En liten sjö bara fem kilometer från toppen av berget Kosciuszko har gett forskarna den bästa indikationen hittills på sambandet mellan stigande temperaturer, förlust av inhemska växtarter och mer frekventa bränder i Snowy Mountains.

I en studie ledd av UNSW Sydney, klimatforskare, Biologer och ingenjörer studerade ett kärnprov från botten av Club Lake som gav dem en ögonblicksbild av klimatet och miljön i området under de senaste 3500 åren.

De blev förvånade över att finna att i den gradvisa ökningen av temperaturer under denna period, det inträffade en dramatisk uppvärmning för 1600 år sedan som varade i ungefär sex århundraden. Det kännetecknades av en ökad regional brandaktivitet och en förskjutning av vegetationen till högre höjder.

Det som gör denna klimatavvikelse intressant är att den har slående likhet med idag. Inte bara stiger temperaturen idag i liknande takt, men inhemska växtarter håller på att bli kallare, högre höjder samtidigt som skogsbränderna blir allt vanligare och förödande.

Studiens huvudförfattare Dr. Zoë Thomas säger att insikterna från det förflutna kan hjälpa regeringar, miljöbyråer och forskare kommer på effektiva strategier för att skydda de inhemska växtarterna i de australiska alperna – nu hotade av klimatförändringar och mer frekventa skogsbränder.

"När klimatet plötsligt värmdes upp för cirka 1600 år sedan, vi såg en minskning av alpina växter som örter och buskar och ett ökat överflöd av träd, särskilt eukalyptus, vilket också sammanföll med mer brandaktivitet, säger Dr Thomas.

I dag, temperaturerna förväntas stiga med minst 1°C medan snötäcket kommer att minska avsevärt under de kommande två decennierna, vilket Dr Thomas säger sätter området på en liknande bana som för 1600 år sedan. Men den här gången har området haft den extra stressen av mer än ett sekel av bete och på senare tid, turismens inverkan.

"Stigande temperaturer kan leda till att alpina arter utrotas, inklusive flera endemiska till området, " hon säger.

Ett sådant exempel är en typ av snöprydnad — Craspedia costiniana — allmänt känd som "Billy-buttons, " som är märkbara för sin livfulla gula rosett av små blommor.

"När temperaturen stiger, trädlinjer flyttar till högre höjder, flyttar den alpina arten ännu högre upp. Men någon gång kan de inte gå högre – de är i princip utpressade från sin nisch, och det är inte bara växter utan även djur som drabbas."

Genom att återuppbygga klimatet, miljö och skogsbränder under de senaste 3500 åren, forskarna kunde identifiera potentiella brand- och vegetationsreaktioner som kan uppstå i framtiden i dessa känsliga alpina områden.

"Du behöver bara titta på skogsbränderna som svepte genom några av dessa regioner för lite över ett år sedan för att få en smygtitt på vad som komma skall, " säger Dr. Thomas.

"Vi kommer att behöva pågående bevarandeinsatser för att skydda dessa känsliga alpina miljöer från de kombinerade hoten från klimatförändringar, eld och invasiva arter."

Återställningsprogram under det senaste halvseklet har syftat till att återuppliva den naturliga vegetationen i Kosciuszko nationalpark efter effekterna av bete – som slutligen förbjöds 1967 – och miljöskadorna som orsakats av Snowy River Hydro-Electric-systemet. På senare tid, den federala regeringen har kastat 3,4 miljoner dollar för att återhämta sig från skogsbränderna.

Men Dr. Thomas säger att det är en känslig balans att återställa och skydda en miljö när du har de extra effekterna av ökad turism och invasiva växter.

"Att bli av med invasiva arter är mycket svårt, " Dr Thomas säger, "eftersom vissa invasiva arter är bra på att stabilisera landskapet genom att förhindra jorderosion. Å andra sidan att växten i sig inte är hemma i området, och kan ha följdeffekter för den biologiska mångfalden. Så det är ett mycket komplext problem - att få det rätt kräver mycket omsorg och övervägande."

Sen holocen ögonblicksbild

Club Lake kallades så på grund av dess likhet med klubbfärgen i en kortlek. Det är en av fyra "cirque" sjöar på fastlandet Australien som skapades av glaciärer när de ristade nya dalar ur bergslandskapet under den senaste istiden som slutade 15, 000 år sedan.

Sjön upptar ett utrymme på cirka 16 kvadratkilometer och är mindre än två meter djup.

Dr Thomas säger att sjöar erbjuder forskare goda möjligheter att studera det förflutna.

"Sjöar är bra på att registrera data eftersom de bildar en tätning över sedimenten under som är mindre benägna att störas.

"Sjösediment används över hela världen som indikatorer på klimat- och miljöförändringar eftersom sättet de fångar materialet på gör det lättare att studera dessa sediment."

Teamet extraherade ett 35 cm kärnprov från sjöns botten som de utarbetade för att likställa med cirka 3500 års historia - cirka 100 år för varje centimeter.

Femton forskare, var och en med unik expertis, arbetade tillsammans för att analysera dessa sediment. Dr Haidee Cadd, en paleoekolog, använde pollenkorn på olika djup för att ta reda på vilken sorts växter som växte i närheten och hur snabbt förändringar i vegetationen skedde. Dr Cadd noterade också att "små partiklar av träkol kan indikera förändrad brandaktivitet över tiden."

Det finns också elementära indikatorer - som förekomsten av kvicksilver, järn, titan och andra grundämnen - som bildar sin egen typ av geokemiska fingeravtryck, Dr Thomas säger.

"Club Lake anses förmodligen avlägset av många människor, men sjösedimenten registrerar förändringar i en skala från hundratals till tusentals år - från den senaste tidens inkludering av tallpollen från planterade träd och kvicksilverföroreningar från de senaste 150 åren, tillbaka till temperaturförändringar för 3500 år sedan."

För att ta reda på hur temperaturen har förändrats under den här tiden, teamet letade efter närvaron av molekylära fossiler och använde en "lipidbiomarkör paleotermometerteknik, säger Dr Thomas.

"Denna teknik bygger på att mikrobiella samhällen justerar den kemiska strukturen hos sina cellmembran som svar på miljötemperaturen."

Dr. Thomas erkänner att användningen av biomarkörmetoden ger forskare en ganska hög nivå av temperaturer under långa tidsperioder. Men hon och hennes kollegor blev positivt överraskade när analys av stalagmiter i närliggande Yarrangobilly-grottor berättade samma historia.

"Temperaturrekonstruktionen från båda platserna är otroligt lika, trots att den bygger på två helt olika provtyper och metoder. Detta visar verkligen robustheten i rekonstruktionerna, " hon säger.

Ser fram emot att se tillbaka

Därefter vill Dr. Thomas och hennes kollegor se ännu längre tillbaka i tiden – upp till 10, 000 år – för att se om förhållandet mellan temperatur, eld och växtlighet följer liknande mönster.

"Vi tror att den varma temperaturavvikelsen för omkring 1000 år sedan kan ha drivits av en reaktion från atmosfärens cirkulation på tropiska havstemperaturer - en situation som liknar den vi upplever för närvarande. Framtida arbete kommer att bidra till att bekräfta denna koppling."

Forskningen publicerades idag i Vetenskap om den totala miljön .