Wasser ist lebensnotwendig. Lebende Organismen bestehen zu mindestens 70 Prozent aus Wasser. Es ist der einzige Stoff, der gleichzeitig auf der Erde und in der Atmosphäre in seinen drei Phasen – fest, flüssig und gasförmig – vorhanden ist. Der Wasser- oder Wasserkreislauf ist die Zirkulation von Wasser als Eis, flüssiges Wasser und Wasserdampf durch die Erde und ihre Atmosphäre. Ökosysteme sind biologische oder biotische Gemeinschaften und die chemischen und physikalischen oder abiotischen Prozesse, die ihre Struktur beeinflussen. Die Grenzen von Ökosystemen reichen von einer Küste bis zu einem Teich, einem Feld bis hin zu einem Wald oder unterschiedlichen Wassertiefen in den Ozeanen.
Wolken
Der Kreislauf beginnt, wenn Wasser von der Oberfläche des Ozeans verdunstet. Wasserdampf steigt auf, kühlt ab und kondensiert zu Wassertröpfchen und Eispartikeln, die sich über die Erdoberfläche bewegen. Wolken spielen eine zentrale Rolle bei der Kontrolle des Erdklimas. Sie reflektieren die einfallende Sonnenstrahlung zurück ins All und üben einen kühlenden Effekt auf die Erdoberfläche aus. Wolken fangen auch ausgehende Strahlung von der Erde ein und erzeugen einen Erwärmungseffekt auf der Erdoberfläche.
Niederschlag
Wasser fällt in der nächsten Phase des Kreislaufs als Regen, Hagel oder Schnee auf die Erde zurück. Am Boden lässt die an der Oberfläche herrschende Hitze einen Teil des Wassers wieder verdunsten. Ein anderer Teil des Wassers dringt in den Oberflächenboden ein und sammelt sich unter der Erde als Grundwasser, das in Flusssysteme und Ozeane versickert und als Quelle wieder an die Oberfläche tritt. Restliches Wasser oder Abfluss fließt in Flüsse, Seen und Ozeane, wo der Kreislauf von vorne beginnt.
Vegetation
Die Vegetation auf der Erdoberfläche nimmt über die Wurzeln Grundwasser und Nährstoffe auf und verdunstet es über die Blätter wieder in die Atmosphäre. Dies ist der Transpirationsprozess, der einen weiteren Zweig des Zyklus bildet. Laut dem U.S. Geological Survey verdunstet eine große Eiche pro Jahr 40.000 Gallonen Wasser, während ein 1 Hektar großes Maisfeld täglich 3.000 bis 4.000 Gallonen Wasser produziert. Dadurch kann die Vegetation die Luft befeuchten und den Wasserkreislauf in Regionen fernab von Ozeanen in Bewegung halten. Das Abholzen von Bäumen auf großen Flächen verlangsamt Regen und führt zu Dürre und Wüstenbildung.
Ozeane
Ozeane sind die wichtigste flüssige Phase des Wasserkreislaufs. Sie bedecken 70 Prozent der Erdoberfläche, enthalten 96,5 Prozent des weltweiten Wassers und sind für die Bildung von 85 Prozent des Wasserdampfs in der Atmosphäre verantwortlich. Ozeane beherbergen die größten Ökosysteme der Welt. Diese Gemeinschaften variieren je nach Wassertiefe, Temperatur, Salzgehalt und Verfügbarkeit von Sonnenlicht. Die Verdunstung von reinem Wasser von der Meeresoberfläche hinterlässt Salze, die sich im Wasser anreichern. Korallenriffe wachsen in seichten warmen Gewässern, während Mikroorganismen und Bodenfresser – Plattfische und Stachelrochen – in den dunklen, kalten und tiefen Gewässern leben.
Polkappen
Eiskappen und Gletscher sind die feste Stufe des Wasserkreislaufs und speichern 68,7 Prozent des weltweiten Süßwassers. Das Geological Survey schätzt, dass der Meeresspiegel um 230 Fuß ansteigen würde, wenn das gesamte Eis schmelzen würde. Wie Wolken reflektieren Eiskappen einen Teil der Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum und wirken kühlend auf die Temperatur der Erde. Eiskappen sind integraler Bestandteil der thermohalinen Zirkulation, bei der es sich um den Prozess handelt, bei dem Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede in verschiedenen Teilen der Ozeane die Meeresströmungen antreiben. Gäbe es diese Zirkulation nicht, würden die Polarregionen der Erde kälter und die äquatorialen Regionen heißer. Ihre jeweiligen Ökosysteme würden nicht überleben.