地球表面70%被水所占据，海洋、湖泊、河川中的水不断蒸发，变成水蒸气，进入大气层，大气层中的水蒸气遇冷凝结成雨、雪、雹、般等降落到地面，一部分流进河流，湖泊，重新返回海洋，另一部分渗入土壤或松散的岩层中，其中一部分成为地下水，一部分被植物吸收。
作物的生长跟水分的含量密切相关，为了保证植物生长所需的水分，同时节约水资源，可以使用土壤水分测定仪对土壤水分进行检测。研究发现，植物吸收的水分部分除了少量结合在植物身体组织外，大多数通过植物叶面蒸腾作用，又返回大气中。动物在生命过程中也从外界环境取得一定量的水，并通过身体蒸发把水分释放到外界环境中去，但总量与通过植物的水相比很小。
而碳是构成有机体的主要元素，碳以二氧化碳的形式储存在大气中，绿色植物从空气中取得二氧化碳，通过光合作用把二氧化碳和水转变成简单的糖，并放出氧，供消费者需要。当消费者呼吸时释放出二氧化碳，又被植物所利用，这是碳循环的一个方面。同时随着这些有机体的死亡和被微生物所分解，把蛋白质、碳水化合物和脂肪破坏，氧化变成二氧化碳和水及其它无机盐类，二氧化碳又再被植物吸收利用，参加生态系统再循环。
一切生物有机体大部分是由水组成的，从大气中降落到地面的水也是人类从事生产和生活所不可缺少的。据估计，灌溉土地生产一吨糖或玉米需要千吨水，而生产一吨动物组织需要十吨水。所以任何一个生态系统都离不开水，同时水循环为生态系统中物质与能量的交换提供了基础，此外水起到了调节气候，清洗大气，净化环境的作用。
