Węgiel nieustannie przemieszcza się między atmosferą, oceanami, lądem i organizmami żywymi. Ten ruch to cykl węglowy. Rośliny pobierają dwutlenek węgla z powietrza poprzez fotosyntezę i wiążą go w cukrach i tkankach. Zwierzęta zjadają rośliny i uwalniają węgiel poprzez oddychanie. Kiedy organizmy obumierają, organizmy rozkładające je oddają węgiel do gleby i powietrza. Oceany pochłaniają duże ilości dwutlenku węgla, a organizmy morskie budują z niego muszle i szkielety. Przez miliony lat część węgla zostaje zakopana i skompresowana, tworząc węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.

Działalność człowieka zaburzyła ten cykl. Spalanie paliw kopalnych uwalnia węgiel, który był magazynowany pod ziemią przez setki milionów lat. Wylesianie powoduje wylesianie drzew, które w przeciwnym razie pochłaniałyby dwutlenek węgla. W rezultacie następuje wzrost zawartości węgla w atmosferze, który zatrzymuje ciepło i napędza zmiany klimatyczne. Oceany pochłaniają około jednej czwartej emisji antropogenicznych, co powoduje zakwaszenie wody morskiej i szkodzi koralowcom i skorupiakom.

Główne rezerwuary węgla

• Atmosfera: dwutlenek węgla i metan.
• Oceany: rozpuszczony węgiel i życie morskie.
• Grunty: gleby, lasy i torf.
• Paliwa kopalne: węgiel, ropa naftowa i gaz.

Obieg węgla nie jest zamknięty. To zbiór przepływów, które mogą zostać zaburzone. Przez większość historii ludzkości równowaga ta utrzymywała się. Od rewolucji przemysłowej tak się nie stało.