La flore et la végétation du Thier du Gibet ont été décrites par DUVIGNEAUD (1983) qui observait au début des années 1980:
- une pelouse calcaire mésophile à Arrhenatherum elatius;
- une pelouse calcaire mésophile à Bromus erectus, Koeleria pyramidata, Avenula pubescens, Sanguisorba minor, Centaurea scabiosa, Ranunculus bulbosus, Ononis repens, Galium verum, Knautia arvensis, Scabiosa columbaria, etc.;
- une pelouse calcaire plus ouverte à Helianthemum nummularium subsp. nummularium, Teucrium chamaedrys, Carex caryophyllea, Thymus pulegioides, Potentilla neumanniana, Anthyllis vulneraria subsp. pseudovulneraria, etc.;
- une recolonisation préforestière à base d'Acer pseudoplatanus, Corylus avellana, Crataegus monogyna, Fraxinus excelsior, Carpinus betulus, Prunus spinosa, Ligustrum vulgare, Populus tremula, ...;
- des lisières forestières à Ligustrum vulgare avec ourlet à Origanum vulgare et Vincetoxicum hirundinaria;
- divers groupements forestiers: hêtraie calcicole, chênaie à charme calcicole, chênaie-charmaie mésophile;
- des pelouses détritiques à annuelles et orpins.
Une description plus actuelle de la végétation (état des connaissances 2010-2014) est fournie dans le dossier de demande d'agrément rédigé par l'équipe du LIFE Hélianthème au sein de Natagora (voir aussi PIROTTE, 2014). La richesse floristique est particulièrement élevée, avec pas moins de 250 espèces de plantes supérieures recensées au sein de la réserve naturelle.
Les milieux prairiaux constituent les habitats clés du Thier du Gibet, et en particulier les pelouses calcicoles qui se trouvent par endroits en mosaïque avec des éléments de prés de fauche peu amendés. Ces milieux sont ponctués de buissons et fourrés et interrompus par quelques boisements feuillus. La surface de ces pelouses s'étaient fortement amoindries au cours des trois dernières décennies, ce qui a justifié la réalisation de travaux de restauration du LIFE.
En Région wallonne, les pelouses calcicoles comptent parmi les habitats semi-naturels les plus riches du point de vue floristique. Au Thier du Gibet, on ne trouve plus actuellement que des pelouses calcaires mésophiles et méso-xérophiles appartenant à la classe des Festuco-Brometea, à l'ordre du Festuco-brometalia et à l'alliance du Mesobromion erecti.
Les pelouses les plus typiques sont dominées ici par la graminée vivace Bromus erectus, accompagnée d'un cortège très riche comportant Carex caryophyllea, Carex flacca, Festuca rubra, Koeleria pyramidata, Ajuga genevensis, Allium oleraceum, Anthyllis vulneraria, Carlina vulgaris, Centaurea scabiosa, Cirsium acaule, Galium pumilum, Gentianella germanica, Helianthemum nummularium, Linum catharticum, Medicago lupulina, Onobrychis viciifolia, Ononis repens, Ophrys apifera, Pimpinella saxifraga, Plantago media, Potentilla neumanniana, Primula veris, Ranunculus bulbosus, Sanguisorba minor, Scabiosa columbaria, Teucrium chamaedrys, Teucrium botrys, Thymus pulegioides, etc.
Très localement, s'observent des faciès plus ouverts installés sur des sols plus superficiels, avec des plages denses de Helianthemum nummularium, Teucrium chamaedrys, Teucrium botrys, mais aussi Arabidopsis thaliana, Arenaria serpyllifolia, Echium vulgare, Erophila verna, Sedum album, etc.
Des plantes d'ourlets mésophiles et thermophiles apparaissent ici et là dans le site: Aquilegia vulgaris, Inula conyzae, Orchis mascula, Silene nutans, Vincetoxicum hirundinaria, Agrimonia eupatoria, Origanum vulgare, Viola hirta, Clinopodium vulgare, ... Une autre espèce d'ourlet, Campanula persicifolia, était signalée sur le site dans les années 1980. En outre, Helleborus foetidus est absent alors que la plante est fréquente dans toute la Calestienne jusqu'à la région d'Aywaille et Sprimont.
