Углерод, так же как и азот, является важнейшим элементом органической жизни. Первоисточником углерода любого органического вещества служит углекислота воздуха (рис. 12.9). Содержание ее в воздухе составляет 0,03 % от общего объема газов и является довольно постоянной величиной. Это постоянство поддерживается как физико-химическими, так и биологическими процессами. К первым относятся извержения вулканов, сопровождающиеся выделением огромного количества углекислоты, сжигание топливных материалов для промышленных целей.

Рис. 12.9. Схема круговорота углерода
Например, только от сжигания каменного угля ежегодно в атмосферу возвращается около 4,7 % углекислоты от ее общего запаса в природе. К биологическим процессам относятся все биохимические реакции фотосинтеза, хемосинтеза, дыхания и брожения, сопровождающиеся потреблением и выделением углекислого газа.
Круговорот углерода начинается с фиксации углекислоты зелеными растениями и автотрофными микроорганизмами. Образовавшиеся в процессе фото- и хемосинтеза организмов углеводы или другие углеродсодержащие органические соединения частично используются этими же организмами для получения энергии, при этом углекислота (продукт реакций окисления) выделяется в среду. Часть фиксированного растениями углерода потребляется человеком и животными, которые выделяют его в форме углекислоты в процессе дыхания. Углерод, выделяющийся в результате разложения отмерших растений и животных, окисляется до углекислоты и тоже возвращается в атмосферу.
Ведущая роль в возращении углерода в атмосферу принадлежит микроорганизмам. В процессах дыхания и брожения они разлагают самые разнообразные органические соединения. Более доступными являются углеродсодержащие соединения, растворимые в воде (углеводы, спирты). Но в естественных условиях - в почве и воде - в гораздо большем количестве встречаются труднорастворимые соединения углерода, такие, например, как крахмал, пектиновые вещества, клетчатка, лигнин. В них сосредоточена основная масса углерода. Разложение их начинается с гидролиза, в результате чего образуются более простые соединения типа углеводов. Дальнейшее превращение данных соединений осуществляется в реакциях дыхания или брожения.