S'étendant sur une superficie d'une vingtaine d'hectares, le site de Marie-Mouchon comprend un tronçon de la vallée du ruisseau des Cresses, en aval d'un chapelet d'étangs, ainsi que le vallon d'un petit ru affluent, le ruisseau du Fond des Buses. On y rencontre des prairies de fauche à l'abandon, des mares, des fourrés de saules, des massifs d'épineux et un boisement secondaire. L'étude de la végétation a été brièvement esquissée dans le cadre d'un avis site datant de 2000 et portant sur la création d'une réserve naturelle domaniale (L.-M. DELESCAILLE). L'historique de l'évolution de la végétation est résumé par HANSE (2010).
Le site héberge une flore particulièrement intéressante et variée. Un relevé botanique exhaustif effectué au début juillet 2001 par J. SAINTENOY-SIMON, J. DUVIGNEAUD et P. HANSE, a ainsi permis de recenser au moins 118 espèces végétales différentes. Cette étude a été complétée trois ans plus tard par un inventaire des bryophytes fin mars 2004 par A. et O. SOTIAUX, qui ont identifié 63 mousses et 9 hépatiques.
Les prairies de fauche mésotrophes, humides à marécageuses, comportent des éléments du Calthion, du bas-marais et de l'Arrhenatherion, formations devenues très rares dans le Condroz. On y observe une population de Dactylorhiza majalis ainsi que Platanthera chlorantha, Scirpus sylvaticus, Filipendula ulmaria, Caltha palustris, Lychnis flos-cuculi, Valeriana dioica, Scorzonera humilis, Juncus acutiflorus, Viola palustris, Carex nigra, Carex disticha, Carex panicea, Succisa pratensis, Epilobium palustre, etc.
Les mares, les berges du ruisselet ainsi que les zones de suintements sont occupées par Alisma plantago-aquatica, Callitriche platycarpa, Caltha palustris, Carex vesicaria, Lycopus europaeus, Phalaris arundinacea, Potamogeton natans, Ranunculus flammula, Scutellaria galericulata, Sparganium emersum, Veronica beccabunga, Veronica scutellata, etc.
Par endroits des massifs de Salix aurita se développent en une saussaie marécageuse. Bien que pauvre en phanérogames, ce biotope renferme toutefois une bryoflore remarquable comme l'a montré le relevé d'A. et O. SOTIAUX. Sous les saules, ils y ont noté une espèce acidiphile dominante, Calliergonella cuspidata, plusieurs espèces peu banales, Plagiomnium elatum, Climacium dendroides, Calliergon cordifolium ainsi que d'autres hygrophiles plus fréquentes comme Cirriphyllum piliferum, Brachythecium rivulare, Rhizomnium punctatum, Plagiomnium undulatum. L'épiphytisme sur les branches et troncs des saules est riche avec notamment Orthotrichum pulchellum, Orthotrichum stramineum, Orthotrichum lyellii, Sanionia uncinata, Platygyrium repens, Ulota crispa, Ulota bruchii, Frullania dilatata, Radula complanata, ...
Les nombreux sureaux (Sambucus nigra essentiellement) colonisant le vallon du Fond des Buses portent également un cortège très intéressant de mousses et d'hépatiques : Orthotrichum affine, Orthotrichum obtusifolium, Orthotrichum striatum, Cryphaea heteromalla, ...
Sur les plateaux, on note des prairies de fauche mésophiles richement fleuries comportant Leucanthemum vulgare en abondance, Malva moschata, Holcus lanatus, Dactylis glomerata, Cirsium arvense, Lathyrus pratensis, Heracleum sphondylium, Rumex acetosa, Ranunculus acris, Ranunculus bulbosus, Trifolium repens, Trifolium pratense ainsi que son rare parasite Orobanche minor, Cardamine pratensis, Anthoxanthum odoratum, etc. Ces prairies sont bordées de haies variées et de fourrés composés surtout de Crataegus monogyna, Prunus spinosa, Cytisus scoparius (accompagné de son parasite Orobanche rapum-genistae).
Des pelouses silicicoles fragmentaires subsistent sur les versants schisteux secs exposés au sud, en bordure des massifs arbustifs et dans les layons entretenus pour la chasse. Rumex acetosella, Festuca filiformis, Myosotis discolor, Scleranthus annuus, Aphanes arvensis en constituent les principales composantes, avec les mousses Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Hypnum jutlandicum, Dicranella heteromalla, Pohlia nutans, etc.
Dans la chênaie acidiphile on rencontre, selon les endroits, Orchis mascula, Convallaria majalis, Viola riviniana, Lonicera periclymenum, Brachypodium sylvaticum, Epipactis helleborine, Deschampsia flexuosa, notamment.
La restauration des prairies humides alluviales, à partir de 1998, d'abord par fauche annuelle en rotation, ensuite par pâturage bovin, a entrainé divers effets positifs sur la flore et la végétation du site. HANSE (2010) illustre en particulier le cas de l'orchis à larges feuilles (Dactylorhiza majalis) qui était représenté en 1999 par moins d'une centaine de plantes alors que 7 ans plus tard on en dénombrait 835 pieds !
La faune locale fait l'objet d'inventaires réguliers depuis le milieu des années 2000, en particulier en ce qui concerne les oiseaux, l'herpétofaune et certains groupes d'insectes (Odonates, Lépidoptères).
Parmi les vertébrés, pas moins de 7 espèces d'amphibiens et 2 espèces de reptiles fréquente la zone. La pie-grièche écorcheur (Lanius collurio) est notée comme nicheuse depuis plusieurs années, de même que le bruant jaune (Emberiza citrinella) et la tourterelle des bois (Streptopelia turtur). La cigogne noire (Ciconia nigra) explore régulièrement les abords du ruisseau et des mares à la recherche de proies, depuis au moins 2004.
Marie-Mouchon accueille la présence d'au moins 47 espèces de Lépidoptères rhopalocères, une telle diversité devenant exceptionnelle dans le Condroz. Plusieurs élements vulnérables ou menacés à l'échelle de la Wallonie méritent d'être "épinglés" comme Boloria euphrosyne (lequel n'a cependant plus été observé récemment), Boloria selene, Argynnis adippe, Melitaea diamina, Satyrium pruni, ... Certaines de ces espèces y montrent depuis quelques années des densités assez remarquables, ce qui est le signe d'une amélioration de la qualité de leurs milieux de reproduction (prairies humides pour Boloria selene et Melitaea diamina).
Les odonates, avec une petite dizaine d'espèces recensées, semblent moins diversifiées malgré la présence de quelques points d'eau et aussi d'étangs à proximité.
D'autres insectes peu communs ont été observés sur le site au cours des dernières années. Mentionnons en particulier Coccinella hieroglyphica, une coccinelle rare et menacée. Bien qu'on la trouve habituellement dans les landes à bruyères, cette espèce peut également se rencontrer dans les zones humides, en particulier sur la reine des prés où elle semble se repaître des larves de chrysomèles. Elle bénéficie actuellement d'une protection légale sur le territoire wallon.