La pompe biotique est un phénomène naturel qui a été mis en évidence par des chercheurs. L'étude la plus complète concernant la pompe biotique est celle conduite par une équipe scientifique russe, animée par  Anastassia Makarieva  et  Victor Gorshkov .

Le principe de ce phénomène  tient au mécanisme suivant :

1 Les espaces forestiers ont capables d'augmenter la capacité des sols à absorber l'eau de pluie en comparaison de surfaces faiblement végétalisées ou de simples surfaces agricoles. Les systèmes racinaires des arbres et la matière organique des sols forestiers permettent la pénétration de l'eau dans les terrains qui peuvent alors stocker plus. Dans un champ sans culture (comme souvent en hiver en France) l'eau après une forte pluie s'infiltre moins facilement dans le sol, reste en surface et s'évapore ou ruisselle plus rapidement vers les cours d'eau.

2 Les arbres régulent ensuite le retour de l'eau vers l'atmosphère par évapotranspiration. C'est le résultat d'un processus physico-chimique de la photosynthèse, qui absorbe le gaz carbonique et l'eau pour produire de l'oxygène et les matières organiques de l'arbre, bois et feuillages. Une partie de cette eau pompée du sol échappe à la photosynthèse et retourne à l'atmosphère par les stomates des feuilles ou des épines de résineux.

3 L'évaporation dans l'atmosphère au-dessus des massifs forestiers accentue les phénomènes de condensation et de restitution de la chaleur. Cet effet par conséquent peut créer une zone dépressionnaire sur les massifs.

4 Si le massif forestier se trouve proche d'une façade maritime, la dépression peut être plus importante qu'au-dessus de la mer et engendre donc une circulation de la mer vers l'intérieur des terres, qui peut aller au-delà de la simple brise de mer, phénomène diurne.

5 Si le massif forestier est très étendu, ou si plusieurs massifs forestiers se jouxtent vers l'intérieur des continents, le flux d'air chargé en eau se propage vers l'intérieur des continents, favorisant ainsi le transport de l'eau depuis les mers et océans.

6 Même en cas de masses d'air circulant naturellement des mers vers les terres, les forêts ont cette capacité de recharger l'atmosphère en eau pour la transporter plus loin.

L'ensemble de ce processus est  appelé pompe biotique .

Lorsque l'on procède à de vastes déforestations comme en Amazonie, on désamorce la pompe biotique, les prélèvements diminuent et on peut créer des zones désertiques. C'est ce que l'on observe en Amazonie, ou une diminution du rythme des prélèvements suite à l'abattage à grande échelle de la forêt.

On voit ainsi que la forêt peut influencer le climat en accompagnant le cycle de l'eau et en favorisant les prélèvements.