Pe Pământ, circuitul carbonului din natură este format dintr-o serie de schimburi de substanță, care antrenează carbonul, între biosferă, atmosferă, hidrosferă și litosferă. Cea mai mare parte a carbonului din circuit se află sub formă gazoasă, în special ca dioxid de carbon.
În figura alăturată sunt prezentate fluxurile de carbon între atmosferă și biosferă, hidrosferă și litosferă.
Între atmosferă și biosferă: plantele în timpul nopții și animalele tot timpul elimină prin respirație dioxid de carbon. În timpul zilei plantele asimilează carbonul din CO2 și, cu ajutorul luminii solare, prin procesul de fotosinteză îl transformă în combinații organice, eliberând oxigenul. Capacitatea biosferei de a asimila carbonul este, totuși, limitată.
Între atmosferă și hidrosferă: CO2 este un gaz relativ solubil în apă și există un echilibru al concentrației CO2 în apă. Oceanele conțin dizolvate cantități imense de CO2, care, în caz că echilibrul ar fi perturbat, ar putea fi eliminate în atmosferă, ducând la o perturbație climatică extremă. Solubilitatea gazelor în apă descrește pe măsură ce temperatura apei crește, ca urmare la o încălzire a oceanelor, eliberarea CO2 în atmosferă este un pericol real.
Între biosferă și litosferă: în trecutul îndepărtat, în special în carbonifer, o mare parte a plantelor din flora din epocă au ajuns în pământ, stocând în litosferă carbonul din corpul lor sub formă de zăcăminte de cărbune.[1] De fapt, se consideră că în acea perioadă atmosfera terestră conținea CO2 în loc de oxigen, iar plantele au teraformat atmosfera, oxigenul de acum și lipsa dioxidului de carbon (concentrația actuală de numai 0,03 %[1]) fiind de fapt urmarea acestei activități.[1]
Între atmosferă și litosferă: actual carbonul este eliberat din litosferă în atmosferă sub formă de CO2 prin activități antropice (arderea combustibililor fosili). Se consideră că în ultima jumătate de secol au fost emise în atmosferă cantități foarte mari de CO2 și metan, care, prin efectul de seră au dus la începerea fenomenului de încălzire globală.
