Круговороти води і СО2 в глобальному масштабі представляють собою, ймовірно, найважливіші для людства біогеохімічні круговороти. Для обох характерні невеликі, але дуже рухливі фонди в атмосфері, високочутливі з порушень, які викликаються діяльністю людини і які можуть впливати на погоду і клімат.
Незважаючи на те, що вода бере участь в хімічних реакціях, з яких складається і фотосинтез, велика частина потоку води, що проходить через екосистему, пов'язана з випаровуванням, транспірації (випаровування рослинами) і випаданням опадів.
Кругообіг води, або гідрологічний цикл, як і будь-який інший кругообіг, приводиться в рух енергією. Поглинання світлової енергії рідкою водою являє собою головну точку, в якій джерело енергії пов'язаний з кругообігом води. За оцінками, близько третини всієї надходить на Землю сонячної енергії витрачається на приведення в рух кругообігу води.
Більше 90% наявної на земній кулі води пов'язане в гірських породах, що утворюють земну кору, і у відкладеннях (льоду і снігу) на поверхні Землі. Ця вода набуває відбувається в екосистемі гідрологічний цикл дуже рідко: лише за вулканічних викидах водяної пари. Таким чином, великі запаси води, наявні в земній корі, внесок є дуже незначний внесок у пересування води поблизу поверхні Землі, складаючи основу резервного фонду цього кругообігу.
Фонд води в атмосфері невеликий (становить близько 3%). Вода, що міститься в повітрі у вигляді пари в будь-який даний момент, відповідає в середньому шару завтовшки 2,5 см, рівномірно розподіленому по поверхні Землі. Кількість опадів, що випадають за рік, складає в середньому 65 см, що в 25 разів більше тієї кількості вологи, яка міститься в атмосфері в будь-який даний момент. Отже, водяні пари, постійно містяться в атмосфері, так званий атмосферне фонд, щорічно здійснюють кругообіг 25 разів. Відповідно час перенесення води в атмосфері одно в середньому двох тижнів.
Вміст води в грунті, річках, озерах і океанах в сотні тисяч разів більше, ніж в атмосфері. Проте вона протікає через обидва ці фонду з однаковою швидкістю, оскільки випаровування збалансоване з випаданням опадів. Середній час перенесення води в її рідкій фазі по поверхні Землі, рівне 3650 років, в 105 разів більше, ніж час її перенесення в атмосфері.
Особливу увагу слід звернути на наступні аспекти кругообігу води:
1. Море втрачає через випаровування більше води, ніж отримує з опадами; на суші ситуація протилежна. Т.ч. значна частина опадів, що підтримують екосистеми суші, в тому числі більшість агроекосистем, складається з води, випаровування з моря.
2. Важлива, якщо не головна роль транспірації рослин в загальній евапотранспіраціі (випаровуванні) з суші. Вплив, що рослинністю на рух води, виявляється краще всього при видаленні рослинності. Так експериментальна вирубка всіх дерев у басейнах невеликих річок збільшує стік води в річки, дренірующіе розчищені ділянки, більш ніж на 200%. У нормальних умовах цей надлишок у вигляді водяної пари траспіріровался би безпосередньо в атмосферу.
3. Хоча поверхневий стік поповнює резервуари грунтових вод і сам поповнюється від них, ці величини мають зворотну залежність. У результаті діяльності людини (покриття земної поверхні непроникними для води матеріалами, створення водосховищ на річках, будівництва зрошувальних систем, ущільнення орних земель, зведення лісів і т.д.) сток збільшується і поповнення такого важливого фонду грунтових вод скорочується. У багатьох посушливих районах резервуари грунтових вод зараз швидше викачуються людиною, чемпополняются природою.