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Le Cesine rappresentano nel panorama delle Oasi WWF un eccezionale mosaico di habitat caratterizzato da un'impressionante e complessa biodiversità.
La superficie boscata è fondamentalmente rappresentata da pineta a pino d'Aleppo (Pinus alepensis ) e pino domestico (Pinus pinea), essenze impiantate nell'area come frangivento preparatorie all'avvento della vegetazione tipica della macchia, non mancano esemplari di cipresso (Cupressus sempervirens), pino delle canarie (Pinus Canariensis) e pino marittimo (Pinus maritimus).
Suggestive foreste a Leccio (Quercus ilex) caratterizzano la zona nord della riserva, tali specie vegetali spesso si alternano con querce vallonee (Quercus macrolepis).
Notevolmente interessante è considerare la macchia mediterranea nei vari stadi sviluppo a vegetazione bassa con Cisti (Cistus incanus, C. salvifolius, C. monspeliensis), santoreggia pugliese (Satureja cuneifolia) presente in Italia solo in Puglia e Calabria, timo (Tymus capitatus), rosmarino (Rosmarinus officinalis), e la particolare erica pugliese (Erica forskalii) individuata in Italia solo in Puglia e Sicilia, vaste sono le zone in cui rigogliosi crescono arbusti spontanei quali mirto (Myrtus communis), lentisco (Pistacia lentiscus), fillirea (Phyllirea ssp.), alaterno (Rhamnus alaternus), ligustro (Ligustrum vulgare) e quercia spinosa (Quercus calliprinos).
Le paludi rappresentano gli habitat che caratterizzano l'area, residui di antiche paludi d'acqua dolce spuntano qua e la tra macchia e foresta, la vegetazione prevalente in questi siti è il canneto a cannuccia di palude (Phragmytes australis) con enormi aree di falasceta (Cladium mariscus).
Trovano dimora negli habitat della riserva numerose specie di orchidee spontanee che nel periodo primaverile arricchiscono di forme e colori il già suggestivo paesaggio delle Cesine, fiori che somigliano ad insetti le Ophrys (O. bombyliflora, O. lutea, O. lutea minor, O. fuciflora, O. candica, O. sphegodes, O. incubacea, O. apulica, O. bertolinii, O. tenthredinifera, O. garganica, O. apifera), fiori che diventano dei comodi giacigli notturni le Serapias (S. lingua, S. parviflora, S. vomeracea, S. bergonii, S. politisii), fiori con forti poteri odorosi attrattivi per gli insetti le Orchis (O. palustris, O. laxiflora, O. coriophora var. fragrans, O. morio, O. papilionacea), altre orchidee dalle forme, dai colori e dai profumi straordinari quali: Limodorum abortivum, Anacamptis pyramidalis, Epipactis microphylla.
Di notevole pregio naturalistico, ed habitat principe a Le Cesine, è la laguna costiera, vegetazione sommersa li caratterizza (Ruppia cirrosa), (Potamogeton pectinatus).
Ognuno di questi habitat ospita varietà particolari e molto spesso rare ed a forte rischio di estinzione nel territorio pugliese o italiano, tali piante fanno parte di liste rosse.
Lista rossa regionale:
Agnocastro (Vitex agnus castus)
Ipocisto (Cytinus ruber).
Lista rossa nazionale
Granata irsuta (Bassia hirsuta)
Erica pugliese (Erica forskali)
Campanella palustre (Ipomoea sagittata)
Orchidea palustre (Orchis palustris)
Periploca maggiore (Periploca graeca).
Agli habitat "naturali" e "seminaturali" cioè spontanei o parzialmente trasformati o influenzati dall'azione dell'uomo si contrappongono gli habitat "antropici" cioè i terreni agricoli, coltivati prevalentemente ad olivo (Olea europea) e, nei periodi primaverili ed estivi, di numerose colture orticole.