Die Hydrosphäre der Erde umfasst alle Bereiche, in denen die Speicherung und Bewegung von Wasser erfolgt. Da Wasser die Grundlage aller Lebensprozesse ist, ist der Kreislauf des Wassers für die Dynamik der Ökosysteme enorm wichtig.
Der Wasserkreislauf beginnt, wenn die Sonne Oberflächenwasser auf dem Land und in den Ozeanen erwärmt. Dadurch wird es verdampft und als Wasserdampf in die Atmosphäre abgegeben. Der Wasserdampf kondensiert zu Wolken und fällt schließlich als Niederschlag in Form von Regen, Schnee oder Hagel nieder.
Nach dem Zurückfallen auf die Erde kann Wasser in große Gewässer eintreten, wieder verdunsten, als Abfluss an der Oberfläche bleiben oder in den Boden versickern, wo es von Pflanzen aufgenommen und transpiriert wird (aus den Poren der Blätter abgegeben und in der Atmosphäre verdunstet) oder zu Grundwasser werden kann. Tiefes Grundwasser kann Reservoirs oder Aquifere bilden, und flaches Grundwasser erreicht schließlich einen Gewässer, wo es als Oberflächenwasser verdunstet werden kann, um den Kreislauf erneut zu durchlaufen.
Menschenzellen bestehen zu über 70% aus Wasser, und fast alle Organismen an Land benötigen Süßwasser zum Überleben. Allerdings sind 97,5% des Wassers auf der Erde Salzwasser. Nur weniger als 1% des Süßwassers ist durch Flüsse und Seen zugänglich. Der größte Teil des Wassers auf der Erde liegt als Eis, Grundwasser oder Salzwasser in den Ozeanen und Meeren vor und ist für viele Pflanzen, Tiere und Pilze unzugänglich und für kurzfristige Zyklen nicht verfügbar. In diesen Formen wird das Wasser für längere Zeiträume gespeichert, bevor es in den Wasserkreislauf eintritt. Dies wird als Aufenthaltszeit bezeichnet.
Die Energie der Sonne erwärmt das Oberflächenwasser an Land und im Ozean, so dass es durch Verdunstung, Sublimation (Verdampfen des Eises aus einer festen Form) und Transpiration (Verdampfen des Wassers von Pflanzen) in die Atmosphäre gelangt. Der Wasserdampf kondensiert dann zu Wolken und fällt schließlich als Regen oder Schnee auf die Erde. Das Wasser, das an die Erdoberfläche zurückkehrt, kann: Gewässer füllen, wieder von dem Boden verdunsten, in den Boden eindringen, um von Pflanzen aufgenommen und transpiriert zu werden, unter der Oberfläche als Grundwasser fließen oder für längere Zeit in Aquiferen gespeichert werden.
