1854 m). La diversité des types de roches volcaniques plus ou moins dégagées par l'érosion se traduit par de nombreux points forts du paysage : dyke de la dent de la Rancune, dômes, protrusion, cascades.
La diversité des altitudes, des expositions et des situations topographiques, ainsi que les actions antropiques anciennes (pâturage de fond de vallée et exploitation de la forêt sous forme de taillis de Hêtre pour le bois de chauffage), expliquent l'extrème diversité et la richesse des milieux observés aujourd'hui.
Pas moins de 24 milieux ont été recensés, dont 14 figurant sur la liste des habitats déterminants en Auvergne.
L'une des particularités du site, liée à l'altitude élevée et à l'exposition nord des pentes souvent très raides du Ferrand, est en effet la présence de nombreux groupements subalpins, dont certains très rares en Auvergne.
On observe aussi un groupement à Saule herbacé (unique en Auvergne), des landes subalpines à Camarine noire, des landes subalpines à Airelles, des groupements de combe à neige dépendant du Nardion, des fourrés frais subalpins à Saules des Lapons, des végétations de rochers et falaises dont le très rare groupement de rochers subalpins du Saxifragetum lamottei (endémique auvergnat), et par ailleurs des falaises humides, divers éboulis siliceux, et enfin des végétations de sources subalpines.
D'importantes mégaphorbiaies (adénostylaies ou calamagrostidaies) forment transition avec les groupements de la frange supérieure des forêts, à savoir la hêtraie-érablaie de l'Aceri-Fagion, tandis que les ravins peuvent être occupés plus bas par des érablaies du Lunario-Acerion.
Parmi les hêtraies bien constituées du montagnard, le groupement à Scille lis-jacinthe, limité aux pyrénées et au Massif Central, est bien représenté. On note également des landes montagnardes à Genêt purgatif sur des rochers escarpés souvent bien exposés, ainsi que des prairies à Fétuque paniculée, sur les chaudes des environs du Puy de Cacadogne.
Parmi les 10 autres habitats, on retiendra quelques tourbières de pente sur les creux du plateau de Champgourdeix (abritant des stations élevées de Droséra à feuilles rondes), des pelouses du Nardion ou du Violion, des formations riveraines de torrent et ruisseau, et divers fourrés et groupements de trasnition (dont boulaies).
En liaison avec ces conditions écologiques très originales et diversifiées, la flore est exceptionnellement riche avec un total de 20 espèces protégées et 16 non protégées mais figurant en liste rouge régionale, soit 36 espèces végétales déterminantes !
On retiendra l'importance des espèces subalpines (voire alpines) : la Laîche vaginée, le Saule herbacé, l'Androsace rosée, la Camarine noire, L'Erigéron des Alpes, la Soldanelle des Alpes, la Pulsatille soufrée, le Saule des Lapons, la Jasione naine (sous forme endémique auvergnate), le Lycopode des Alpes (arctico-alpine), le Saxifrage de Lamotte (endémique auvergnat), la Faux-Sésame, le Trèfle palissant, et le Saxifrage faux-Bryum sont protégés; la Gentiane printanière, la Benoîte des montagnes, le Sorbier nain, la Laîche courbée, le Buplèvre à longues feuilles, les Pédiculaires feuillée et chevelue, l'Ail de la Victoire, la Renouée vivipare, la Pulsatille blanche, la Phleole des Alpes, les Lycopodes sélagine et en massue, ne sont pas protégés mais figure en liste rouge régionale.
Les espècesplutôt montagnardes comptent le Lis martagon, le Streptope à feuilles embrassantes, le Pavot du Pays de Galles, la Campanulle à larges feuilles (protégés), l'Epervière de Pelletier et la Camérisier des Alpes (liste rouge régionale seulement).
On note également le Chardon bardane, le Droséra à feuilles rondes (protégés), et le Rumex à écussons (liste rouge régionale seulement).
La faune est également très riche avec plusieurs espèces d'altitude ainsi que des rellictes glaciaires parmi les invertébrés.
L'avifaune, très originale, compte 4 espèces en liste rouge régionale et 3 espèces à surveiller. 4 espèces sont liées à l'étage subalpin : Merle de roche dans les éboulis, Merle à plastron, très rare Accenteur alpin et Pipit spioncelle (à surveiller seulement) dans les zones ouvertes ou semi-ouvertes.
3 espèces sont liées aux falaises : prestigieux Faucon pèlerin (5 couples seulement dans le Puy-de-Dôme), l'Hirondelle des rochers et Faucon crécerelle (ces deux dernières seulement à surveiller).
Les reptiles comptent la Vipère péliade (liste rouge régionale).
Plusieurs Lépidoptères très rares sont présents à Chaudefour : L'Apollon, lié aux rochers thermophiles, et 3 espèces typiquement montagnardes, le Cuivré de la Bistorte dans les prairies humides, le Semi-Apollon (non revu récemment) dans les lisières, et l'exceptionnel Moiré lustré, dont la répartition en France se limite aux Alpes et au Sancy. Enfin, l'Azuré de la Sanguinaire est une espèce à aire disjointe principalement présente dans les départements de l'Isère et de la Savoie, et les Hespéries de l'Aigremoine et de la Mauve sont en limite d'aire.
Parmi les mammifères, la Musariagne aquatique figure en liste rouge régionale, et la Musaraigne carrelet en aire disjointe.
Site classé et réserve naturelle, la vallée est jointive avec les domaines skiables (Besse, le Mont-Dore) et très fréquentée.
Elle constitue un élément exceptionnel du patrimoine biologique auvergnat.
ajout de la Montagne de la Plate qui abrite une des rares stations de Myrmeleotettix maculatus du Sancy.
La délimitation englobe d'abord les zones abritant des espèces ou milieux déterminant, puis s'étend à l'ensemble de la vallée (ligne de crête) pour des raisons fontionnelles (faune) et de topographie.
