De Zwarte Beek is een typische laaglandbeek. De nagenoeg onverstoorde vallei wordt gekenmerkt door een afwisseling van graslanden, bospercelen, heide- en veenrelicten en vormt het biotoop voor enkele zeldzame planten- en diersoorten. Het landschap ten noordoosten van Koersel, omvat een deel van de middenloop van de Zwarte Beek en heeft een oppervlakte van circa 135 hectare.

Fysische geografie

Topografie

De Zwarte Beek ontspringt op het Kempens Plateau tussen Hechtel en Houthalen-Helchteren op een hoogte van 70 meter +TAW en stroomt zowel door het hoger gelegen Kempens Plateau als het Heuvelland van Lummen. De beek mondt bij Diest uit in de Demer op een hoogte van 20 meter +TAW en heeft een lengte van iets meer dan 30 kilometer. De hoogste reliëfs in de beekvallei worden gevormd door de afvalbergen van de vroegere steenkoolmijnen in Beringen en Heusden-Zolder. Bij de westelijke plateaurand bevindt zich een overgangszone tussen het Kempens Plateau en het Heuvelland: het Pediment van Diepenbeek-Beringen. De westelijke plateaurand is sterk doorsneden door valleien die zich, zoals de vallei van de Zwarte Beek, loodrecht op de plateaurand ontwikkeld hebben.

Het landschap heeft een belangrijke wetenschappelijke waarde door de ligging op de rand van het Kempens Plateau. Dergelijk overgangsgebied wordt gekenmerkt door een eigen dynamiek en is bijgevolg in geografisch opzicht belangrijk. Het voorkomen van verschillende reliëfelementen en gradiënten zijn de basis voor een grote landschappelijke verscheidenheid. In de omgeving van de Zwarte Beekvallei leveren de afwisseling van ruigtes, graslanden, struwelen, beekbegeleidende broekbossen en de overgangen naar heidevelden, stuifduinen en vennen een schat aan zeldzame soortenrijkdom op. Plaatselijk komt veen voor. Deze afwisseling zorgt eveneens voor een hoge esthetische waarde.

Geomorfologie en bodem

De Formatie van Diest vormt binnen het beschermde landschap het tertiair substraat. Tijdens de Mindel ijstijd werd op deze tertiaire laag een laag grind afgezet, het zogenaamde Maasgrind, dat dagzoomt in de omgeving van enkele ontgraven vennen. De dekzanden aan de oppervlakte, waaruit de huidige bodems zich ontwikkeld hebben, werden afgezet tijdens de laatste ijstijd, het Würm/Weichseliaan.

Toen na de ijstijden de zeespiegel rees, wat gepaard ging met een stijging van het grondwater, ontstonden een aantal vennen op plaatsen waar door uitloging van humus en ijzer een podzol met ondoorlaatbare oerbank gevormd werd. Vennen kwamen eveneens tot stand in de ondiepe uitwaaiingsvlakten die door verstuiving gevormd werden. De uitwaaiingsvlakten en de duinen, waarvan sommigen paraboolvormig zijn en de meeste een podzolbodem bezitten, strekken zich voornamelijk uit in zuidwest-noordoostelijke richting.

De eveneens zuidwest-noordoost gerichte valleidepressie van de Zwarte Beek is asymmetrisch van vorm. De noordhelling is steil, de zuidhelling zacht glooiend. Deze asymmetrie zou te wijten zijn aan de expositie van de dalflanken ten opzichte van de zonnestraling. Gedurende de ijstijden trad aan de noordhelling weinig of geen vorstwerking op, terwijl dit proces aan de schaduwzijde van de vallei wel kon plaatsvinden. Ten gevolge van het sterk meanderen en het regelmatig buiten haar oevers treden van de Zwarte Beek ontstonden oeverwallen en had veenvorming plaats.

De bodemkaart toont duidelijk een bandvormig geheel, gaande van veen (valleivlakte) over licht zandig leem en lemig zand (voornamelijk aan de rand van de beek- en valleidepressie) naar de dekzanden hogerop (Koerselse heide en militair domein).

