A karvaly (Accipiter nisus) a madarak osztályának vágómadár-alakúak (Accipitriformes) rendjébe, ezen belül a vágómadárfélék (Accipitridae) családjába tartozó faj. A felnőtt hím karvalyok testének felső része kékesszürke színű, és testük alsó része keresztben narancssárgás vonalakkal díszített. A nőstények és a fiókák barna színezetű felső résszel és barna színezetű alsó testtájjal rendelkeznek. A nőstények több mint 25 százalékkal nagyobbak a hímeknél, amely az egyik legnagyobb különbség a nemek közt a madarakat tekintve. Habár e ragadozó főleg az erdei madarak elejtésének specialistája, mégis előfordul elterjedési területének szinte valamennyi élőhelyén, ahol kerti madarakra is vadászik a lakott területeken. A hímek legfőképpen kisebb madarakat zsákmányolnak, mint például cinegéket, pintyféléket és verebeket, míg a nőstények elsősorban rigóféléket és seregélyeket ejtenek el, de képesek megölni akár 500 gramm tömegű vagy annál nagyobb prédát is.
A karvalyok megtalálhatóak szinte az Óvilág egész mérsékelt égövi és szubtrópusi területein. Azon egyedek, amelyek az északabbi vidékeken élnek, azok költözőmadarak, míg az enyhébb déli területeken csak kisebb vonulásokat végeznek a karvalyok, vagy ahol az időjárás engedi, ott egész évben ugyanazon a vidéken vadásznak. A karvalyok bármilyen erdőségben képesek fészket rakni, amely fészkeket fákra építik gallyakból és kisebb ágakból. A fészek átmérője a 60 centimétert is meghaladhatja. Négy vagy öt halványkék, barna pettyekkel díszített tojást rak a tojó és a költés sikere azon múlik, hogy a nősténynek sikerül-e megtartania testsúlyát, mialatt a hím látja el élelemmel a költés során. A fiókák 33 nappal később kelnek ki és további 24-28 nap múlva már ki is repülnek. A fiókák túlélési valószínűsége 34 százalék az első évben és mintegy 69 százaléka a túlélőknek éli meg a második életévet is. A halálozási arány a fiatal hím egyedeknél nagyobb, mint a fiatal nőstényeknél. A karvalyok átlagosan négy évet élnek. Ez a madárfaj manapság az egyik legelterjedtebb ragadozó madár Európában, bár populációjukat megviselte a második világháború időszaka. A klótartalmú szerves rovarölő szerek, amelyekkel a magvakat kezelték vetés előtt, feldúsultak az európai állományban és olyan mértéket értek el, amely képes volt végezni a kevésbé ellenálló egyedekkel, valamint vékonyabbá és törékenyebbé tette a lerakott tojások héját, amelyek ezáltal eltörtek a tojó alatt. A populáció azonban kezd helyrejönni, mióta betiltották a hasonló szereket és manapság viszonylag elterjedtté vált e faj, amely nem veszélyeztetett státuszt kapott a Bird Life International nemzetközi madárvédő szervezettől. Magyarországon védett, természetvédelmi értéke 50 000 Ft.
A karvalyok vadászati szokásai állandó összetűzések kereszttüzébe állítják az emberekkel évszázadok óta, mivel a postagalambokat tartók állítása szerint a karvalyok felelősek a galambok nagy számú halálozásáért. Hasonló módon a karvalyokat teszik felelőssé egyesek, amiért az énekesmadarak száma megritkult az utóbbi időben; jóllehet a tudományos kutatásoknak nem sikerült egyik esetben sem kimutatni az összefüggést. Tanulmányok bizonyították, hogy a karvalyok csak kevesebb mint egy százalékáért felelősek a postagalambok pusztulásának. A solymászok már a 16. századtól kezdve használják a karvalyokat, bár azok nehezen tanulnak, ugyanakkor nagyra becsülik bátorságáért. E madárfaj kiemelt szerepet kap a német pogány mitológiában és William Shakespeare, Alfred Tennyson és Ted Hughes is említést tesz róla több művében.
