Cerca del 80 % de su superficie se encuentra cubierta por la Posidonia oceanica, siendo una muestra de las praderas mejor conservadas de la costa valenciana. Este ecosistema litoral unido a otros hábitats de enorme valor, como fondos rocosos, cuevas submarinas, micro-arrecifes de vermétidos y presencia en las zonas más profundas de fondos de Maërl o algas calcáreas por citar algunos, que albergan especies de crustáceos marinos como la cigarra de mar y la langosta, cefalópodos como el pulpo y la sepia y especies ícticas como los serranos, meros, congrios, morenas y salmonetes, así como salpas, corvas, chirretes, doradas, seriolas, dentones, sargos y muchas más.
Los fondos de la reserva son también ricos en numerosas especies de invertebrados, tales como esponjas, gorgonias, estrellas de mar, erizos, nacras, cefalópodos y crustáceos entre otros, mientras gran variedad de peces se refugian entre las rocas con la vegetación como morenas, congrios, meros, serranos, salmonetes y surcan las aguas salpas, chirretes, dentones, pargos, doradas y seriolas entre otras muchos. Directa o indirectamente, el privilegiado entorno marino de Tabarca permite el desarrollo y conservación de los recursos vivos litorales y, en particular, los de interés para las pesquerías artesanales. Estudios preliminares de la pradera de Posidonia en Tabarca (SÁNCHEZ LIZASO, 1991) confirman el excelente estado de la misma.
La vegetación autóctona terrestre está muy bien adaptada a la escasez de agua, un condicionante que ha marcado la historia isleña. Nueva Tabarca se clasifica en el piso termomediterráneo, con valores medios de la temperatura anual entre 19 y 17ºC y en el ombroclima semiárido, con precipitaciones anuales inferiores a 350 mm. Según esta combinación bioclimática, el tipo de vegetación potencial o climácica de las islas sería el matorral alto de palmito (Chamaerops humilis) y espino negro (Rhamnus lycioides). Otro hábitat prioritario con representación en la isla es el compuesto por las etapas de sustitución de los herbazales halófilos, donde aparecen algunas plantas suculentas anuales como las escarchadas (Mesembryanthemum crystallinum, M. nodiflorum y Aizoon hispanicum) y otras especies como el albardín (Lygeum spartum), el tomillo sapero (Frankenia corymbosa) (Laguna et al., 2003) y Spergularia Fallax, una pequeña hierba anual protegida, cuya presencia en la Península Ibérica se limita a Almería y Nueva Tabarca (Serra, 2007).
Las especies de aves más importantes del archipiélago son el paíño europeo (Hydrobates pelagicus), la gaviota de Audouin (Larus audouinii), el cormorán moñudo (Phalacrocorax aristotelis) y el chorlitejo patinegro (Charadrius alexandrinus). Unas 25 parejas de paíño nidifican en el pequeño islote de la Galera, así que viene a albergar en torno al 4% de la población reproductora valenciana de esta especie, número que se ha mantenido estable en los últimos años.
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