Cultuurhistorisch landschap

De uitgestrekte heidevlakte tussen Koersel, Hechtel en Helchteren werd van oudsher door de mens ontgonnen. Schaapskudden hielden gedurende vele eeuwen de heide in stand doordat zij de boomopslag opvraten. De landbouwers staken heideplaggen af die ze opstapelden in hun potstallen om ze later als bemesting voor de akkers te gebruiken. Van heidestruiken en het berkenrijs werden bezems gemaakt, terwijl het resterende bos voor hakhout werd aangewend. Op de zogenaamde “katers” werd turf gestoken voor eigen gebruik of verkoop. Omdat de heide zijn economische betekenis geleidelijk aan verloor, werden vanaf de tweede helft van de 19de eeuw massaal naaldbomen aangeplant, waarvan de houtopbrengst in de opkomende steenkoolnijverheid werd aangewend. Slechts een klein deel van de droge en zandige gronden werd in cultuur gebracht.

De kabinetskaart van de Ferraris (1770-1778) toont Koersel als een deel van het Hertogdom Brabant. De Zwarte Beek, aangeduid als “Maelbeeck”, heeft een natuurlijke loop met meanders en wordt omgeven door een systeem met talrijke sloten of greppels, vermoedelijk bedoeld voor de bevloeiing van de valleibodems. Deze greppels zouden maximaal 70 centimeter breed geweest zijn. Het grootste deel van de vallei bestaat uit moerassig grasland, omgeven door heide en enkele naaldboomaanplanten.

Op een kaart van het Dépôt de la Guerre van circa 1850 is duidelijk te zien dat de Zwarte Beek toen een natuurlijke loop had met meandering. Het grootste deel van de vallei wordt op deze kaart ingetekend als “prés”, gronden in gebruik als hooi- of weiland. Bos komt geconcentreerd voor net buiten de vallei. Aan de zuidrand bestaat het bos uit “sapins”, een omschrijving die moet gezien worden als een verzameling naaldbomen. Vanaf het midden van de 19de eeuw werd in de Limburgse Kempen vooral grove den (Pinus sylvestris) aangeplant. Langs de Zwarte Beek is een smalle strook bebost: niet alleen op de noordelijke flank van de vallei maar ook tussen de beek en de graslanden. Sporen van turfuitbating worden op de kaart niet weergegeven, hoewel het winnen van turf in de vallei algemeen voorkwam bij het begin van de 20ste eeuw.

Omstreeks 1960 werd het gebied nagenoeg volledig door landbouw verlaten. Op enkele akkers na verschenen er broekbossen, wilgenstruwelen, populierenplantages (enkel in het uiterste westen van het beschermde gebied) en natte ruigten. De smalle middenloop wordt als natuurgebied beheerd door de federale overheid (Militair Domein) en Natuurpunt. Bij het beheer werd een deel van de wilgenstruwelen terug omgezet naar moeras of nat grasland.

Het landschap is van historisch belang: eeuwenlang hield hier een gevarieerd cultuurlandschap stand. Het vormde een onmisbaar onderdeel van de toenmalige landbouweconomie. Tussen Hechtel en Koersel bleef een gaaf deel van het beekdallandschap bewaard.

Flora

Onderstaande beschrijving van de aanwezige plantensoorten is gebaseerd op een inventarisatie ten tijde van de bescherming in 1987.

Heidevegetaties komen, in zoverre aangeplante naaldbomen en opslag van loofhout het terrein niet bedekken, op de droge, zandige bodems voor. Naar gelang de vochtigheidsgraad en de mineraalrijkdom werden (op het moment van de bescherming) volgende heidegezelschappen aangetroffen:

