森林的光合和呼吸作用与大气之间的年碳交换量占到陆地生态系统总量的70%，主导着全球陆地碳循环的动态。与其他生态系统类型相比较，森林生态系统具有较高的碳贮存密度。森林植被具有较强的生存持续性和结构与功能的稳定性，在生物地球化学循环中起着重要的调节作用。全球森林每年总碳汇为2.4×1012 千克，相当于全球化石燃料碳排放量的一半，陆地碳汇基本来自森林。

近年来，科学家发现，陆地生态系统固碳是减缓大气CO2 浓度升高最经济可行的途径，中国陆地生态系统在过去几十年中一直扮演着重要的碳汇角色，2001—2010 年间，陆地生态系统年均固碳2.01×1011千克，相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%。其中，中国森林生态系统是固碳的主体，贡献了约80% 的固碳量，农田和灌丛生态系统分别贡献了12% 和8%，草地生态系统的碳收支基本处于平衡。科学研究表明，人类的有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。例如，我国的重大生态工程（天然林保护工程、退耕还林工程、退耕还草工程、长江和珠江防护林工程等）和秸秆还田的农田管理措施，分别贡献了中国陆地生态系统固碳总量的36.8%（7.4×1010千克）和9.9%（2.0×1010 千克）。

海洋覆盖了地球表面的70.8%，是地球上最重要的“碳汇”聚集地。海洋通过波浪涌动溶解大气中CO2，生物量巨大的海藻，其光合功能亦能吸收大量CO2，海洋中的可溶性钙盐与碳酸结合，可以在海底形成大面积的碳沉积。

据测算，地球上每年化石燃料燃烧产生的CO2，约13% 为陆地植被吸收，35% 为海洋所吸收，其余部分暂存于大气中，海洋的固碳能力约为4×1015 千克，年新增储存能力(5－6)×1015 千克。所以，森林与海洋是大气CO2 的两个重要调节器。