Il ciclo dell'acqua delineato da alcune teorie meteorologiche considera l'evaporazione dell'acqua dell'oceano, che va a condensarsi nelle nuvole e poi cade sotto forma di pioggia, l'origine principale dell'umidità atmosferica. Questa teoria, però, tralascia il ruolo della vegetazione arborea del pianeta. Gli alberi, infatti, sono come “gigantesche fontane d'acqua”, come sottolinea un articolo di Science sull'argomento.
Gli alberi, infatti, assorbono l'acqua dal terreno con le radici, e rilasciano quella non utilizzata nella fotosintesi nell'aria, sotto forma di vapore acqueo, come se sudassero. Questo processo, chiamato traspirazione, fa sì che un singolo albero rilasci centinaia di litri di acqua al giorno. Ecco perché una foresta è in grado di portare molta più umidità nell'aria rispetto all'evaporazione dei mari.

L'importanza del meccanismo della traspirazione degli alberi è stata messa in luce nel 1979 da Salati, un meteorologo brasiliano, i cui studi dimostrarono che la foresta amazzonica era la responsabile della metà delle piogge che la bagnavano. A partire dalle sue ricerche, è stata sviluppata la teoria meteoreologica dei “fiumi volanti”, secondo la quale i venti che soffiano sopra le grandi foreste conducono l'acqua traspirata dagli alberi in altre aree del pianeta. Quello dei fiumi volanti è diventato un modello globale in grado di descrivere il flusso di umidità nell'aria e dimostra che il 40% delle precipitazioni globali proviene dalla terra, e non dagli oceani.

Tali scoperte hanno fornito un importante contributo alla scienza meteorologica. In seguito, una nuova ipotesi, per alcuni versi controversa, ha portato alla luce nuovi risultati che vale la pena esaminare. La teoria in questione è stata formulata da due fisici teorici russi, Anastassia Makarieva e Victor G. Gorshkov, che vi hanno lavorato sopra per più di 10 anni all'istituto Kurchatov, un'agenzia di ricerca nucleare civile e militare a San Pietroburgo.

I risultati dei loro studi suggeriscono che le grandi foreste non sono solo la fonte dell'umidità, ma sbalzano anche i venti che la trasportano.

Il meccanismo da loro delineato, a cui hanno dato il nome di pompa biotica, prevede che il vapore acqueo espirato dagli alberi delle foreste boreali in Russia sospinga i venti che portano l'aria umida dal continente europeo fino alla Siberia, alla Mongolia e poi in Cina, influenzando il clima di tutto il nord dell'Asia.

Secondo quest'ipotesi, insomma, le grandi foreste giocherebbero un ruolo fondamentale non solo nella produzione di pioggia, ma anche per la sua circolazione atmosferica sulla terra. Che le foreste siano responsabili della piovosità è un'idea largamente condivisa dalla comunità scientifica; al contrario, l'ipotesi della pompa biotica ha ricevuto molte critiche.

Dieci anni fa, Makarieva e Gorshkov hanno trovato però altri sostenitori della loro teoria, e insieme a loro hanno presentato uno studio che illustrava l'esistenza e il funzionamento della pompa biotica. La revisione del loro contributo, però, è durata degli anni, a causa delle aspre critiche provenienti da molti studiosi, preoccupati che le loro teorie potessero sostenere il negazionismo climatico.

L'idea della pompa biotica contraddice infatti un principio largamente condiviso dalla meteorologia, ovvero che i venti sono guidati dal riscaldamento differenziale dell'atmosfera.
Le conoscenze attuali, infatti, suggeriscono che gli attuali record di siccità siano la conseguenza del cambiamento climatico prodotto dal carbonio. Accettando la teoria della pompa biotica bisognerebbe quindi riconsiderare il ruolo delle emissioni di carbonio, inserendo nel quadro complessivo anche gli effetti della condensazione e le variazioni dei venti dovuta a essa dovute.

Secondo gli autori, al contrario, il meccanismo della pompa biotica non nega il cambiamento climatico, anche se non ha una relazione con esso; lo affianca, insomma, come un fenomeno parallelo ma indipendente. Sostengono infatti, che accettare la loro teoria non significherebbe di certo negare che i cambiamenti climatici esistono e che sia necessaria un'azione consistente per limitarli.

Che il loro studio sia stato poi pubblicato, superando il lungo processo di revisione, significa che la loro teoria, almeno per il momento, non è stata smentita, e che dovrà quanto meno essere presa in considerazione dai futuri studi sull'impatto climatico delle foreste. È generalmente accettata, infatti, l'idea secondo la quale la deforestazione sia associata al calo delle precipitazioni.

Se la loro ipotesi fosse corretta, potrebbe anche spiegare perché le aree forestali dell'interno dei continenti e quelle sulla costa ricevano la stessa quantità di pioggia e perché i continenti con poche aree boscose siano i più aridi. La pompa biotica, inoltre, è coerente con la teoria dei fiumi volanti, e potrebbe spiegarne la potenza.

Gli studi di Makarieva e Goshrkov, infine, confermano l'importanza della protezione delle foreste, perché la loro perdita avrebbe delle gravi conseguenze climatiche. La deforestazione, infatti, causa dei cambiamenti nelle precipitazioni, i quali hanno poi delle ripercussioni sulla quantità delle risorse idriche urbane e sul mantenimento dei campi agricoli.

La gestione globale delle risorse idriche, infatti, tiene poco o nessun conto delle interazioni tra foreste e acqua. Accettare la teoria della pompa biotica, invece, riporterebbe l'attenzione sulle foreste, eliminando le quali verrebbe compromessa la circolazione planetaria dell'aria umida.

La teoria della pompa biotica è poco condivisa in occidente, ma sembra stia prendendo piede in Russia, tanto da attirare l'attenzione dell'Agenzia federale forestale e ottenendo l'approvazione da parte dell'Accademia delle scienze di Mosca.