• het Calluna-gezelschap (droog) is arm aan hogere plantensoorten. Vaak is de Calluna vulgaris de enige hogere plant, soms vergezeld van klein warkruid Cuscuta epithymum, en wat opslag van loofhout of vliegden. Enkele mos- en korstmossen treden vaak op, onder andere rendiermossen, bekermossen en het IJslands korstmos (Cetraria islandica). Waar de bodem wat rijker is aan mineralen treedt een rijkere variant van het Calluna-gezelschap op met onder andere kruipbrem (Genista pilosa), tandjesgras (Sieglingia decumbens), schapengras (Festuca ovina) en pilzegge (Carex pilulifera).
• het Calluna-Erica gezelschap (tamelijk vochtig) wordt gekenmerkt door het voorkomen van dophei (Erica tetralix), pijpenstrootje (Molinia caerulea) en veenbies (Scirpus cespitosus).
• het Erica-gezelschap (vochtig tot drassig) komt voor op de oevers van vennen of in komvormige laagten die niet diep genoeg zijn om een ven te bevatten. De vegetatie bestaat voornamelijk uit dophei (Erica tetralix), pijpenstrootje (Molinia caerulea), veenbies (Scirpus cespitosus), heidekartelblad (Pedicularis sylvatica), veenpluis (Eriophorum angustifolium), witte snavelbies (Rhynchospora alba), bruine snavelbies (Rynchospora fusca), kleine zonnedauw (Drosera intermedia), ronde zonnedauw (Drosera rotundifolia), klokjesgentiaan (Gentiana pneumonanthe), zegge (Carex) en Sphagnum-soorten.

De grootste vochtige heidegedeelten zijn echter verdwenen, deels door ontgraving, deels door een gevoelige daling van het grondwaterpeil. Bij een ven komt nog typische hoogveenvegetatie voor met onder andere lavendelhei (Andromeda polifolia), veenbes (Oxycoccus palustris), witte snavelbies (Rhynchospora alba), dophei (Erica tetralix) en allerlei Sphagnum-soorten. De massale groei van beenbreek (Narthecium ossifragum) is bijzonder opvallend. Interessant is ook het hoogveen, gelegen in de vallei, ter hoogte van Spiekelspade, waarin een merkwaardige gradiëntsituatie voorkomt, gaande van een kwelmoeras met als karakteriserende soorten veenpluis (Eriophorum angustifolium), beenbreek (Narthecium ossifragum) en veldrus (Juncus acutoflorus) over een veenmosrijk moerasbos naar een vochtige, orchideeënrijke heide met jeneverbes (Juniperus communis) en als begeleidende soorten klokjesgentiaan (Gentiana pneumonanthe), heideorchis (Orchis maculata subsp. elodes), welriekende nachtorchis (Plantathera bifolia), kleine en ronde zonnedauw (Drosera intermedia en Drosere rotundifolia) en enkele Sphagnum-soorten.

Droge, verwildere cultuurgraslanden komen voor op de valleihellingen, terwijl de drassige, verwilderde cultuurgraslanden zich in de alluviale vlakte bevinden. Deze graslanden ondergingen een toenemende verruiging met neiging tot bos- en struweelvorming omwille van het wegvallen van het bodemgebruik. Deze verruiging komt tot uiting door het optreden van soorten als riet (Phragmites communis), pitrus (Juncus effusus), engelwortel (Angelica sylvestris), kale jonker (Cirsium palustre), wolfspoot (Lycopus europaeus) en kattenstaart ( Lythrum salicaria).

Op de schaarse roggenakkers is de Teesdalio nudicalis-Arnoseridetum minimae associatie aanwezig. De gemeenschap die vroeger zo typisch was voor de arme bodems van de Kempen is grotendeels verdwenen of komt door een sterkere bemesting en het gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen niet meer in zuivere vorm voor.

Binnen de stuifzandgebieden kunnen verschillende successiestadia onderscheiden worden. Waar nog open, stuivend zand voorkomt bestaat de pioniersbegroeiing uit buntgras (Corynephorus canescens) en op sommige plaatsen uit zandzegge (Carex arenaria). Later verschijnen ruig haarmos (Polytrichum piliferum), rendiermossen, bekermossen, kraakloof (Cornicularia aculeata) en grote hoeveelheden IJslands korstmos (Cetraris islandica). In een volgend stadium verschijnen struisgras (Agrostis canina subsp. montana), schapengras (Festuca ovina), heidespurrie (Spergula morisonii), vroeghaver (Aira praecox), vogelpootje (Prnithopus perpusillus), klein tasjeskruid (Teesdalia nudicaulis) en veelkleurig vergeet-mij-nietje (Myosotis discolor). Ten slotte doen struikhei (Calluna vulgaris), ruwe berk (Betula pendula), den (Pinus), zomereik (Quercus robur) en Amerikaanse vogelkers (Prunus serotina) hun intrede. Grotere vroegere stuifzandgebieden werden met naaldhout bebost.