Quelques espèces plus habituelles dans les pelouses silicicoles ou tout au moins sur des sols un peu décalcifiés sont présentes aussi ponctuellement: Agrostis capillaris, Danthonia decumbens, Genista tinctoria, Hieracium pilosella, Luzula campestris, Polygala vulgaris, ...
En condition de plateau, là ou le sol est plus profond, les pelouses comprend une série de plantes prairiales plus mésophiles, comme Achillea millefolium, Ajuga reptans, Arrhenatherum elatius, Avenula pubescens, Bellis perennis, Centaurea jacea, Cardamine pratensis, Crepis biennis, Dactylis glomerata, Daucus carota, Galium mollugo, Galium verum, Knautia arvensis, Prunella vulgaris, Lathyrus pratensis, Leontodon autumnalis, Leontodon hispidus, Trisetum flavescens, Veronica chamaedrys, Trifolium pratense, Rumex acetosa, etc.
Les prairies de fauche de fauche peu à moyennement amendées n'occupent pas de grandes surfaces homogènes au sein de la réserve et sont souvent distribuées en mosaïque avec des pelouses sèches.
Les formations les plus caractéristiques comprennent de nombreuses espèces mais d'abondance très variables: Arrhenatherum elatius (par endroits quasi monospécifique), Achillea millefolium, Ajuga reptans, Avenula pubescens, Bellis perennis, Centaurea jacea, Cardamine pratensis, Crepis biennis, Dactylis glomerata, Daucus carota, Leucanthemum vulgare, Rhinanthus minor, Taraxacum sp., Trifolium repens, Vicia cracca, Convolvulus arvensis, Galium mollugo, Galium verum, Knautia arvensis, Prunella vulgaris, Tragopogon pratensis, Poa pratensis, Poa trivialis, Lathyrus pratensis, Leontodon autumnalis, Leontodon hispidus, Trisetum flavescens, Veronica chamaedrys, Trifolium pratense, Rumex acetosa, etc.
Ces prairies de fauche peu fertilisées se font fort rares dans la région, comme partout ailleurs en Wallonie, et leur intérêt en est d'autant réhaussé.
Notons que les graminées Lolium perenne et Alopecurus pratensis sont présentes sur certaines parcelles qui furent jadis surpâturées par des chevaux.
Les importants travaux de restauration des pelouses effectués dans le cadre du projet LIFE Hélianthème en 2010 ont entrainé la création de mises à blancs où la colonisation végétale est très dynamique, surtout durant les premières années.
Ainsi, trois ans après ces travaux de déboisement, les coupes sont colonisées par: 1) des rejets ligneux de Corylus avellana, Cornus sanguinea, Quercus spp., Crataegus spp., Prunus spinosa, Fraxinus excelsior, ...; 2) de vastes plages très denses d'Agrostis capillaris et secondairement Agrostis stolonifera; 3) de nombreuses plantes pionnières et rudérales comme Cirsium vulgare, Cirsium arvense, Cirsium palustre, Conyza canadensis, Senecio spp., Sonchus spp., Lactuca serriola, Epilobium spp., Stellaria media, Bryonia dioica, Cardamine hirsuta, Alliaria petiolata, Geranium molle, Geranium robertianum, Solanum nigrum, Lamium purpureum, Glechoma hederacea, etc.; 4) des espèces de pelouses sèches provenant de la banque de graines du sol ou des pelouses voisines: Carex flacca, Campanula rotundifolia, Viola hirta, Centaurium erythraea, Anthyllis vulneraria, Arenaria serpyllifolia, ...
Les milieux liés à la dynamique forestière, soit les boisements, fourrés et haies, occupent environ 30% de la surface de la réserve.
