Přirozený tok uhlíku je z převážné části biogenním koloběhem (cyklem) mezi biosférou a atmosférou. Hnacím „motorem“ je fotosyntéza, „palivem“ dopadající sluneční záření a „pasažérem“ organismy (mikroorganismy, rostliny, živočichové). Jedná se o projev života na Zemi. Fotosyntéza znamená záchyt energie a výrobu energetických zásob ve formě energeticky bohatých ústrojných (organických) látek. Tato energie je z převážné části procesem dýchání uvolňována a v rámci všech životních procesů organismy spotřebovávána. Fotosyntéza redukuje uhlík z CO2, a tím zadrží sluneční energii, a dýchání je opačným procesem, tedy oxidací uhlíku postupně až na CO2, při němž se energie uvolňuje. Produkce CO2 člověkem je tokem uhlíku, který ovlivňuje rovnováhu globálního koloběhu uhlíku (a současně i klimatického systému Země), kdy člověk využívá energii ze Slunce, která byla kdysi dávno uložena v tělech organismů. Roční produkce činí cca 10 Gt (gigatun) uhlíku, což je asi na úrovni 5 % přirozených toků.