Redigerer Biosfære (avsnitt)

== Biosfærens karakteristika  ==
De fleste organismer er begrenset til et miljø på landjorden eller i vann, i tillegg har de betingelser for hva de kan tåle innenfor sitt lokale miljø. Dermed er miljøfaktorer noe som bestemmer artenes utbredelse i biosfæren. [[Temperatur]] er en parameter som begrenser utbredelsen for mange arter, men oftest er det en kombinasjon av flere forskjellige størrelser som er avgjørende. For eksempel er toleranse for temperatur og krav til vann viktig for mange. Imidlertid kan ekstreme miljøforhold gi responser av fysiologisk art eller endre oppførselen. Fysiske responser kan være med på å opprettholde organismens indre miljø, altså [[homeostase]]. Oppførsel har å gjøre med at organismen unngår uheldige miljøer, altså en strategi der organismen trekker seg vekk.<ref name=EB>{{Kilde www | forfatter= Gates, David M., Thompson, John N. og Thompson, Michael B. | url= https://www.britannica.com/science/biosphere | tittel= «Biosphere» | besøksdato= 6. februar 2021| utgiver=Encyclopedia Britannica  | arkiv_url= | dato =  16. november 2020 }}</ref>

Levende organismer finnes vanligvis ikke utenfor det temperaturområdet der vann er flytende, det er få avvik fra denne regelen. Dette reflekterer at livets opprinnelse har vært i vann. For opprettholdelse av levende organismer, er flytende vann og temperatur der vann er i væskeform avgjørende for opprettholdelse av liv. I tillegg er konsentrasjon av [[salt]]er og andre [[ion]]er, tilgjengelighet av [[gass]]er for [[respirasjon]] (ånding), [[Lufttrykk|atmosfærisk-]] eller [[hydrostatisk trykk]] og i noen tilfeller også strømningshastigheten av vann, viktige miljøfaktorer som påvirker fysiologi, oppførsel og utbredelse av organismer.<ref name=EB/>

Kjennetegn med biosfæren er at vann kan eksistere i store mengder i væskeform, den mottar mye energi utenfra i form av sollys og for det tredje at biosfæren ligger i overganger mellom gass, væske og faste stoffer.<ref name=HGE>{{Kilde artikkel | forfattere =  Hutchinson, G. Evelyn | tittel = The Biosphere | publikasjon =  Scientific American – The Biosphere | år = september 1970 | bind =  223 | hefte = 3 | sider = 45–53 | doi =  }}</ref>

=== Utstrekning ===
Tradisjonelt anses biosfæren å strekke seg fra bunnen av havene til de høyeste fjelltoppene, et lag med en gjennomsnittlig tykkelse på rundt 20&nbsp;km. Det er funnet mikrober som lever dypt nede i undergrunnen, i enkelte tilfeller flere tusen meter nede jordskorpen.<ref name=UoC /> Gjennomsnittlig er dybden av verdens hav {{nowrap|3,7 km}}, med de største dypene i Stillehavet er på rundt {{nowrap|11 km}}. Jordskorpens, altså den øverste delen av litosfæren, varierer fra rundt {{nowrap|5 km}} på havdypene, til rundt {{nowrap|80 km}} på kontinentene.{{sfn|Smil|2002|p=155–157}} 

I forhold til hele jordkloden er biosfæren en liten region, omtrent som tykkelsen av skallet på et eple. Størsteparten av de levende organismene lever dog innenfor en mindre brøkdel av biosfæren, fra omtrent {{nowrap|500 m}} under havoverflaten til omtrent {{nowrap|6 km}} over havet.<ref name=UoC />

Å begrense biosfærens utstrekning kan være utfordrende, der en må ta stilling til bevegelige grenser og uvanlige livsformer. For eksempel står en over spørsmålet om [[virus]] skal utelates i definisjonen av livsformer, skal en i så fall ta med ''[[prokaryoter]]''? Settes grensen ved prokaryoter, skal en bare regne dem med i deres tilstand med metabolisme eller deres ''kryptobiotiske tilstand'' (dvale)? Den kanadisk-tsjekkiske vitenskapsmannen [[Vaclav Smil]] (1943–) poengterer disse spørsmålene i sin bok ''The earth’s biosphere''. Han mener at tidligere definisjoner av biosfærens utstrekning har vært alt for restriktive. Selv om en i dag har kommet lengre i å finne livsformer på svært ekstreme og overraskende steder, mener han at i en ikke altfor fjern fremtiden vil finne kunne finne nye.{{sfn|Smil|2002|p=155–157}}

