Chez les vertébrés où le sang est un intermédiaire entre l’appareil respiratoire et les organes, un couplage est indispensable entre respiration et circulation, d’où nécessairement une synchronisation qui a dû demander du temps. Ainsi chez les oiseaux dont le vol est gourmand en énergie, une respiration originale à base de sacs aériens et de poumons à structure capillaire permet une oxygénation intense, mais le cœur est bien plus puissant et plus volumineux que chez les mammifères à taille égale. Ces acquisitions ont dû se faire progressivement au fur et à mesure que le vol se perfectionnait . Des sacs aériens rudimentaires existent chez des lézards actuels (caméléon), et ils ont pu exister chez les ancêtres des oiseaux avant de se dévelppper plus tard pour venir se loger entre les organes.

Pendant le vol, la cage thoracique des oiseaux est bloquée de façon à assurer un appui sûr aux muscles du vol, le volume des poumons restant alors constant. Les apophyses uncinées des côtes jouent un rôle important dans ce blocage. C’est là une acquisition secondaire : ces apophyses pouvaient exister chez des théropodes pour renforcer la cage thoracique protégeant les poumons. En raison du poids de leur longue queue ces théropodes devaient nécessairement se pencher en avant bien plus que les oiseaux,, leur cage thoracique devait être renforcée pour les soutenir. La régression de la queue a probablement précédé le vol. Cela montre encore que la longue queue des dinosaures à plumes était pour eux un handicap.

Ce qui est remarquable chez les oiseaux, c’est que le vol a été longuement préparé : par l’apparition des plumes, par la station bipède favorable à l’essor qui permet l’envol, par le renforcement de la cage thoracique (apophyses uncinées), par le développement du cerveau (crâne devenant arrondi, orbites plus grandes). Des acquisitions antérieures ont été récupérées pour le vol. Les œufs ont été conservés mais valorisés par la nidification plus favorable à l’espèce que la gestation des mammifères qui laisse la mère très vulnérable.