Les fourrés sur sols neutroclines à acidoclines frais sont dominés par Prunus spinosa, Crataegus monogyna, Rosa canina, Rubus spp., Cornus sanguinea, Corylus avellana, Euonymus europaeus, ... Les fourrés thermophiles ne sont pas présents en tant que tels, les seuls arbustes typiques de cette formation signalés sur le site étant Cornus mas (un seul pied), Pyrus pyraster et Ligustrum vulgare.
La présence de Juniperus communis était indiquée historiquement mais ce conifère rare et protégé n'a plus été noté depuis longtemps.
La chênaie-charmaie subatlantique calciphile est un type de forêt peu représenté dans la réserve, où elle est en plus dans un stade assez jeune. La strate arborée est composée de Quercus robur, Carpinus betulus, Acer campestre et Tilia platyphyllos, avec une flore de sous-bois variée: Corylus avellana, Cornus sanguinea, Euonymus europaeus, Rosa arvensis, Fraxinus excelsior, Crataegus monogyna, Prunus spinosa, Clematis vitalba, Ligustrum vulgare, Primula veris, Viola hirta, Arum maculatum, Hedera helix, Neottia nidus-avis, Neottia ovata, Orchis mascula, etc.
Notons l'absence de Mercurialis perennis, pourtant caractéristique de l'habitat mais indicatrice d'une certaine ancienneté du peuplement.
La chênaie-frênaie subtatlantique neutrophile de substitution à la hêtraie, formation dominante parmi la couverture forestière de la réserve du Thier du Gibet, comporte dans la strate arborescente Quercus spp., Fraxinus excelsior, Acer pseudoplatanus, Acer platanoides, Prunus avium, Fagus sylvatica, Betula pendula, Tilia platyphyllos, et dans le sous-bois Carpinus betulus, Corylus avellana, Salix caprea, Ribes uva-crispa, Ilex aquifolium, Lonicera periclymenum, Viburnum opulus, Sambucus nigra, Ranunculus ficaria, Geum urbanum, Carex sylvatica, Polygonatum multiflorum, Poa nemoralis, Brachypodium sylvaticum, Galeopsis tetrahit, Hieracium murorum, Viola reichenbachiana, ...
S'y ajoute encore un faciès nitrophile ponctuel à Fraxinus excelsior, Sambucus nigra, Salix caprea, Urtica dioica, Galium aparine, Geum urbanum, ...
Les haies bien développées et riches en espèces se rencontrent en divers endroits et sont les témoins des anciennes pratiques agro-pastorales, lorsqu'elles étaient plantées autour des parcelles agricoles comme enclosures. Ces haies se présentent sous différentes formes et certaines existaient déjà présentes dans les années 1940! Malgré leur surface proportionnellement réduite et leur aspect linéaire, ces formations sont très riches du point de vue botanique avec près d'une centaine d'espèces, dont 23 ligneux arbustifs! Comme en beaucoup d'autres endroits, les essences de base sont Prunus spinosa et Crataegus monogyna, en mélange avec Acer campestre, Cornus mas, Euonymus europaeus, Ligustrum vulgare, Pyrus pyraster, Malus sylvestris, Ribes uva-crispa, Rosa canina, etc.
Si la flore du Thier du Gibet demeure d'un grand intérêt et comporte divers éléments patrimoniaux, nombre d'espèces historiquement signalées du site ou de ses alentours ont disparu, parfois depuis plus d'un siècle. C'est le cas de Botrychium lunaria (dernière mention 1947 - J. Bouquette), Carex montana (idem), Minuartia verna (idem), Orobanche purpurea (1871 - A. De Vos et L. Bodson), Antennaria dioica (idem), Polygala comosa (idem), Helleborus foetidus (idem), Juniperus communis (idem), Anacamptis morio (1984 - J.-L. Gathoye), Orchis anthropophora (idem), etc.
En revanche, certaines espèces remarquables ont été revues après les travaux de restauration, comme la gentiane d'Allemagne (Gentianella germanica) retrouvée en 2013 et la sauge des prés (Salvia pratensis) dont la mention précédente datait du 19ème siècle!