=== Temperatur ===
[[fil:Deinococcus radiodurans.jpg|mini|Bakterien ''Deinococcus radiodurans'' tåler frysetørring, [[Radioaktivitet|radioaktiv stråling]] og [[ultrafiolett stråling]], men ikke høye temperaturer. {{byline|Laboratory of Michael Daly, Uniformed Services University.}}]]

Temperatur er den mest avgjørende faktoren for utbredelse av organismer fordi den avgjør den fysiske tilstanden til vann. De fleste organismer kan ikke tåle lavere temperatur enn {{nowrap|0 °C}} eller høyere enn {{nowrap|45 °C}} over særlig lang tid. Eksempler på noen unntak er [[bakterier]] som kan leve i varme kilder med temperaturer over kokepunktet og lavarter i polare strøk som kan tåle temperaturer ned til {{nowrap|–70 °C}}. Årsaken til disse temperaturbegrensningene er at molekyler som protein vil [[Denaturering|denaturere]] (miste opprinnelige egenskaper) ved temperaturer over {{nowrap|45 °C}}. Med temperatur under {{nowrap|0 °C}} vil vanninnhold i [[celle]]ne fryse til is og få dem til å sprekke.<ref name=EB/>

De fleste organismer kan ikke opprettholde en kroppstemperatur som er vesentlig forskjellig fra omgivelsene. Stasjonære organismer som planter og sopp eller små dyr som ikke kan bevege seg særlig langt, må kunne tåle hele temperaturspektret som kan oppstå på deres levesteder. Derimot kan organismer med større bevegelsesmulighet trekke unna ekstreme forhold. Det kan være så enkelt som at et dyr trekker seg unna sterk sol eller finner le mot vinden, eller migrering over store avstander, noe som er trekkfuglenes strategi.<ref name=EB/>

En del dyr har fysiologiske egenskaper som gjør dem i stand til å ha tilnærmet konstant kroppstemperatur, altså at de enten er [[vekselvarm]]e eller [[jevnvarm]]e. Vekselvarme dyr har omtrent samme temperatur som omgivelsene, og de forsøker å dra nytte av omgivelsene for å få eller avgi varme. De kan la solen varme seg og funksjoner i kroppen sørger for å spre varmen, for eksempel ved økt blodsirkulasjon hos [[reptiler]]. Om natten når det blir lavere temperaturer, senkes hjerterytmen og de søker kanskje inn i et skjul. Dyr som er jevnvarme opprettholder kroppstemperaturen ved varmeutviklingen som [[metabolisme]] gir, altså forbrenning av næring. I tillegg kan de ha strategier som å krølle seg sammen for å unngå stort kroppsareal mot omgivelsene. En mer ekstrem strategi er ''[[Dvale|hibernering]]'' (dvale), hvor kroppstemperatur, ånding, hjerterytme og forbrenning reduseres, dermed også behovet for næring.<ref name=EB/>

Echiniscus, som er i slekten av [[bjørnedyr]], er en type små organismer som trives i fuktige miljøer. Disse er i stand til å tåle temperaturvariasjoner fra {{nowrap|–270 °C}} til {{nowrap|151 °C}}, mer enn noen andre levende skapninger. Ellers er det organismer i ørkener og i polare strøk som må tåle henholdsvis de høyeste og laveste temperaturene på landjorden. I havet holdes [[pompeiorm]] (''Alvinella pompejana'') for å være det virveldyret som kan tåle høyest temperaturer. Den er rundt {{nowrap|6 cm}} lang og holder til i [[Hydrotermisk skorstein|hydrotermiske skorsteiner]] på havbunnen, hvor temperaturen kan komme opp i rundt {{nowrap|80 °C}}. Ellers er temperaturen på havdypene ned mot {{nowrap|2–3 °C}}, slik at organismene der må tåle både lav temperatur og svært høyt hydrostatisk trykk.{{sfn|Smil|2002|p=173–177}}

