vignette|droite|500px|Évolution des vertébrés selon un diagramme axial représentant les cinq grandes classes (poissonsAvec les cinq principaux clades représentés : Agnathes (lamproies), Chondrichthyens (requins, raies), Placodermes (fossiles), Acanthodiens (fossiles), Osteichthyens (poissons osseux)., amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères). La largeur des axes indique le nombre de familles dans chaque classe (les téléostéens, poissons à squelette complètement osseux et à nageoires rayonnantes, représentent 99,8 % des espèces de poissons, et près de la moitié des espèces de vertébrés). En classification phylogénétique, seuls les oiseaux et les mammifères sont des groupes monophylétiques (les poissons, amphibiens et reptiles étant des groupes paraphylétiques)« Systématique : ordonner la diversité du vivant », Rapport sur la Science et la technologie N°11, Académie des sciences, Lavoisier, 2010, p. 65. L' débute au Jurassique, les premiers oiseaux provenant d'un clade de dinosaures théropodes appelée Paraves. Les oiseaux sont regroupés dans une classe, les Aves. Pendant plus d'un siècle, le petit dinosaure théropode Archaeopteryx lithographica de la fin du Jurassique a été considéré comme l'oiseau le plus ancien. Les phylogénies modernes placent les oiseaux dans le clade des dinosaures théropodes. Selon le consensus actuel, Aves et un groupe frère, l'ordre des Crocodiliens, sont les seuls membres vivants d'un clade non classé, l'Archosauria. Les plus anciens représentants connus (sans aucune ambiguïté) du groupe apical des oiseaux modernes (qui regroupe leur ancêtre commun et tous ses descendants, actuels ou non) sont Asteriornis maastrichtensis (). et Teviornis (-70 Ma) qui vivaient au Maastrichtien. Quatre lignées distinctes d'oiseaux ont survécu à l'extinction du Crétacé-Paléogène il y a 66 millions d'années, donnant naissance aux autruches et apparentés (Palaeognathae), aux canards et apparentés (Anseriformes), aux poules et apparentés (Galliformes) et aux oiseaux modernes (Neoaves).
Phylogénétiquement, Aves est généralement défini comme le groupe-couronne (tous les descendants du dernier ancêtre commun) d'une certaine espèce d'oiseaux modernes (comme le Moineau domestique, Passer domesticus) et soit (1) des Archaeopteryx, soit (2) de certaines espèces préhistoriques plus proches des Néornithes (pour éviter les problèmes causés par les relations peu claires des Archaeopterygidae et Anchiornithidae avec d'autres théropodes). Si la première classification (1) est utilisée, le groupe le plus important désignant Aves est alors aussi appelé Avialae. Actuellement, la position phylogénétique des oiseaux et de leurs groupes frères au sein des Théropodes n'est pas stabilisée.
Origines Généralités Il a existé plusieurs théories quant à l'. La plus communément admise fait des oiseaux des petits dinosaures théropodes. Une autre les présentait comme descendants de « reptiles » du Permien, les Thecodontia (taxon paraphylétique). L'antithèse la plus sérieuse dans les années 1970 jusqu'à nos jours est une différenciation très précoce des oiseaux, les excluant de la lignée des dinosaures (soutenue par Feduccia par exempleHou L. et al. (1996), Early adaptative radiation of birds : Evidence from fossils from Northeastern China, Science, Vol 274, 1164-1167 qui soutien que l'ensemble des pennaraptora ne sont pas des dinosaures, mais qu'ils sont tous des oiseaux archosauriens ayant acquis une bipédie indépendamment des théropodes). Cependant, l'origine non-dinosaurienne des pennaraptoriens, donc des oiseaux, est devenu consensuellement obsolète, notamment au regard du registre fossile actuel. En effet, les arguments principaux sont que l'antitrochanter des lignées aviaires considérées comme les plus récentes (Pygostylia) est différent de celui des autres théropodes, et que les acétabulums ont des niveaux d'ouvertures inconsistantes chez les pennaraptoriens. Cependant cela est expliqué par les fonctions écologiques des membres postérieurs, à une modification secondaire causée par la perte d'une queue osseuse jouant sur l'équilibre de la fonction bipède et limiter les difficultés d'atterrissage. Les caractéristiques anatomiques sont beaucoup trop proches entre les pennaraptoriens et leurs proches parents théropodes. De plus, la quantité d'éléments soutenant cette hypothèse est trop faible, aussi pour les scansoriopterygidés (dont l'acétabulum est refermé). Par ailleurs, des "inconsistances" du même acabit se retrouvent chez des lignées de théropodes plus anciennes et correspondent simplement aux particularités de ces spécimens et de ces groupes, l'évolution n'étant pas un processus purement linéaire, et de nombreuses convergences évolutives s'opèrent lorsque de nouvelles "zones adaptatives" sont nouvellement explorées au cours de l'évolution, ce qui est donc corroborant. De plus, des plumes types pennes sont présentes chez les ornithomimosaures, comme chez Ornithomimus. Chez les pennaraptoriens, les ailes devaient être aussi très utilisées pour améliorer la locomotion et ralentir la vitesse lors de sauts depuis un lieu en hauteur (à l'image des poules domestiques). Les boutons d'attaches des plumes retrouvées sur les ailes d'un fossile de Velociraptor, induit la présence de plumes pennacées primaires et secondaires, et peut indiquer une perte évolutive plus ou moins récente du vol (notamment chez les juvéniles), car ces éléments sont retrouvés, pour les oiseaux actuels, seulement chez ceux qui sont aptes au vol, ces boutons étant un témoin de fortes attaches ligamenteuses. On retrouve des traces de ces boutons de plumes pennacées (quill knobs en anglais) sous forme de fossettes (et non de petites bosses) chez les manchots.
