Циркуляция углерода между живой природой, воздухом, водой и землёй, которая называется углеродным циклом, основополагающий процесс.
Углерод, содержащийся в организмах животных и растений, происходит из окружающей среды. Растения превращают углекислый газ из атмосферы в органические молекулы, основа которых углерод, в процессе фотосинтеза. Животные поедают растения, и накопленные в них питательные вещества превращаются в энергию и используются для формирования тканей тела. Так углерод передаётся от растений к животным. Вместе с тем и у животных, и у растений в процессе, который называется клеточным дыханием, происходит окисление углеродных соединений до углекислого газа и воды. Это нужно для высвобождения запасённой энергии и для возвращения углекислого газа в атмосферу. У деревьев углерод содержится в древесине. Когда деревья горят, углерод высвобождается в виде того же углекислого газа.
Разложение
Когда растения и животные умирают, останки их разлагаются или расщепляются. В процессе разложения углерод высвобождается и попадает обратно в атмосферу.
Иногда останки растений или животных быстро оказываются под землёй или разлагаются в болотах, где мало кислорода. Тогда углерод консервируется и не фазу возвращается в атмосферу. В ходе геологических процессов, происходящих в течение сотен тысяч или даже миллионов лет. Под воздействием температуры и давления этот законсервированный углерод способен превращаться в нефть, уголь или природный газ. Поскольку эти формы углерода долгое время «спрятаны» под землёй, они получили название ископаемых видов топлива. При сгорании ископаемого топлива для получения энергии, необходимой для жизнедеятельности человека, углерод выбрасывается обратно в атмосферу в виде углекислого газа.
Растворённый углерод
Образование ископаемого топлива — не единственный способ связывания углерода. Большое количество углекислого газа растворено в океанах. Некоторые организмы, обитающие в океанах, преобразуют этот углекислый газ в карбонат кальция, из которого формируются их раковины. Когда эти организмы умирают, их раковины остаются на дне океана. В некоторых океанах в ходе химических процессов диоксид углерода, растворённый в воде, образует карбонат кальция. Он оседает на дне океана. На протяжении большого количества времени раковины и карбонат кальция накапливаются и превращаются в известняк. Это процесс связывания углерода, который может длиться в течение миллионов лет. Позже этот углерод медленно высвобождается обратно в окружающую среду в процессе эрозии.
Углеродные болота
Если растения погибают во влажных условиях, например в болотах, то из-за нехватки воздуха их останки не подвержены гниению. Это означает, что углерод консервируется. По мере того как на протяжении миллионов лет растительные останки всё глубже погружаются под землю, они сжимаются и высушиваются, образуя практически чистый углерод в виде угля, который при сгорании выпускает этот углерод в воздух. Эти ископаемые пни не сгнили, потому что находились под водой в болоте, а теперь оказались на поверхности из-за изменения уровня воды.
Лесные пожары означают не только выброс углерода в атмосферу. Если деревьев на Земле становится меньше, это приводит к уменьшению общего потребления ими углерода из воздуха.