Ниже — основные факторы, которые могут ограничивать распространение жизни за пределами условных границ биосферы (с кратким пояснением и примерами):

Отсутствие жидкой воды

Биохимия живых систем требует жидкую фазу для реакции и переноса веществ. В сухих и сильно замёрзших средах метаболизм либо останавливается, либо возможна только очень медленная жизнедеятельность (дормантные состояния). Параметр «активной воды» (water activity) тоже критичен — при очень низкой aw рост невозможен.

Температура

Ферменты и мембраны работают в ограниченном диапазоне. Известные верхние пределы активной жизни — порядка +120…+122 °C (экстремальные термофилы), нижние пределы активного метаболизма — порядка −15…−20 °C (ниже — долгосрочное «замораживание», только выживание в спящем состоянии).

Энергетическая обеспеченность (энергетический поток)

Жизнь требует постоянного притока энергии (свет при фотосинтезе или химические источники при хемосинтезе). В тех зонах, где поток энергии слишком мал (очень глубокие горизонты, герметически изолированные породы), поддерживать активное население трудно или невозможно.

Недостаток химических элементов и питательных веществ

Отсутствие углерода, азота, фосфора, микроэлементов (Fe, S, Mo и т. п.) ограничивает синтез биомолекул и деление клеток. Олиготропные среды имеют крайне низкую биомассу.

Давление

Очень высокое давление влияет на структуру белков и мембран. Многие организмы адаптированы к высоким глубинным давлениям, но при определённом сочетании высокой температуры и давления условия становятся несовместимыми. В океанских желобах давление достигает ~1100 атм; микроорганизмы там встречаются, но есть пределы адаптации.

Ионизирующее и ультрафиолетовое излучение

На высотах и за пределами атмосферы радиация разрушает ДНК и белки. Озоновый слой и плотная атмосфера экранируют большую часть опасного УФ; вне атмосферы (космос) условия губительны для активной жизни.

Химические экстремумы и токсины

Крайне кислотные или щелочные среды, очень высокая или очень низкая солёность, присутствие токсичных препаратов (тяжёлые металлы, высокие концентрации H2S, хлоридов и т. п.) ограничивают распространение, хотя некоторые экстремофилы выдерживают отдельные экстремумы.

Отсутствие газовой среды / вакуум

Вакуум космоса и очень разрежённая газовая среда лишают организм возможности газообмена, поддержания давления и тепловой стабильности.

Физическая структура среды и доступность субстрата

Нет порового пространства, через которое могли бы проникать вода и химические реагенты → невозможность обмена веществ. Очень плотные горные породы или герметичные льды — препятствие.

Временная нестабильность и динамика среды

Слишком быстрые или постоянные экстремальные изменения (частые вспышки, перепады температуры/солёности/химии) могут не дать времени на адаптацию/колонизацию.

Биологические ограничения

В некоторых средах биотические факторы (патогены, конкуренция, вирусы) могут локально ограничивать популяции, но для глобальных границ биосферы обычно решающими являются абиотические факторы.

Важно: границы биосферы не всегда «резкие» — многие факторы взаимосвязаны, и экстремофилы постоянно сдвигают известные пределы жизни. При этом часто различают «грань активной жизнедеятельности» (где метаболизм и размножение возможны) и «границу выживания» (где организмы могут лишь находиться в спящем состоянии).