Bakterien ''Deinococcus radiodurans'', som finnes i jord, avføring fra dyr og i kloakk, er en usedvanlig hardfør organisme som kan overleve frysetørring, høye doser av [[Radioaktivitet|radioaktiv]] og [[ultrafiolett stråling]]. Dens spesielle egenskap er at den har en ekstraordinær evne til å reparere skadd DNA. Imidlertid tåler den ikke høye temperaturer.{{sfn|Smil|2002|p=177–179}}

=== Fuktighet ===
De fleste organismer på landjorden må opprettholde vanninnholdet innenfor et smalt grenseområde, selv om de taper vann på forskjellige måter. Vanntap hos planter skjer ved [[transpirasjon]] via [[blad]]ene og må dekkes ved opptak av vann via røttene. Dyr dekker vanntapet ved å drikke eller spise mat som inneholder vann. Organismer som holder til i tørre omgivelser er tilpasset via mekanismer som reduserer vanntapet. For eksempel kan ørkenplanter redusere arealet av bladene når det er varmt eller at planten ikke vokser i den varmeste årstiden. Ørkendyr har ofte skinn som ikke avgir særlig mye vann, men kan ikke unngå å miste vann via åndedretsorganenen. Dyr som [[gaseller]] har en [[nese]] som kjøler ned den varme luften de puster ut slik at den kondenserer, dermed kan de gjenbruke fuktigheten i ånden fremfor å tape den til omgivelsene.<ref name=EB/>

=== Salinitet ===
[[Fil:Dead Sea Halite View 031712.jpg|mini|[[Dødehavet]] er blant de innsjøer i verden med høyest saltinnhold. Ved kystene kan en se utfellinger av [[halitt]], et krystall av [[natriumklorid]] (bordsalt).]]

[[Salinitet]], eller saltinnhold, angir hvor mye salt som er oppløst i en vannmengde. I [[sjøvann]] er [[natrium]] og [[klorid]] de vanligste [[ion]]ene som er oppløst, men også ioner av [[magnesium]], [[kalsium]] og [[sulfat]] utgjør en stor mengde. Innholdet av salt i vann kan variere fra nesten intet i smeltevann fra snø, til så høyt nivå at vannet har nådd [[Overmetning|metningsnivå]] i [[innsjø]]er som Dødehavet. I havet er saltinnholdet mer eller mindre konstant, men variasjon finnes langs kystene der elver løper ut og reduserer konsentrasjonen.<ref name=EB/>

Celler i organismer inneholder også en viss mengde oppløste ioner, men saltkonsentrasjonen er mye mindre enn det en finner i miljøet ellers. Det må være et minimum av ioner i cellenes cytoplasma for at den skal fungere, og for høyt innhold setter cellene ut av funksjon. Organismer som lever i vann har ofte ikke et ytre skinn som er helt tett mot vanninntrengning, de må derfor kunne motstå [[osmotisk trykk]]. En [[fisk]] som har høyere eller lavere saltinnhold enn vannet den lever i, vil ha et osmotisk trykk mot skinnet. Om for eksempel fisken har høyere saltinnhold enn vannet utenfor, vil vannet [[Diffusjon|diffundere]] (utligning ved inntrenging) gjennom skinnet slik at konsentrasjonen blir den samme. Marine dyr har derfor ofte samme osmotisk trykk som vannet utenfor, men om det ikke er tilfelle må organismen ha mekanismer som hindrer diffusjon.<ref name=EB/>

''[[Artemia]]'' (saltsjøkreps) og [[vannfluer]] er eksempler på organismer som trives i spesielt salt vann, altså med høyere saltkonsentrasjon enn 3,4&nbsp;% som er vanlig i havet. Disse kan en finne i [[Store Saltsjø]], Dødehavet og [[Death Valley]].{{sfn|Smil|2002|p=177–179}}