Het bovenstrooms gedeelte van de Zwarte Beek wordt omzoomd door een moerasbos, behorend tot de orde van het sporken-wilgenstruweel. In de lage kommen komen plaatselijk elzenbroekbossen van het zure veenmosrijke type voor. De weinige elzenbossen die stroomafwaarts worden aangetroffen behoren eerder tot de beukenorde en vormen het ruigte-elzenbos. Daar treedt een goed ontwikkelde, hoge kruidlaag op, die uit allerlei ruigtekruiden bestaat. Stroomafwaarts neemt de voedselrijkdom toe, met de aanwezigheid van de ondergroei van de rijkere bossen, zoals lelietje-van-dalen (Convallaria majalis), dalkruid (Maianthum bifolium) en veelbloemige salomonszegel (Polygonatum multiflorum). Plaatselijk komen de voor de Kempen zeldzame gele dovenetel (Lamium galeobolon) en muskuskruid (Adoxa moschatellina) voor.

De beekbegeleidende bosvegetatie vertoont bijgevolg een waardevolle, biologische gradiëntontwikkeling in voedselrijkdom, gaande van oligotroof naar mesotroof en eutroof, samenhangend met de topografie en de al dan niet verrijkende invloed van het beekwater. In enkele bosgebieden is de bodem vrijwel kaal. Op het gele of witachtige zand komen allerlei kortsmossen voor, vooral het IJslands kortsmos (Cetraria islandica). Vroeger kwamen hier veel jeneverbessen (Juniperus) voor. Deze hebben voor de aangeplante dennen moeten wijken. De grote wolfsklauw (Lycopodium clavatum), die vroeger in enkele bosgedeelten veelvuldig voorkwam, wordt nu nog slechts aan enkele randen aangetroffen. Enkele boscomplexen zijn bijzonder rijk aan bladmossen. Daar werden zeer zeldzame soorten aangetroffen als baardlevermos (Barbilophozia barbata), struisveermos (Ptilium crista castrensis) en geelsteeltje (Orthodontum lineare). In de bossen komen de volgende zeldzame paddenstoelen voor: grote sponszwam (Sparassis crispa), gepeperde melkzwam (Lactarius piperatus), kleine stinkzwam (Mutinus caninus) en viltige maggizwam (Lactarius helvus). Het grootste deel van de naaldbossen vertoont een ondergroei van stekelvarens en bramen. Op sommige plaatsen komen bosbes (Vaccinum myrtillus) en rode bosbes (Vaccinium vitis-ideae) voor. De opslag van lijsterbes (Sorbus aucuparia), Amerikaanse eik (Quercus rubra) en Amerikaanse vogelkers (Prunus serotina) is vrij opvallend. Waar de bosbodem nog rijker is wordt een ondergroei van valse salie (Teucrium scorodonia), breedbladige wespenorchis (Epipactis helleborine), wilde kamperfoelie (Lonicera periclymenum), eikvaren (Polypodium vulgare), guldenroede (Soliago virgaurea) en dalkruid (Maianthemum bifolium) aangetroffen. In de vallei van de Zwarte Beek bestaat de ondergroei van de bossen vaak uit adelaarsvaren (Pteridium aquilinum). Ook geschubde mannetjesvaren (Dryopteris tavellii) werd op enkele plaatsen aangetroffen.

