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Vögel sind in ihrer inneren Organisation den Reptilien ähnlich (Sauropside). Sie zeigen durch ihre Anpassung an das Fliegen tiefgreifende und einheitliche Umformungen, so dass sie als eigene Klasse der Wirbeltiere aufzufassen sind.
Wenige Stellen der dünnen Hautdecke weisen noch einen an die Reptilien erinnernden Bau auf: Hornschilder auf den Füßen, harte Hornschilde auf dem Schnabel.
Federn (komplizierte Horngebilde in sackförmigen Vertiefungen der Haut) werden unterteilt in Deckfeder (Konturfeder) und Flaumfeder (Dune). Konturfedern erfahren ihre vollkommene Ausbildung in den Schwungfedern der Flügel und den Steuerfedern des Schwanzes. Federn sind den Reptilienschuppen homolog. Die 1. Anlage der Feder ist eine Cutispapille. Die in die Haut eingesenkte Federanlage benötigt eine bessere Festigung, weil die Feder weit herausragt.
Die Bürzeldrüse, die oberhalb des Schwanzes gelegen ist, sondert ein fettiges Sekret zum Einölen des Gefieders aus. Der Vogel kann die lange Halsregion gut bewegen, die Brustregion hingegen nicht. Sein großes, festes Kreuzbein ist verschmolzen mit den dahintergelegenen Wirbeln. Die Schwanzwirbel sind frei beweglich, während die hinteren zur Bildung des senkrecht nach oben stehenden Knochens (Pygostyl) verwachsen sind.
Der Oberschnabel ist nur dorsal mit der Schädelkapsel verbunden und daher beweglich. Der Vogelschädel weist ungewöhnlich dünne Knochen mit Lufträumen auf. Die Halswirbel tragen kurze Rippen, die mit den Wirbeln verschmelzen.
Das Brustbein der Vögel ist sehr groß und breit und mit einem vorspringenden Kamm, der Carina, versehen, von der die Flugmuskel entstehen.
Der Schultergürtel ist sehr fest gebaut. Die Vorderextremität der Vögel ist zu Flügel umgewandelt. Der Beckengürtel ist besonders kräftig ausgebildet. Vor allem die Darmbeine sind mächtig entwickelt. Der Oberschenkel ist kurz. Das Gehirn ist höher entwickelt als beim Reptil, das Geruchsvermögen ist jedoch gering. Das Auge wiederum ist leistungsfähig, das durch seine Größe imponiert. Es besitzt einen wohl ausgebildeten Akkomodationsapparat. Das Trommelfell liegt am Grunde eines kurzen äußeren Gehörganges.
Allen jetzt lebenden Vogelarten fehlen die Zähne, während ausgestorbene Formen (Zahnvögel) sie noch besaßen. Die Zunge ist meist schmal und hart. Der Magen ist unterteilt in Drüsenmagen und Muskelmagen. Bei Körnerfressern ist der Muskelmagen besonders kräftig entwickelt und wird zum Kaumagen, in dem sich Reibplatten aus Drüsensekret befinden.
Die Luftröhre ist oft sehr lang und weist außer dem eigentlichen Kehlkopf einen unteren Kehlkopf auf, in dem meist die Töne erzeugt werden. Die Lungen liegen der dorsalen Wand der Leibeshöhle innig an. Sie sind komplizierter gebaut als die der Säugetiere. Von den Lungen gehen fünf Paar umfangreiche Ausstülpungen, die Luftsäcke, aus, die sich zwischen den Eingeweiden und Muskeln ausbreiten und auch in das Skelett eindringen. Die Lunge selbst ist fast starr, der Luftaustausch findet durch die Tätigkeit der als Blasebälge wirkenden Luftsäcke statt. Sowohl die einströmende, als auch die ausströmende Luft wird in der Lunge zum Gaswechsel verwendet.
Das Blutgefäßsystem weist einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den Reptilien auf: Die beiden Herzkammern sind vollkommen voneinander getrennt. Auch Körper- und Lungenkreislauf sind voneinander geschieden. Deshalb findet keine Vermischung des arteriellen und des venösen Blut im Herzen statt.
Der Urogenitalapparat (der Vögel) erinnert manchmal an die Reptilien. Die Nieren sind große, kompakte Gebilde dicht neben der Wirbelsäule, ihre Ausführgänge münden in die Kloake. Kein Vogel, mit Ausnahme des Straußes, besitzt eine Harnblase.
Der rechte Eierstock fehlt meistens. Die dotterreichen Eier werden im Eileiter aufgenommen und befruchtet. Drüsen an der Eileiterwand sorgen dafür, dass das Ei mit einer dünnen Schalenhaut versehen wird. Es gelangt dann in den unteren, erweiterten Abschnitt, den Uterus. Dort erhält das Ei die äußere Kalkschale. Die Furchung ist bereits abgeschlossen und die Embryonalentwicklung hat begonnen. Die Hoden sind beide entwickelt und liegen vor den Nieren. Die Samenleiter münden seitlich des Harnleiters in die Kloake. Bei manchen Vögel, z.B. bei den Straußen, den Enten und den Gänsen, ist ein Penis ausgebildet. Er wird bei der Paarung in die Kloake des Weibchens gesteckt. Bei den anderen Vögeln werden lediglich die beiden Kloakenmündungen aufeinandergepresst.
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