=== pH-verdi ===
[[Fil:Flamingos_in_Lake_Nakuru.jpg|thumb|Flamingoer på [[Nakurusjøen]] i Kenya. Vannet i Nakurusjøen har en pH på rundt 10.5, som skaper ideelle forhold for enkelte [[alge]]arter, som igjen blir spist av flamingoene. Om pH-verdien i vannet skulle endres, vil algene forsvinne og med det også flamingoene.<ref>{{kilde www | url=https://www.geography.org.uk/Images-of-Kenya--Lake-Nakuru-flamingos | tittel=Images of Kenya - Lake Nakuru flamingos | besøksdato=10. mars 2021 | utgiver=Geographical Association}}</ref>]] 
I levende organismer er viktige prosesser i cellene avhengig av at [[pH]]-verdien, som angir konsentrasjonen av hydrogenioner i en oppløsning, er innenfor et lite intervall. Det er dermed viktig for organismer å holde pH-verdien jevn for at livsprosessene skal holdes i gang, selv om deler av en organisme fungerer med forskjellige verdier.<ref name=EB/>

For organismer i vann er det vanlig at huden er delvis gjennomtrengelig, eller at de har spesielle overflater for pusting. Slike organismer kan ha utskifting av hydrogenioner gjennom huden, for at livsviktige prosesser inne i organismen skal kunne få regulert pH-verdien. For eksempel kan det være snakk om at natrium eller [[Hydrogenkarbonat|bikarbonat]] utveksles med omgivelsene. I vannmiljøer kan pH-verdien variere fra 3 i myr til 9 i basiske innsjøer. En årsak til at myrvann er surt, er innhold av organiske syrer. Geologiske avsetninger av [[svovel]] kan også føre til surt vann. Naturlig baskisk vann skyldes som regel uorganiske kilder. De fleste organismer kan ikke leve i ekstremt sure eller basiske miljøer.<ref name=EB/>

Levende organismer i syrlige miljøer er nesten helt begrenset til mikroorganismer. Et stort antall flercellede arter, som [[gjær]]stammer, [[sopper]], [[alger]] og [[protozo]]er tåler miljøer med så lav pH-som 3. Aller lavest pH-verdi tolererer ''Picrophilus oshimae'', en type [[arkebakterier]] som har sitt optimum ved 0,7. Motsatt kan ''natronobacterium'', også en type arkebakterier som opptrer i salte innsjøer, tåle pH-verdier helt opp til 11.{{sfn|Smil|2002|p=177–179}}

=== Vannstrømning ===
[[Fil:Blue_mussel_clump.jpg|thumb|[[Blåskjell]] og andre skjell er solid festet til underlaget, som gjør at de ikke vaskes bort med bølger og strømninger]]
[[Turbulens|Strømninger]] i vann, som for eksempel i elver, havstrømmer og bølger, påvirker omgivelsene og dermed også hvordan organismer i vann har utviklet seg i forhold til disse. Mange organismer har spesialisert seg på å leve i strømmer, men er utsatt for å bli slått løs fra sitt feste og bli transportert vekk. Både planter og dyr har utviklet mekanismer for å holde seg fast i underlaget, for eksempel [[skjell]] som er solid festet til stein eller svaberg. Fordelen med å leve i slike miljøer er tilgang på oksygen- og næringsrikt vann. En annen fordel kan være at predatorer (rovdyr) har vanskelig for å drive jakt i slike omgivelser.<ref name=EB/>

=== Atmosfærens trykk ===
[[Fil:Ruppelsvulture.jpg|mini|Noen få fugler flyr meget høyt og rekordregistreringen er fra 1973 da et passasjerfly kolliderte med en [[skjellgribb]] {{nowrap|11 100}} m over bakken.{{sfn|Smil|2002|p=157–162}} {{byline|Rob Schoenmaker}}]]

Atmosfærens trykk, eller omtalt bare som lufttrykk, er størst ved havnivå og er vekten av gassene i atmosfæren som virker ned på en flateenhet. Trykket ved havnivå tilsvarer én atmosfære. Variasjoner i lufttrykket kan gi spesielle problemer for åndedrettsorganene til dyr, fordi utskillelse av oksygen og karbondioksid kan bli påvirket. Når et dyr puster går oksygen gjennom overflaten i [[Alveol|lungeblærene]], en prosess som hovedsakelig skjer på grunn diffusjon, altså at konsentrasjonen i luften er større enn i blodet. Motsatt diffunderer karbondioksid ut i luften fordi konsentrasjonen er stor i blodet, men liten i luften i lungeblærene. En snakker derfor om at hver av gassene har sitt eget [[partialtrykk]]. Problemer for åndedrettsorganene oppstår når et dyr befinner seg høyt over havoverflaten, ettersom oksygenets partialtrykk reduseres og det får lavere oksygeninntak når det puster.<ref name=EB/>