Les oiseaux modernes partagent en effet le caractère le plus déterminant pour définir le clade Dinosauria, à savoir l'acétabulum perforant le bassin, comme tous les autres dinosaures disparus sauf très rares exceptions dues à des modifications secondaires, comme chez des ankylosaures. L'acétabulum chez les oiseaux modernes peut aussi être semi-fermé comme on le retrouve dès l'apparition des dinosaures chez d'autres théropodes basaux tels que Procompsognathus et apparentés comme Marasuchus (dont les articulations des membres antérieurs peuvent aussi être utiles pour comprendre l'origine des prédispositions au vol), et par ailleurs chez d'autres maniraptoriens tels que les anchiornitidés, archaeopterygidés, troodons ou microraptoriens, mais comme modification secondaire. Les positions phylogénétiques au sein des pennaraptoriens ne sont pas consensuelles (sauf purement par l'anatomie comparée des membres antérieurs pour les principales lignées), ils pourraient donc effectivement tous avoir une origine aviaire mais il y a un manque d'évidences que seul la complétion du registre fossile peut fournir si tel est le cas.
Les études de Jacques Gauthier et d'autres paléontologues démontrent que de nombreux caractères qui étaient classiquement considérés comme spécifiques aux oiseaux sont apparus avant ceux-ci, chez les théropodes, voire plus tôt encore.
La thèse des oiseaux-théropodes sous-entend que certains des caractères adaptatifs propres aux dinosaures terrestres furent conservés chez les oiseaux. D'autres ont été modifiés comme les écailles appelées scutelles sur les pattes des gallinacés ou les plumes. Les modifications permirent le vol et un mode de vie arboricole. Naturellement, l'apparition des caractéristiques des théropodes qui précédèrent les oiseaux ne fut pas simultanée. De la même façon que l'œuf ne fait pas l'oiseau, la plume est présente chez de très nombreux théropodes. Bon nombre de caractéristiques propres aux dinosaures se retrouvent aujourd'hui uniquement chez les oiseaux.
Une étude en 2012 montre que les crânes d'oiseaux comme ceux des Maniraptora gardent leurs traits juvéniles alors qu'ils ont atteint leur maturité sexuelle (processus de pédomorphose), suggérant ainsi que les oiseaux ressemblent à leurs ancêtres mais à l'état juvénile.
+Position des doigts et longueur des poignets aux doigts Rhamphorhynchus, un ptérosaure Archéoptéryx Le quatrième doigt porte l'aile, le poignet est long. Le second doigt est le plus long et porte l'aile,pas de tarsométatarsien.
L'anatomie comparée montre notamment que les ptérosaures ne peuvent pas être les ancêtres d'Archéoptéryx pour des raisons morphologiques.
└─o Archosauria ├─o Crocodylotarsi (c.-à-d. Crocodylia, les crocodiles) └─o Ornithodira ├─o │ └─o Dinosauria (les dinosaures, dont les théropodes, puis les oiseaux) └─o └─o Pterosauria (les ptérosaures)
Théropodes L'ancêtre direct des dinosaures théropodes est un petit carnivore bipède qui marche comme un oiseau.
vignette| upright=0.7| Doigts de Dromaeosaurus. vignette| upright=0.7| Pied de Tyrannosaurus rex. Ses pattes avant sont libres et le plus long doigt est le deuxième, non le troisième comme chez les autres Sauropsides. Il a toutefois cinq doigts par main, alors que presque tous les théropodes basaux et les oiseaux en ont trois. Chez cet animal, l'articulation de la cheville est déjà en charnière, et les métatarses sont allongés, relevés : l'animal marche, comme les dinosaures après lui. Les nombreuses modifications ultérieures du pied permettent probablement une foulée plus longue et plus rapide, qualité qui aidera ultérieurement les théropodes à développer le vol. Les premiers théropodes présentent des adaptations qui allègent leur squelette : des os creux et des cavités dans le crâne. Comme les oiseaux actuels, leur cou est long et leur dos horizontal. Le quatrième doigt de la main des premiers dinosaures est déjà réduit, et le cinquième doigt a déjà presque disparu. Le quatrième doigt devient bientôt lui aussi un moignon, puis ces deux doigts réduits disparaissent ensemble chez les théropodes tétanoures. Les trois doigts restants fusionnent au cours de l'évolution des oiseaux postérieurs à Archaeopteryx. Les membres postérieurs des premiers théropodes se transforment aussi. Ils s'allongent : le fémur devient plus long que le tibia, et la fibula se réduit. Ces dinosaures marchent sur les trois doigts du milieu, ceux qu'utilisent toujours les oiseaux actuels. Le cinquième orteil, sans articulation, est raccourci et effilé. Le premier orteil, qui dépasse sur le côté du deuxième orteil, est formé d'un os raccourci, d'une articulation et d'une griffe. Il est placé au-dessus des autres orteils, tel un ergot. Les plumes (ou un protoplumage) sont déjà présentes chez de nombreux théropodes et devaient avoir d'autres utilités. Ainsi, déjà présentes chez les ancêtres des oiseaux, elles ont ensuite permis à ceux-ci de voler grâce à toute une autre série de caractéristiques (un exemple classique d'exaptation).
o Tetanurae └─o Coelurosauria └─o ├─o Ornithomimosauria └─o Maniraptora ├─o Ornitholestes, Compsognathidae, Alvarezsauridae └─o ├─o Oviraptoriformes │ ├─o Therizinosauria │ └─o Oviraptorosauria └─o Paraves Apparition des oiseaux Au cours de l'évolution des théropodes, d'autres caractères qui semblaient être l'apanage des oiseaux apparaissent. Par exemple, le membre antérieur et la ceinture pectorale se modifient, favorisant d'abord la capture de proies, puis l'envol.