In de vallei van de Zwarte Beek komen percelen voor die opgebouwd zijn uit afgestorven organisch materiaal. Het zijn mesotrofe venen afkomstig van zegge- en rietvegetaties. Op percelen met slechte waterhuishouding is de veenvorming nog actief, in de gedraineerde delen heeft de veenvorming een stationair groeistadium bereikt en zorgt enkel de kruidlaag nog voor een beperkte veentoename. Recent onderzoek uit 2010 toonde aan dat stroomopwaarts van de Nieuwendijk, de verbindingsweg tussen Koersel, Koersel-Stal en Leopoldsburg, zich een veenlaag, ontstaan tijdens het laatglaciaal en het holoceen, bevindt. Op verschillende plaatsen zijn sporen van turfwinning aangetroffen, meestal beperkt tot de bovenste 2 meter.

Een recentere inventarisatie in 2010 toont aan dat de vegetatie in de smalle middenloop bestaat uit een afwisseling van broekbossen, wilgenstruwelen, rietvelden, hooilanden, natte ruigten, kleine waterpartijen, extensief begraasde weiden en enkele heidepercelen. Omwille van het weinig verstoorde ecosysteem van de vallei vormt de vallei van de Zwarte Beek een natuurgebied met een internationale betekenis.

Fauna

Ten tijde van de bescherming werd een inventarisatie van de aanwezige plantensoorten opgesteld. Hierbij werden volgende waarnemingen genoteerd.

• De Zwarte Beek bevat zeer zuiver, helder water. Hoewel in zulke snelstromende waterecosystemen als de Zwarte Beek niet veel organismen gedijen, getuigt de aanwezigheid van de beekprik (Petromyzon planeri), een zeldzame soort in België, van de hogere zuiverheidsgraad van het water. Uitzonderlijke, bedreigde libellensoorten als gewone bronlibel, beekoeverlibel en bosbeekjuffer worden eveneens aangetroffen in de beekvallei.
• Ten tijde van de bescherming werden in het beschermde gebied zestien zoogdiersoorten waargenomen. Opvallende verschijningen hierbij zijn ree, vos, bunzing en in minder mate eekhoorn, haas, wezel en hermelijn. Hazelworm, gladde slang en levendbarende hagedis zijn belangrijke fauna-elementen voor de taxonomische groep van de reptilia. De aanwezigheid van de duinhagedis wordt vermoed door het voorkomen van de gladde slang die de soort predateert, naast het voorkomen van een geschikt biotoop van korte heidevegetatie.
• Een achttal soorten amfibieën zijn gekend voor dit gebied, met de boom- en heikikker en de rugstreeppad als waardevolle en (zeer) zeldzame soorten. De andere soorten zijn algemeen te noemen, onder meer wegens hun groot verspreidingspotentieel. Toch dient gewezen te worden op de aanwezigheid van de bruine en groene kikker, twee soorten waarvan het aantal op het moment van de bescherming sterk in aantal verminderd was.
• Door de grote landschappelijke differentiatie, de uitgestrektheid van het gebied en de relatief rustige omgeving kunnen tal van vogelsoorten hier gunstige levensomstandigheden vinden. In totaal werden voor dit gebied in de jaren 1960-1980 107 broedvogelsoorten opgetekend, één van de hoogst mogelijke waarden voor België. Enkele soorten zijn van uitzonderlijk belang, bijvoorbeeld de duinpieper en de klapekster. Andere zeldzame en/of talrijk voorkomende broedvogels zijn de korhoen, buizerd, wulp, boomleeuwerik, wintertaling, watersnip, grauwe klauwier, waterral, blauwborst, sprinkhaanrietzanger, zwarte specht, ransuil, torenvalk, boomvalk, sperwer, nachtegaal, ijsvogel, nachtzwaluw, kokmeeuw, fluiter, kuifleeuwerik en tapuit. Enkele zeldzame en toevallige broedvogels zijn onder meer nog slobeend, pijlstaarteend, bruine kiekendief en kwartel. Het is evident dat bij een zo hoog aantal broedvogels in verhouding een groot aantal doortrekkers en wintergasten verwacht mag worden. Van begin maart tot begin mei is het bovenstrooms gedeelte van de Zwarte Beek een trekpleister van eendensoorten en steltlopers. Bijzonder opvallend is ook de doortrek van enkele roofvogelsoorten. Recent onderzoek toonde aan dat de aangetroffen populatie van watersnip ongeveer de helft van de populatie in Vlaanderen inneemt.