[[Troposfæren]] er den delen av atmosfæren der de turbulente strømningene foregår og hvor tettheten av nitrogen, oksygen og vanndamp er stor. Tykkelsen varierer fra {{nowrap|15 km}} ved tropene og {{nowrap|10 km}} i polare områder. [[Stratosfæren]] som er over troposfæren, går opp til {{nowrap|50 km}} over jordoverflaten og inneholder [[ozonlaget]] som beskytter mot ultrafiolett stråling. Små vindbårne organismer, kalt ''[[bioaerosoler]]'', er funnet helt oppe i stratosfæren, til tross for at de både blir utsatt for lavt trykk, ultrafiolett stråling og temperaturer helt ned til {{nowrap|–60 °C}}. Bakterier er observert i høyder på 55 og {{nowrap|77 km}} over bakken, men det er uvanlig at mikroorganismer kommer opp til stratosfæren. Det vil også til en hver tid være virus, bakterier, sopper, sporer og pollen som når opp i stratosfæriske høyder, men som etterhvert faller tilbake til lavere høyder uten å overleve.{{sfn|Smil|2002|p=157–162}}

I noen få hundre meter opp i troposfæren er det en stor mengde levende organismer, spesielt insekter og fugler. Av de rundt én million insekter som er identifisert, flyr de fleste ikke høyere enn noen få meter over bakken. En del insekter i tropisk regnskog trives i toppen av trærne, dermed lever de noen titals meter over bakken. ''Schistocerca'', som er en slekt av [[gresshopper]], er observert i svermer i en høyde på {{nowrap|3000 m}} over bakken.{{sfn|Smil|2002|p=157–162}}

=== Hydrostatisk trykk ===
Hydrostatisk trykk er det trykket som oppstår nedover i vannmassene. Siden vann har mye større tyngde enn luft, er også trykket mye større nedover i vannet. For hver tiende meter ned øker trykket med én atmosfære. Når gjennomsnittlig havdybde er {{nowrap|3800 m}} vil det si at gjennomsnittlig trykk på havbunnen er 380 atmosfærer. Organismer som lever på slike dyp kan derfor ikke ha luftblærer, de har derfor ikke lunger eller svømmeblære, som dyrene som levere nærmere havoverflaten.<ref name=EB/>

Forekomsten av organismer på dypt hav er svært lav. Noe over halvparten av havets biomasse bestående av dyr, befinner seg på havbunnen, men {{nowrap|80 %}} av disse befinner seg på grunt vann, ikke dypere enn {{nowrap|200 m}}. Selv om havdyp på {{nowrap|3000 m}} utgjør rundt {{nowrap|75 %}} av verdenshavene, er det bare {{nowrap|1 %}} av all biomasse av sjødyr som befinner seg der. På slike dyp er det store mengder usynlige bakterier, ellers er det [[sjøstjerner]], [[svamper]], [[sjøliljer]], [[armfotinger]], [[sjøpølser]], [[muslinger]], og [[flerbørstemarker]]. Disse forekommer som ensomme individer eller finnes i små sammenklumpinger adskilt av store flater helt uten andre større skapninger. Det som tiltrekker dyr på havbunnen er blant annet død biomasse fra andre havdyr, avføring og andre rester som siger ned fra vannmassene langt over dem. Spesielt byr hvalkadavre på mat for store mengder bunndyr.{{sfn|Smil|2002|p=162–163}}<ref name=HGE/>

Av marine pattedyr er det [[spermhval]]en som går dypest ned, det er gjort observasjoner av disse ned på {{nowrap|2000 m}} dyp, men det holdes som trolig at den kan dykke helt ned til {{nowrap|3000 m}}. Noe som gjør tilværelsen ekstrem på havdypene er ikke bare det høye trykket, men også lave temperaturer og totalt mørke.{{sfn|Smil|2002|p=162–163}}{{sfn|Smil|2002|p=173–177}}