Das ca. 904 ha große NSG „Sauertal“ umfasst den Lauf der Sauer von Kleinenberg über Lichtenau, Iggenhausen und Grundsteinheim bis nach Ebbinghausen. Im Raum Kleinenberg sind das Feuchtgrünlandgebiet der Kleinenberger Mulde und der nordöstlich gelegene Winzenberg eingeschlossen. Südlich von Lichtenau gehört der Bereich des Hochwasserrückhaltebeckens Sudheim mit zum Naturschutzgebiet. Zwischen Lichtenau und Grundsteinheim umfasst das Naturschutzgebiet die mittlerweile fast durchgehend extensiv landwirtschaftlich genutzten Grünlandzüge der Sauertalhänge. Zwischen Grundsteinheim und Ebbinghausen gehören neben der Talaue auch geophytenreiche Buchenwälder zum Naturschutzgebiet. Die Sauer entspringt mit mehreren Quellen am Westhang des Eggegebirges. Sie zeichnet sich als typischer Karstbach der Paderborner Hochfläche durch zeitweise trockenfallende Gewässerabschnitte, Bachschwinden (sogenannte Schwalglöcher) und temporäre Quellen aus.
Im Tal und an den z. T. sehr steilen Talhängen haben sich aufgrund unterschiedlicher Standortbedingungen und Nutzungen verschiedene Lebensräume entwickelt, die eine artenreiche Tier- und Pflanzenwelt aufweisen. Auf den flachgründigen Hängen finden sich Halbtrockenrasen, Magerweiden und wärmeliebende Buchenwälder. Im Talgrund, insbesondere im Quellgebiet der Kleinenberger Sauer, kommen Nass- und Feuchtgrünland, Röhrichte und Seggenrieder vor. In einigen naturnahen Fließgewässerabschnitten sind kleinflächig Auen- und Erlenbruchwälder erhalten.
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