Vanduo yra gyvenimo būtinybė. Gyvieji organizmai sudaro mažiausiai 70 procentų vandens. Tai yra vienintelė medžiaga, esanti Žemėje ir atmosferoje trijose fazėse - kietoje, skystoje ir dujinėje - vienu metu. Vandens arba hidrologinis ciklas yra vandens, kaip ledo, skysto vandens ir vandens garų, cirkuliacija visoje Žemėje ir jos atmosferoje. Ekosistemos yra biologinės arba biotinės bendruomenės ir cheminiai ir fiziniai, arba abiotiniai procesai, darantys įtaką jų struktūrai. Ekosistemos ribos svyruoja nuo pakrantės iki tvenkinio, lauko iki miško ar skirtingo vandens gylio vandenynuose.
Debesys
Ciklas prasideda vandeniui išgaravus iš vandenyno paviršiaus. Vandens garai pakyla, atvėsina ir kondensuojasi į vandens lašelius ir ledo daleles, kurios juda per Žemės paviršių. Debesys vaidina pagrindinį vaidmenį kontroliuojant Žemės klimatą. Jie atspindi gaunamą saulės spinduliuotę atgal į kosmosą ir daro aušinantį poveikį Žemės paviršiui. Debesys taip pat sulaiko iš Žemės sklindančią radiaciją ir sukelia atšilimo efektą Žemės paviršiuje.
Krituliai
Kitame ciklo etape vanduo vėl krenta į Žemę kaip lietus, kruša ar sniegas. Žemės paviršiuje vyraujanti šiluma verčia dalį vandens vėl išgaruoti. Kita vandens dalis prasiskverbia į paviršinį dirvožemį ir kaupiasi po žeme kaip požeminis vanduo, kuris prasiskverbia į upių sistemas ir vandenynus ir vėl išnyra paviršiuje kaip šaltinis. Likęs vanduo arba nuotėkis teka į upes, ežerus ir vandenynus, kur ciklas prasideda iš naujo.
Augmenija
Žemės paviršiaus augmenija per šaknis absorbuoja požeminį vandenį ir maistines medžiagas ir iš lapų išgarina atgal į atmosferą. Tai transpiracijos procesas, kuris suformuoja tolesnę ciklo šaką. JAV geologijos tarnybos duomenimis, didelis ąžuolas per metus praleidžia 40 000 litrų vandens, o 1 aro kukurūzų lauke kasdien gaunama 3000–4000 litrų vandens. Tai suteikia galimybę augmenijai drėkinti orą ir išlaikyti vandens ratą toli nuo vandenynų esančiuose regionuose. Nuvalius medžius dideliuose plotuose, lėtėja lietus, dėl kurio susidaro sausra ir dykumos.
Vandenynai
Vandenynai yra pagrindinė vandens ciklo skysčio stadija. Jie padengia 70 procentų Žemės paviršiaus, užima 96,5 procentus viso pasaulio vandens ir yra atsakingi už 85 procentų vandens garų susidarymą atmosferoje. Vandenynai turi didžiausias pasaulio ekosistemas. Šios bendruomenės skiriasi priklausomai nuo vandens gylio, jo temperatūros, druskingumo ir saulės šviesos. Garinant gryną vandenį iš vandenyno paviršiaus lieka druskos, kurios susikaupia vandenyje. Koralų rifai auga negiliuose šiltuose vandenyse, o mikroorganizmai ir dugno tiektuvai - plekšnės ir stygos - gyvena tamsoje, šaltyje ir giliai.
Ledo kepurės
Vandens dangteliai ir ledynai yra tvirtas vandens ciklo etapas, juose kaupiama 68,7 proc. Viso pasaulio gėlo vandens. Geologijos tarnyba apskaičiavo, kad ištirpus visam ledui jūros lygis pakiltų 230 pėdų. Kaip ir debesys, ledynai atspindi dalį saulės spindulių atgal į kosmosą ir veikia kaip vėsinantį poveikį Žemės temperatūrai. Šaldytuvai yra neatskiriama termohalino cirkuliacija, tai yra procesas, kurio metu temperatūros ir druskingumo skirtumai įvairiose vandenynų dalyse skatina vandenyno sroves. Jei šios cirkuliacijos nebūtų, Žemės poliariniai regionai būtų šaltesni, o pusiaujo regionai - karštesni. Jų atitinkamos ekosistemos neišgyventų.