Woda jest niezbędna do życia. Żywe organizmy zawierają co najmniej 70 procent wody. Jest to jedyna substancja obecna na Ziemi i w atmosferze w trzech fazach – stałej, ciekłej i gazowej – jednocześnie. Cykl hydrologiczny to obieg wody w postaci lodu, wody w stanie ciekłym i pary wodnej w całej Ziemi i jej atmosferze. Ekosystemy to społeczności biologiczne lub biotyczne oraz procesy chemiczne i fizyczne lub abiotyczne, które wpływają na ich strukturę. Granice ekosystemów wahają się od linii brzegowej do stawu, od pola do lasu lub różnych głębokości wody w oceanach.
Chmury
Cykl zaczyna się, gdy woda wyparowuje z powierzchni oceanu. Para wodna unosi się, ochładza i kondensuje w kropelki wody i cząsteczki lodu, które poruszają się po powierzchni Ziemi. Chmury odgrywają kluczową rolę w kontrolowaniu klimatu Ziemi. Odbijają one przychodzące promieniowanie słoneczne z powrotem w kosmos i wywierają efekt chłodzenia na powierzchnię Ziemi. Chmury zatrzymują również promieniowanie wychodzące z Ziemi i powodują ocieplenie powierzchni Ziemi.
Opad atmosferyczny
W kolejnym etapie cyklu woda spada z powrotem na Ziemię w postaci deszczu, gradu lub śniegu. Na ziemi panujące na powierzchni ciepło powoduje, że część wody ponownie odparowuje. Inna część wody przenika do powierzchniowej gleby i zbiera się pod ziemią jako woda gruntowa, która przedostaje się do systemów rzecznych i oceanów, a następnie wypływa na powierzchnię jako źródło. Pozostała woda spływa do rzek, jezior i oceanów, gdzie cykl zaczyna się od nowa.
Wegetacja
Roślinność na powierzchni Ziemi pochłania wodę gruntową i składniki odżywcze przez korzenie i odparowuje je z powrotem do atmosfery z liści. Jest to proces transpiracji, który stanowi dalszą gałąź cyklu. Według US Geological Survey, duży dąb przepuszcza 40 000 galonów wody rocznie, podczas gdy jednoakrowe pole kukurydzy wytwarza od 3000 do 4000 galonów wody dziennie. Dzięki temu roślinność może nawilżać powietrze i utrzymywać obieg wody w regionach oddalonych od oceanów. Usuwanie drzew na dużych obszarach spowalnia deszcz, co prowadzi do suszy i powstawania pustyni.
Oceany
Oceany są głównym płynnym etapem obiegu wody. Zajmują 70 procent powierzchni Ziemi, zawierają 96,5% światowej wody i są odpowiedzialne za tworzenie 85 procent pary wodnej w atmosferze. Oceany zawierają największe na świecie ekosystemy. Zbiorowiska te różnią się w zależności od głębokości wody, jej temperatury, zasolenia i dostępności światła słonecznego. Odparowanie czystej wody z powierzchni oceanu pozostawia sole, które w wodzie ulegają koncentracji. Rafy koralowe rosną w płytkich, ciepłych wodach, podczas gdy mikroorganizmy i żerujące na dnie – płastugi i płaszczki – żyją w ciemnych, zimnych i głębokich wodach.
Pokrywy lodowe
Czapy lodowe i lodowce są stałym etapem obiegu wody i przechowują 68,7 procent świeżej wody na świecie. Służba Geologiczna szacuje, że gdyby cały lód stopił się, poziom mórz podniósłby się o 230 stóp. Podobnie jak chmury, czapy lodowe odbijają część promieniowania słonecznego z powrotem w kosmos i działają chłodząco na temperaturę Ziemi. Czapy lodowe są integralną częścią cyrkulacji termohalinowej, czyli procesu, w którym różnice temperatury i zasolenia w różnych częściach oceanów napędzają prądy oceaniczne. Gdyby ta cyrkulacja nie istniała, regiony polarne Ziemi stałyby się zimniejsze, a regiony równikowe cieplejsze. Ich odpowiednie ekosystemy nie przetrwałyby.