Faits: A. La rive sud du lac de Neuchâtel ("Grande Cariçaie") figure sur différents inventaires fédéraux, sur celui des paysages, sites et monuments naturels depuis 1983, sur celui des réserves d'oiseaux d'eau et de migrateurs d'importance internationale et nationale depuis 1991, sur celui des zones alluviales d'importance nationale depuis 1992, sur celui des bas-marais d'importance nationale depuis 1994 et sur celui des sites marécageux d'une beauté particulière et d'importance nationale depuis 1996. Depuis les années vingt (1920) jusqu'au début des années soixante (1960), des chalets de vacances ont été érigés par des personnes physiques au long de cette rive, sur le domaine des Etats de Vaud et de Fribourg, au bénéfice de "droits de superficie" (DDP) ou d'autorisations à bien plaire. Des plans d'extension cantonaux (PEC) et autres mesures ont ensuite été adoptés. Ces PEC prévoyaient des zones de protection des zones naturelles. Dans le périmètre de ces dernières, des zones de pavillons pour les chalets précités, soit des zones à bâtir adoptées avant l'entrée en vigueur de la loi fédérale du 22 juin 1979 sur l'aménagement du territoire (LAT; RS 700), ont été légalisées. Les Conseils d'Etat de Fribourg et de Vaud ont conclu les 1er et 9 juin 1982 un "accord sur la protection de la rive sud du lac de Neuchâtel et des rives du lac de Morat", fondé sur un plan directeur proprement dit et sur un catalogue de mesures annexées. Cet accord (ci-après: le plan directeur de 1982) vise des buts variés (protection des zones naturelles, des eaux et des forêts, lutte contre l'érosion, gestion des circulations et des résidences secondaires notamment) et énonce de nombreuses mesures pour leur mise en oeuvre. L'annexe I prévoit notamment que la protection légale des zones naturelles de la rive sud du lac de Neuchâtel devra être assurée par leur affectation en zones protégées, selon les moyens définis par les législations cantonales. Par ailleurs, les baux des résidences secondaires sises dans les zones naturelles ne seront pas renouvelés à échéance. Le plan directeur de 1982 prévoit ainsi la suppression progressive, au fur et à mesure de la durée des autorisations d'utilisation du terrain public, de tous les chalets sis dans les zones naturelles. B. Le Département cantonal vaudois de la sécurité et de l'environnement (ci-après: le Département cantonal) a mis à l'enquête publique, du 10 novembre au 11 décembre 2000, un projet de décision de classement (plan et règlement) des réserves naturelles de la rive sud du lac de Neuchâtel. Plus de 15'000 oppositions et remarques ont été enregistrées. Un projet de classement, respectivement de modification de décision de classement, de la réserve naturelle de Chevroux a été mis simultanément à l'enquête publique. Il a suscité plus de 5'000 oppositions et remarques. Les 4 octobre 2001 et 25 mars 2002, le Département cantonal a levé les oppositions et rendu une "décision de classement des réserves naturelles de la rive sud du lac de Neuchâtel (communes d'Yverdon, Cheseaux-Noréaz, Yvonand, Chabrey, Champmartin et Cudrefin)". Le 4 octobre 2001 également, le département a rendu une "décision de classement de la réserve naturelle de Chevroux". C. Les 15 octobre 2001 et 8 avril 2002, l'Association intercantonale des Trois-Lacs (ci-après: Aqua Nostra) a recouru au Département cantonal de l'intérieur contre les décisions précitées du Département cantonal relatives au classement des réserves naturelles de la rive sud du lac de Neuchâtel ainsi qu'au classement de la réserve naturelle de Chevroux. Le recours a été rejeté le 30 octobre 2008. Aqua Nostra a porté sa cause devant le Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal), qui, par arrêt du 30 juillet 2010, a rejeté le recours, dans la mesure de sa recevabilité, et confirmé la décision du Département cantonal de l'intérieur du 30 octobre 2008. D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, Aqua Nostra demande au Tribunal fédéral de réformer l'arrêt du Tribunal cantonal du 30 juillet 2010 en ce sens que le plan de classement des réserves naturelles de la rive sud du lac de Neuchâtel et la modification du plan de classement de la réserve naturelle de Chevroux sont annulés. Subsidiairement, elle conclut à ce que l'arrêt attaqué soit annulé et le dossier de la cause renvoyé à l'autorité cantonale pour complément d'instruction et nouvelle décision. La recourante se plaint d'une mauvaise application du droit fédéral de l'aménagement du territoire et de la protection de l'environnement ainsi que d'une violation de son droit d'être entendue. Le Tribunal cantonal s'en remet à l'appréciation du Tribunal fédéral quant à la recevabilité du recours et conclut à son rejet en se référant aux considérants de son arrêt. Le Service juridique et législatif du canton de Vaud, au nom du Département cantonal de la sécurité et de l'environnement ainsi que du Département de l'intérieur, renonce à déposer une réponse au recours. L'Association suisse pour la protection des oiseaux, Pro Natura Suisse, WWF Suisse, Pro Natura Vaud et WWF Vaud concluent à l'irrecevabilité du recours, subsidiairement à son rejet. Invité à se déterminer, l'Office fédéral de l'environnement estime que la décision de classement ne consacre pas de violation du droit fédéral de l'environnement. Les parties ont fait valoir leurs observations sur les déterminations de l'Office fédéral de l'environnement. Par ordonnance du 18 octobre 2010, le Juge présidant de la Ire Cour de droit public a rejeté la requête d'effet suspensif de la recourante.