Kohlenstoffkreislauf. (Abb: Lisa Larsson)Der Kohlenstoff bewegt sich in einem komplizierten Kreislauf zwischen Lebewesen, Luft, Meeren und Böden (s. Abb.). Pflanzen nehmen bei der Photosynthese Kohlenstoff auf und setzen es bei der Photorespiration und bei Abbauprozessen wieder frei. Der Mensch führt dem Kreislauf durch die Verbrennung fossiler Energieträger Kohlenstoff zu. Dadurch steigt die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre, und der Treibhauseffekt verstärkt sich. Die Flächennutzung durch den Menschen verringert die Gesamtmenge an lebender pflanzlicher Biomasse und beeinflusst den Boden negativ. Dies führt dazu, dass der Kohlenstoffspeicher kleiner wird und dass der Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt. Es dauert sehr lange, bis das Kohlendioxid der Atmosphäre entzogen ist. Wir müssen unsere Emissionen unbedingt sofort reduzieren, damit das Klimasystem keinen Kipppunkt erreicht, der unumkehrbare Veränderungen mit sich bringt. Der Wald kann nur einen Bruchteil des Kohlenstoffs speichern, der bei der Verbrennung fossiler Energieträger weltweit freigesetzt wird.
Wegen ihrer Größe speichern Bäume viel Kohlendioxid, aber es ist wichtig zwischen Kohlenstoffsenken und Kohlenstoffspeichern zu unterscheiden. Junger Wald ist eine Kohlenstoffsenke: Er nimmt pro Zeiteinheit viel Kohlendioxid auf, hat aber keinen großen Kohlenstoffspeicher. Altbestehender Wald kann eine Kohlenstoffsenke sein, hat aber vor allem einen großen Kohlenstoffspeicher. Wenn der Wald geerntet wird, setzen die Bäume – aber auch der Boden – Kohlenstoff frei. Im Allgemeinen dauert es 10 bis 20 Jahre, bis ein Schlag wieder zu einer Kohlenstoffsenke wird. Wenn es sich um Torfböden handelt, ist der Zeitraum – falls überhaupt eine Regeneration stattfindet – noch viel länger. Der Wald muss mindestens wieder so alt werden, wie er zum Erntezeitpunkt war, bevor sein Kohlenstoffspeicher wiederhergestellt ist.
In einem Wald ist in den lebenden Bäumen und anderen Organismen sowie in totem organischem Material auf dem und unterhalb des Bodens Kohlenstoff gespeichert. Im Boden arbeiten Baumwurzeln und Pilze zusammen (Mykorrhiza). In alten Wäldern tragen die Mykorrhizapilze viel Kohlenstoff in den Boden ein. Bei sehr alten Wäldern schwächt sich die Kohlenstoffspeicherung ab (die Differenz zwischen der Kohlenstoffbindung durch Photosynthese und der Kohlenstofffreisetzung durch Abbauprozesse). Allerdings werden heutige Wälder lange vor Erreichen dieses Punktes abgeholzt. Trotzdem fungierten die europäischen Wälder in den letzten Jahren als Kohlenstoffsenken, wenngleich sie über einen Zeitraum von 250 Jahren hinweg betrachtet wegen der Forstwirtschaft, insbesondere wegen der Umwandlung von Misch- in Nadelwald, viel Kohlenstoff in die Atmosphäre abgaben.
Eine Pflanzung hat einen kleineren Kohlenstoffspeicher als ein altbestehender Naturwald: Seine Bäume erreichen kein hohes Alter und keine große Masse, und der Boden wird im Rahmen von Bewirtschaftung und Ernte negativ beeinflusst. Wir müssen den großen Kohlenstoffspeicher in den alten, nie von Kahlschlagwirtschaft betroffenen Wäldern erhalten. In den bewirtschafteten Wäldern müssen wir Verfahren anwenden, mit denen so viel Kohlenstoff wie möglich im Ökosystem verbleibt. Es ist unklar, ob es forstwirtschaftliche Praktiken gibt, bei denen gleichzeitig Kohlenstoff gespeichert wird, die biologische Vielfalt erhalten wird und Produktivität gegeben ist.