在含碳分子中，二氧化碳、甲烷和壹氧化碳是最重要的溫室氣體，二氧化碳循環是生物地球化學循環的核心之壹。自工業革命以來，大氣二氧化碳含量從277×10-6增加到目前的360×10-6(圖7-8)。二氧化碳含量與大氣溫度密切相關(圖7-9)。
圖7-8 1000年以來大氣二氧化碳濃度的變化。
(據波斯特等人，1990)
圖7-9 1600萬年以來二氧化碳濃度和溫度的變化。
(據巴諾拉等人，1987)
地質年代和生物歷史
古生物學導論(第三版)
(根據孫戈等人2001，略有修改)
伍德沃德(1987)研究了英國近200年來8種樹木的植物標本，發現隨著二氧化碳濃度的增加，氣孔密度下降了約10%。兩者之間存在顯著相關性(P=0.001)，認為二氧化碳直接影響氣孔密度的變化，而不是通過擴大葉細胞體積間接影響氣孔密度。penuelas & Matamala(1990+0990)研究了植物標本館石蠟保存的葉片標本，發現相當數量植物的氣孔參數與大氣二氧化碳濃度呈負相關。Woodward(1995)分析了100多種已發表的植物在二氧化碳濃度升高條件下氣孔密度的變化，結果表明其中74%的植物氣孔密度呈下降趨勢。
Mcelwain & Chaloner (1995)利用氣孔比(簡稱SR)，即最近的現存親緣物種或最近的現存對應物種的氣孔指數與化石植物的氣孔指數之比，結合Berner(1997)碳循環模型，定量估算了古代大氣中二氧化碳的濃度。石炭紀標準提出:1Sr = 2r CO2 = 600×10-6 CO2，公式中的RCO2是指伯納爾碳循環模型中估算的古代大氣二氧化碳濃度與工業革命前大氣二氧化碳的比值。