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La baie du Mont Saint-Michel se localise au sein du golfe normand-breton dans sa partie méridionale, au niveau de l'angle formé par la Manche et l'Ille-et-Vilaine.
Le substratum profond, constitué de schistes, est recouvert de plusieurs mètres de sédiments meubles. L'amplitude des marées, parmi les plus fortes au monde, atteint 15 m aux marées d'équinoxe, découvrant ainsi plusieurs dizaines de milliers d'hectares de grèves, de vasières et de bancs de sable. Les phénomènes de sédimentation et de géomorphologie marines de grande ampleur confèrent à la baie un intérêt majeur.
Une grande partie de son périmètre est désignée en Zone Spéciale de Conservation (FR2500077) au titre de la directive Habitats Faune Flore et sa totalité en Zone de Protection Spéciale (FR2510048) au titre de la Directive européenne Oiseaux, dans le cadre du réseau Natura 2000.
Ce secteur au large (domaine subtidal) correspond à la partie marine attenante à l’estran sablo-vaseux (ZNIEFF n° 250008126) de la baie du Mont Saint-Michel. D’une profondeur assez faible (20 m au maximum), plusieurs habitats définis dans les années 1970 par Christian Retière et ses collaborateurs sont très riches en termes de biodiversité : les cailloutis à épibiose sessile et les fonds de sables fins plus ou moins envasés à Abra alba. De plus, des fonds à huître plate pied de cheval, Ostrea edulis, et du maerl (principalement Lithothamnium coralloides et Phymatholithon calcareum) y sont historiquement connus. Les zones occupées par ces espèces mériteraient une nouvelle cartographie pour en connaître leur répartition actuelle. Plus récemment, on peut y observer des fonds à crépidules (Crepidula fornicata) et des dunes hydrauliques.
La baie est une zone de passage pour le phoque gris (Halichoerus grypus) qui vient se reposer en baie en été. Une population côtière de grand dauphin (Tursiops truncatus) est résidente dans le golfe normand-breton au sens large.
La baie du Mont Saint-Michel présente des enjeux majeurs pour les oiseaux marins au niveau régional, national et international comme les macreuses (Melanitta spp) ou les Alcidés. Des échanges de populations d'oiseaux entre Chausey, d'une part, et la Baie du Mont Saint-Michel, d'autre part, sont attestés et témoignent de la complémentarité des deux secteurs sur le plan ornithologique (Natura 2000).
La Baie du Mont-Saint-Michel est un lieu de vie essentiel pour la plupart des poissons du Golfe normand-breton. Avec son rôle de nurserie pour de nombreuses espèces, on estime que 70% des poissons pêchés dans le Golfe normand-breton y ont séjourné à un moment ou à un autre de leur existence. Elle est aussi un lieu de passage des espèces de poissons amphihalins migrateurs tels que le saumon, les aloses, et la lamproie marine qui remontent vers le Couesnon et agit comme corridor écologique. Elle est aussi une zone de nourricerie pour la seiche (Sepia officinalis).
Cette zone est chalutée et draguée dans le cadre de la pêche professionnelle.
Une problématique écologique majeure est le changement de la nature des fonds depuis l’arrivée de l’espèce introduite et invasive crépidule (Crepidula fornicata) : changement de substrat avec introduction de substrat dur dans une zone de substrat meuble favorable à la faune fixée comme les ascidies ; production de fèces et pseudo-fèces due à l’activité filtreuse participant à l’enrichissement des fonds en matière organique favorable aux espèces déposivores.
