La Riserva si estende nell’estremo orientale della pianura padana e comprende l’ultima parte del settore fluviale di alta pianura, caratterizzato da alluvioni ghiaiose, e i settori di bassa pianura con suoli prevalentemente limosi, sede delle vaste bonifiche del ‘900. In questo tratto sono ancora presenti alcuni residui di bosco golenale e corsi d’acqua canalizzati di risorgiva. Nella parte più meridionale dell’area si trova l’intero ambito di foce, ancora in buona parte palustre, caratterizzato dalle alluvioni argillose salmastre e salse (di golena, barena e velma) e dai depositi sabbiosi della barra di foce che emergono con alcuni isolotti.
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A partire dagli anni ’90, nell’area denominata Isola della Cona, sono stati effettuati una serie di interventi che hanno portato alla creazione di una palude temporanea d’acqua dolce, denominata “il Ripristino”. Questi interventi, assieme all’istituzione della Riserva Naturale della Foce dell’Isonzo nel 1996 e il varo di un programma di ricostruzione delle infrastrutture e di ulteriori rinaturazioni, hanno incrementato notevolmente il numero delle specie legate agli ambienti umidi ed in particolare l’avifauna per la quale si segnala la presenza di oltre 300 specie di uccelli fra migratori, svernanti, estivanti e stazionari.
La grande eterogeneità ambientale, l’ubicazione in un punto di convergenza di differenti aree biogeografiche si riflettono nella presenza di comunità animali complesse ed articolate. Per quanto riguarda l’avifauna la Riserva ospita ingenti numeri di Anseriformi svernanti, tra cui il Fischione, l’Alzavola, l’Oca lombardella; in periodo riproduttivo sono presenti il Cavaliere d’Italia, il Falco di Palude, il Gruccione, il Fraticello, l’Edredone e la Beccaccia di mare. Per l’erpetofauna si segnalano la Testuggine palustre e la Rana di Lataste e tra i pesci il Nono ed il raro Storione cobice.
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Dal punto di vista botanico, l’area della foce dell’Isonzo è rilevante soprattutto per la presenza di numerosi habitat palustri, d’acqua salata, salmastra e dolce. Tipiche alcune specie alofile (“amanti” del sale) come: Juncus maritimus, Limonium narbonense, Salicornia fruticosa, Salicornia veneta, Salsola tragus, Suaeda maritima, Spergularia media, Bolboschoenus maritimus, ecc. L’area dei ripristini è caratterizzata dalla presenza di specie anfibie ed acquatiche rare come Potamogeton polygonifolius, Nymphoides peltata. Più a nord, lungo l’Isonzo sono presenti altri habitat d’acqua dolce: lembi di prato umido e poi magredile dall’elevata biodiversità floristica, boscaglie di salici di greto e boschi golenali. Altri ambienti importanti sono i piccoli canali d’acqua dolce di risorgiva che presentano una elevata diversità nella flora sia acquatica che anfibia.
In Riserva, una parte consistente degli habitat prativi viene gestita mediante il pascolo utilizzando cavalli di razza Camargue affiancati talora da bovini in periodo estivo.
A confermare il valore naturalistico di questa zona, per l’area Natura 2000 che si sovrappone alla gran parte alla Riserva Naturale, si registrano 20 habitat di interesse comunitario, due entità vegetali vascolari (tra le circa 650 presenti) comprese nell’Allegato I della direttiva “Habitat” (Gladiolus palustris e Salicornia veneta, specie prioritaria), 20 entità faunistiche (tra invertebrati, pesci, anfibi, rettili e mammiferi) inserite nell’Allegato II della medesima Direttiva e 98 specie di uccelli comprese nell’Allegato I della Direttiva “Uccelli”.