Malgré sa faible superficie, le Thier du Gibet est un refuge pour une faune variée et de grand intérêt, mais jusqu'ici peu de groupes taxonomiques ont fait l'objet d'inventaires détaillés. Une synthèse des données existantes jusqu'en 2014 a été réalisée dans le cadre de la demande d'agrément de la nouvelle réserve naturelle Natagora.
L'avifaune est représentée par une trentaine d'espèces, essentiellement des passereaux, dont seulement 21 sont considérées comme nicheuses sur le site et ses environs immédiats. Aucun élément remarquable n'est signalé, mais soulignons tout de même le cantonnement d'espèces moins communes ou en régression, comme le bruant jaune (Emberiza citrinella), la fauvette babillarde (Sylvia curruca), le pouillot fitis (Phylloscopus trochilus), ...
Les rapaces les plus régulièrement notés sont le milan royal (Milvus milvus), le faucon crécerelle (Falco tinnunculus) et l'épervier d'Europe (Accipiter nisus), qui exploitent le site comme zone de chasse.
Les Lépidoptères rhopalocères ont été inventoriés par ERTZ (2001) qui mentionne 27 espèces dont le grand nacré (Argynnis aglaja), le collier de corail (Aricia agestis), l'argus vert (Callophrys rubi), le point de Hongrie (Erynnis tages), le petit nacré (Issoria lathonia), le demi-deuil (Melanargia galathea), le roussâtre (Spialia sertorius), ...
Les observations ultérieures font état d'un total de 35 espèces mais certaines espèces peu communes ont peut-être disparu, comme le point de Hongrie (Erynnis tages) et le grand nacré (Argynnis aglaja) non revus depuis 2001, et l'argus frêle (Cupido minimus) qui ne s'est plus laissé voir après 2003.
En attendant un inventaire significatif des Coléoptères, signalons qu'il existe quelques dizaines d'observations sur les portails naturalistes (comme Observations.be), la plupart portant sur des espèces répandues, mais rappelons une mention historique de Lucanus cervus, le fameux lucane cerf-volant, datant de 1939, ainsi que l'observation du beau bupreste Anthaxia salicis sur les piquets de chênes par PETIT (1983).
QUOILIN et al. (2007) mentionnent la présence de 18 espèces d'Hétéroptères, la plupart communes à très communes en Région wallonne: Aelia acuminata, Atractotomus mali, Carpocoris purpureipennis, Coriomeris denticulatus, Drymus brunneus, Himacerus apterus, Kleidocerys resedae, Peribalus strictus (= Holcostethus vernalis), Leptopterna dolabrata, Leptopterna ferrugata, Lygus adspersus, Megaloceroea recticornis, Myrmus miriformis, Phylus coryli, Phylus melanocephalus, Phytocoris varipes, Stenodema calcarata, Stenotus binotatus.
Les Orthoptères ne comptent que 10 espèces, la plupart communes et habituelles dans ce type de contexte. Un premier inventaire est fourni par WALRAVENS & DETHIER (2008) sur base d'observations réalisées essentiellement durant la saison 2003; les cinq espèces alors relevées sont le criquet des pâtures (Chorthippus parallelus), le sténobothre ligné (Stenobothrus lineatus), le criquet à ailes bleues (Oedipoda caerulescens), la grande sauterelle verte (Tettigonia viridissima) et le phanéroptère commun (Phaneroptera falcata).
Cinq autres espèces ont été ajoutées par la suite à savoir le criquet mélodieux (Chorthippus biguttulus), le criquet des clairières (Chrysochraon dispar), la sauterelle ponctuée (Leptophyes punctatissima), la decticelle des ronces (Pholidoptera griseoaptera) et la decticelle bicolore (Metrioptera bicolor).
Les Hyménoptères n'ont pas encore été étudiés de façon exhaustive et seuls quelques groupes ont fait l'objet d'observations récentes. C'est le cas des fourmis, inventoriées par le groupe de travail Fourmiwalbru (P. Wegnez et al.) en 2009, avec 15 espèces identifiées dont Myrmica rugulosa, peu commun en Région wallonne, Myrmica sabuleti, Myrmica schencki, Formica rufibarbis, Lasius alienus, ...