Як відомо, сухе повітря атмосфери Землі в об'ємних частинах складається з 78% азоту, 21% кисню, 0,03% вуглекислого газу і незначної кількості гелію, аргону, інших газів і домішок. Найбільш важливими для рослинного світу компонентами атмосфери є вуглекислий газ і кисень.
Джерелами надходження вуглекислого газу в лісове повітря є самі рослини, які в процесі дихання поглинають кисень повітря і виділяють вуглекислий газ, лісова підстилка, в якій відбуваються процеси життя і мінералізація органічних залишків, а також поверхневі шари грунту, в яких розкладаються органічні речовини і мікроорганізми. Виділення вуглекислого газу в атмосферу різними типами грунтів різний. Глинисті грунти виділяють більше, піщані - менше. За рахунок дихання коріння деревних і інших рослин може виділятися також значна кількість вуглекислого газу.
В умовах лісу на різній висоті від поверхні грунту концентрація вуглекислого газу неоднакова. Вона також змінюється в різні часи доби. Так, вночі концентрація вище, а в полудень - менше в зв'язку з фотосинтезом. Влітку вуглекислого газу менше, ніж восени, через інтенсивне його споживання при фотосинтезі. У посушливий період його також менше через зниження життєдіяльності мікроорганізмів.
Навіть незначне підвищення концентрації вуглекислого газу в порівнянні з наявною в атмосфері (0,03%) викликає різке збільшення продуктивності фотосинтезу. Недолік світла під пологом лісу компенсується наявністю більшої кількості С02 в повітрі, і це сприяє нормальному росту підросту деревних порід, а деякі види рослин взагалі пристосувалися до життя в такому середовищі.
Стратифікація вуглекислого газу по вертикалі в умовах лісу виглядає приблизно так: нижньому 1,5-метровому шарі, який становить 0,07%, а іноді більше, з висотою вона зменшується і в кронах дерев, де С02 посилено споживається, становить 0,0022% . Але загальна кількість С02 в лісовому повітрі залежить від складу деревостанів, їх будови, повноти та інших факторів (вітер, рельєф, вологість грунту і т.д.). Найбільше С02 в повітрі букових деревостанів. Вітер змінює концентрацію С02 в повітрі лісових насаджень. П. С. Погребняк зазначає, що вітер зі швидкістю 2-3 м сек -1 підвищує продуктивність фотосинтезу вдвічі в порівнянні з штилем. Це можна пояснити тим, що така швидкість вітру викликає турбулентний підйом С02 в крони дерев, а велика - відносить його нижніх шарах повітря за межі лісу.
Активізуючи процеси розкладання лісової підстилки, ми збільшуємо надходження вуглекислого газу в лісове повітря.
Кисень потрібен для дихання живих організмів лісу і для процесу гниття органічних залишків. З появою на землі зелених рослин поповнення киснем атмосфери відбувається, головним чином, в процесі фотосинтезу. Кисню в атмосфері досить для дихання, він не представляє собою лімітуючій фактор життя. Однак з середини XX ст. намітилася диспропорція між споживанням кисню і надходженням його в атмосферу. Це пов'язано з техногенної революцією. Для збереження балансу потрібно розширювати площі лісових насаджень, в тому числі навколо міст і промислових центрів.
Одним з основних елементів грунтового живлення рослин є азот - матеріальний субстрат життя, який входить до складу білків рослини, протоплазми клітин. Хоча азоту в атмосфері занадто багато, зелені рослини не в змозі його використовувати безпосередньо. Незначна частина азоту може використовуватися рослинами у вигляді сполук, які утворюються при грозових розрядах і разом з дощем потрапляють в грунт. Ці сполуки справжнього рослинний світ в азоті не більше, ніж на 5% потреби в ньому.
Основна маса азоту використовується через процес зв'язування газоподібного азоту атмосфери деякими грунтовими бактеріями і бульбочкових бактерій, які поселяються на коренях рослин із сімейства бобових і деяких інших видів. Саме через біологічну фіксацію азоту його накопичується в грунті до 65-70% від потреби рослин в цьому елементі.
Лісове повітря відрізняється від повітря відкритого простору наявністю активних речовин, здатних знищувати шкідливі організми, очищаючи від них повітря їх відкрив професор Б. П. Токін назвав фітонцидами. За його даними, 1 га хвойного лісу виділяє за добу до 4, а листяного - 2 кг летких органічних речовин, які мають фітонцидні властивості. Фітонциди при вдиханні лісового повітря позитивно впливають на життєвий тонус людини, активізують фізіологічні процеси в людському організмі.
Лісове повітря більш іонізований в порівнянні з повітрям відкритого простору. Справа не тільки в тому, що при фотосинтезі в атмосферу виділяється кисень і поглинається вуглекислий газ, а в тому, що при фотосинтезі виділяється атомарний кисень, активніший, ніж молекулярний. Цей кисень іонізує повітря, утворюючи легкі негативно заряджені аероіони, які, при відповідній концентрації, позитивно впливають на самопочуття людини. Ліс підвищує іонізацію повітря в 2-3 рази в порівнянні з відкритою місцевістю, вона вище тут, ніж на березі моря. Сприятливий вплив іонізованого повітря використовується при лікуванні багатьох хвороб. Вважається, що атмосфера соснового ліси сприяє лікуванню легеневих захворювань, а листяного - серцево-судинних.