La Loire est une voie de déplacements et de migrations d'une multitude d'être vivants : oiseaux, poissons, mammifères mais aussi de propagules* de plantes.
Au niveau de la réserve naturelle, plus de 1800 espèces ont été recensées au cours des différentes études, observations et inventaires. Les nombreuses contraintes du fleuve créent une multitude d'interfaces favorables à la diversité spécifique. De nombreuses espèces animales et vegétales habituellement rares ou moins présentes sur des fleuves de cette importance, peuvent encore être trouvées sur la Loire.

D'une façon générale, la végétatin aquatique du lit vif de la Loire est relativement pauvre, en raison de la force du courant en crue, de la turpidité et de l'instabilité du fond.
Le secteur de la réserve naturelle de Saint-Mesmin fait exception avec le développement récent (moins de 15 ans) d'une douzaine d'espèces d'hydrophytes, surtout près des rives et l'explosion en 2008 de la Renoncule flottante (photo ci-contre).

► L'herbier à renoncules


 

Plusieurs espèces exotiques envahissantes peuvent concurrencer les espèces indigènes, surtout dans le milieu aquatique : les Elodées et notamment Elodea canadensis et Elodea nuttalii (originaires d'Amérique du Nord) sont présentes dans le Loiret et localement dans la Loire. Elles forment des herbiers denses et épais. La Jussie, Ludwigia grandiflora, originaire d'Amérique du Sud est une espèce résistante et très prolifique pouvant former des couches denses et épaisses. Cette espèce très envahissante, réduit la mobilité des eaux et diminue localement la biodiversité. Elle est présente en Loire mais pas sur le Loiret.
 

Pour la plupart des espèces migratices de la Loire, la réserve naturelle ne constitue qu'une zone de passage.
C'est le cas pour le Saumon atlantique Salmo salar, la Grande Alose Alosa alosa, l'Alose feinte Alosa fallax (qui s'est énormément raréfiée et n'est peut-être plus présente en Loire moyenne), la Lamproie marine Petromyezon marins, la Lamproie fluviatile Lampetra fluviatilis, très peu connue et en danger en région Centre.  Toutes ces espèces sont inscrites à l'annexe II de la directive Habitats est ont un statut de conservation défavorable. La Truite de mer Salmo trutta trutta est également observée sur le site.

Plusieurs espèces rares en Loire moyenne sont notées dans la réserve naturelle et s'y reproduisent : le Chabot Cottus gobio, la Loche franche Nemacheilus barbatulus et l'Epinochette Pungitius pungitius. Leur présence est liée aux sources d'eaux limpides et fraîches (15° C) situées au pied du coteau de la Chapelle et issues du calcaire de Beauce. La Bouvière, très commune dans le Loiret comme dans la Loire, est considérée comme vulnérable dans le bassin de la Loire et en France; son biotope est à protéger. L'Anguille Anguilla anguilla est relativement abondante avec des individus de forte taille.
Parmi le peuplement piscicole du Loiret, la Loche de rivière Cobitis taenia est certainement l'espèce à plus forte valeur patrimoniale compte tenu de la faiblesse des populations connues et de son aire de répartition.
Des groupes importants de Vandoises Leuciscus leuciscus remontent occasionnellement de la Loire vers le Loiret.
 

Parmi les espèces relativement communes, citons le Lézard des murailles Podarcis muralis, le Lézard vert Lacerta viridis et l'Orvet Anguis fragilis.
La Couleuvre vipérine Natrix maura (photo-ci-contre), qui semblait avoir considérablement régressée, est de nouveau observée régulièrement au bord de la Loire, sur les deux rives, mais aussi dans les eaux claires du Loiret secteur de Courpain. La Coronelle lisse Coronella austiraca est notée sur les deux rives de la Loire ainsi que la Couleuvre à collier Natrix natrix.


 

Une seule espèce est très commune et en forte augmentation depuis 20 ans sur les rives et les îles de la Loire : la Grenouille verte Rana kl. Esculenta, mais les connaissances sur ce groupe complexe sont manifestement lacunaire et devront être améliorées.
La Grenouille agile Rana dalmatina et le Crapaud commun Bufo bufo sont régulièrement observés en faibles effectifs.
Une petite population d'Alyte accoucheur Alytes obstetricans (photo ci-contre), localisée entre la Loire, le coteau calcaire et l'église de la Chapelle Saint Mesmin (il se réfugie dans la crypte), a été découverte récemment. Elle comptait 14 mâles chanteurs en 2009.