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La vallée du Mars est la principale valle dégagée par les glaciers au nord-ouest des Monts du Cantal. Démarrant par un vaste cirque aux flancs escarpés, au pied du Puy Mary, elle se poursuit par une vallée en auge caractéristique. Les versants sont constitués principalement par des brèches volcaniques, ainsi que par des falaises basaltiques. Le gneiss sous-jacent affleure dans les parties basses de l'aval.
La forêt du Falgoux occupe tout le cirque amont de la vallée, ainsi que l'ubac jusqu'à Saint-Vincent, sur une quinzaine de km de long.
L'altitude élevée, l'exposition nord (et les pratiques forestières) on,t favorisé le Sapin en amont, alors que la hêtraie-sapinière et le hêtraie, à dominante neutrophile, occupent le reste du versant. La limite supérieure de la hêtraie est parfois occupée par de l'Aceri-Fagion ("hêtraie subalpine", milieu déterminant), comme sous le Roc d'Hozières et sous la Chapeloune.
On observe quelques chênaies dans les parties les plus basses de l'aval, et des accrus à Frêne, notamment vers Espinouze.
Quelques pâturages mésophiles et plantations d'Epicéa s'observent ça et là.
Des falaises importantes et quelques éboulis (habitats déterminants sont présents à mi-hauteur (roc du merle, Outre), ou en bas de versant(Espinouze).
Les ravins les plus frais abritent des mégaphorbiaies montagnardes (milieu déterminant).
La flore de la hêtraie-sapinière neutrophile est très bien représentée.
Pas moins de 7 espèces sont protégées : Gagée jaune, Campanule à large feuilles, Listère cordée (litière épaisse), Lis martagon, Circée des Alpes, Streptone à larges feuilles, et Pavot du Pays de Galles. Deux autres sont inscrites sur la liste rouge régionale mais non protégées : Lycopode sélagine et Pédiculaire feuillée (liées à une certaine altitude).
L'intérêt ornithologique est très fort avec le secteur des falaises d'Outre : nidification du Faucon pèlerin, (liste rouge régionale), de l'Hirondelle des rochers et du Faucon crécerelle (espèces à surveiller), passage du Tichodrome échelette l'hiver.
La nidification du Faucon pèlerin, très rare en Auvergne, et l'intérêt botanique très fort confère à ce site un rôle de tout premier ordre.
CBNMC : Modification de l'objet notamment vers Les Quelles (stations de Gagea lutea, Circaea alpina) et à l'extrémité O. (stations de Gagea lutea)
La délimitation correspond à la haute vallée et à l'ubac très majoritairement boisés, évitant le fond de vallée et l'adret où la présence humaine est plus marquée.
