碳是構成一切有機物的基本元素。綠色植物通過光合作用將吸收的太陽能固定于碳水化合物中，這些化合物再沿食物鏈傳遞并在各級生物體內氧化放能，從而帶動群落整體的生命活動。因此碳水化合物是生物圈中的主要能源物質。生態系統的能流過程即表現為碳水化合物的合成、傳遞與分解。

自然界有大量碳酸鹽沉積物，但其中的碳卻難以進入生物循環。植物吸收的碳*來自氣態CO2。生物體通過呼吸作用將體內的CO2作為廢物排入空氣中。翻耕土地也使土壤中容納的一部分CO2釋放出來，腐殖質氧化產生的CO2更多。燃燒煤炭和石油等燃料也能產生CO2，特別是工業化以后，以這種方式產生的CO2量逐漸增大，甚至超過來自其他途徑的CO2量。大氣中的CO2一方面因植物的減少而降低了消耗，另一方面又因上述燃料使用量的增加而增多了補充，所以濃度有增加的趨勢。但海水中可以溶解大量CO2并以碳酸鹽的形式貯存起來，因此可以幫助調節大氣中CO2的濃度。