Самым важным компонентом природного цикла углерода является газообразный диоксид углерода СО2. Сейчас запасы углерода в атмосфере в виде СО2 относительно невелики в сравнении с его запасами в океанах и земной коре (в виде ископаемого топлива). Циркуляция углерода в биосфере основана на поступлении СО2 в атмосферу и его потреблении.
Поступление углекислого газа в атмосферу в современных условиях происходит в результате: 1) дыхания всех организмов; 2) минерализации органических веществ; 3) выделения по трещинам земной коры из осадочных пород (имеющих биогенное происхождение); 4) выделения из мантии Земли при вулканических извержениях (незначительная часть - до 0,01 %); и 5) сжигания топлива.
Схема обмена углерода между его соединениями в океане приведена на рис. 20. Океан, как насос, поглощает своими холодными водами CO2 в полярных широтах и отдает ее в нагретых водами СО2 в полярных широтах и отдает ее в нагретых экваториальных и тропических зонах. Именно поэтому давление CO2 в области тропиков всегда несколько выше, чем в высоких широтах.