Comme la matteuccie, cette fougère a deux types de feuilles, ou frondes. Les frondes fertiles sont brunes et d'aspect sec et coriace. Elles supportent de petits épis de «grains de poivre». Les frondes stériles, de taille moyenne (0,8 m), sont peu découpées, contrairement à celles de la plupart des fougères. Elles sont alignées sur la tige souterraine, ou rhizome, et ne forment pas de couronne.
Les spores contenus dans les «grains de poivre» regroupent les sporanges, petits sacs où les spores sont conservées tout l'hiver. Au printemps, les spores sont libérées. Le prothalle se forme deux semaines plus tard et la jeune fronde au bout de quinze autres semaines.
Elle colonise les berges des cours d'eau ou d'autres sites humides en forêt, mais également les fossés et les champs humides. On la trouve dans l'est de l'Asie et l'est de l'Amérique du Nord. Elle a été introduite dans certains endroits au nord-ouest de l'Europe où elle s'est bien acclimatée. En Amérique, elle croît du Golfe du Mexique jusqu'à la Baie James et au Labrador.
En forêt, elle est souvent accompagnée du frêne noir, du frêne de Pennsylvanie et de l'orme d'Amérique. En milieu plus ouvert, elle est abondante dans les arbustaies dominées par l'aulne rugueux ou par différents saules. Les forêts riveraines d'érables argentés, les boisés très humides bordant les tourbières et certaines tremblaies humides sont aussi des sites de prédilection pour cette espèce.
En milieu ouvert et humide, elle abonde parfois tellement qu'elle peut nuire à l'agriculture. Le nom de l'onoclée sensible viendrait du fait que la plante se fane dès les premiers gels, et non de la croyance qui veut que ses frondes réagissent au toucher.
On croit qu'elle serait la plus ancienne fougère sur terre, son origine remontant à environ 60 millions d'années (soit 10 millions d'années après la disparition dinosaures).
Il faut éviter de cueillir les crosses de cette fougère, qui ressemblent à celles de la matteuccie mais sont considérées comme toxiques pour les chevaux.
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