Rendszertani besorolása A karvaly a vágómadárfélék családba tartozik, azon belül pedig az Accipiter nemzetségbe sorolható, amely főleg kis és közepes méretű héjafajokat foglal magába. A karvalyt először Carl von Linné sorolta be rendszertanilag a 18. században Systema Naturae című munkájában előbb, mint Falco nisus, majd később 1760-ban a francia zoológus, Mathurin Jacques Brisson sorolta át jelenlegi nemzetségébe. Jelenlegi elnevezése a latin accipiter szóból ered, mely héját jelent, míg a nius utótag verebészt jelent. A görög mitológiában Nisus Megara királya volt, aki karvallyá változott, miután lánya, Szkülla levágta hajának lila lakatját, hogy odaajándékozza kedvesének, Minosznak, aki Nius ellensége volt. A karvalyok alfajai közt találjuk a Kelet- és Dél-Afrikában honos (Accipiter rufiventris) fajt és feltehetően ide tartozik a (Accipiter madagascariensis) faj is. Földrajzi szempontból nézve a karvalyokat megfigyelhető, hogy kelet felé haladva e madarak egyre nagyobbak és fakóbb tollazatúak, mint nyugaton élő rokonaik. A karvalyoknak hat alfaját különböztetjük meg: A. n. nisus, a névadó faj, mely Linné 1758-as művében is szerepel. Elterjedési területe Európától kezdve egészen Nyugat-Szibériáig ésIránig tart, északabbi populációi telente a Földközi-tenger medencéjébe, Észak-Afrikába, az Arab-félszigetre és Pakisztánba vándorolnak. A. n. nisosimilis, melyet 1833-ban fedezett fel Samuel Tickell. Élőhelye Közép- és Kelet-Szibériától egészen Kamcsatkáig és Japánig terjed, valamint Kína északi és déli részein honos. Ezen alfaj teljesen vándormadár, a telet Pakisztánban, kelet felé Indiában és Délkelet-Ázsiában, Dél-Kínától a Koreai-félszigetig, és Japánban tölti, míg néhány egyed Afrikában. Nagyon hasonló a névadó fajhoz, ám nagyobb méretű madárfaj. A. n. melaschistos, melyet 1869-ben Allan Octavian Hume fedezett fel. Afganisztán és a Himalája hegyeiben, valamint Tibet déli részétől Nyugat-Kínáig költ és a telet Dél-Ázsia síkságain tölti. A nisosimilis alfajnál nagyobb és hosszabb faj. Sötét színű testének felső része, és jóval határozottabb színezetű az alsó része is. A. n. wolterstorffi, melyet Otto Kleinschmidt fedezett fel 1900-ban. E madárfaj Korzikán és Szardínián őshonos. A karvalyok közül e madárfaj a legkisebb testtömegű. Sötétebb és jóval élénkebb alsó csíkozású. A. n. granti, melyet Richard Bowdler Sharpe fedezett fel 1890-ben. Madeirán és a Kanári-szigeteken él. Kicsi és sötét színű. A. n. punicus, melyet Erlanger fedezett fel 1897-ben. Északnyugat-Afrikában őshonos és a Szahara északi részén. Nagyon hasonló a névadó fajhoz, ám halványabb tollazatú és nagyobb annál.
Jellemzése bélyegkép|265px|jobbra|Repülés közben, alulnézetből. Jól kivehetőek a keresztben futó csíkozások testének alsó részén
A karvaly kis testű ragadozó madár, széles szárnyakkal és hosszú farokrésszel, melyek a fák közti manőverezést segítik. A nőstények akár 25 százalékkal nagyobbak is lehetnek a hímeknél és súlyuk akár kétszeres is lehet. Hasonló méretbeli különbség nem igazán jellemző a nagyobb gerinceseknél, ám a ragadozó madarak közt nem ritka az ilyesmi, ugyanakkor még a ragadozó madarak közt is ez a legnagyobb különbözet a két nem tagjai közt. A felnőtt hím egyedek 29–34 cm hosszúak és szárnyfesztávolságuk 59–64 cm. A hímek súlya 110 és 190 gramm között változik A hím testének felső részei palaszürkék, mely időnként inkább kékes színezetű, míg alsó részük barnásvörös csíkozású, mely távolról akár narancssárgának is tűnhet, íriszük narancssárgás-sárgás, vagy vöröses narancssárga. A nőstények jóval nagyobbak. Testhosszuk 35–41 cm, szárnyfesztávolságuk 67–80 cm, míg testsúlyuk 185-342 gramm között váltakozik. A nőstény testének felső része sötétbarna, vagy szürkésbarna, és alsó fele keresztben barna csíkozású és világos sárga, vagy narancs színű írisze van. A fiatalok barna felső résszel és rozsdabarna vonalakkal rendelkeznek alul, vagy barna pöttyösek, míg íriszük halványsárga színű és nyakukon sötét csíkok futnak a középső csík kivételével. A karvalyok testszíne remek példája a rejtő színeknek, amely segít megtörni a madár sziluettjét. Az álcázó színek jellemzőek a ragadozó madarakra és más olyan állatokra, amelyek gyorsan mozogva ejtik el prédájukat. A keresztben való csíkozottság, amely a felnőtt karvalyoknál megfigyelhető, jellemző rejtő mintázat olyan ragadozó madárfajoknál, melyek főleg erdős területeken vadásznak. A hím kékes színezetű tollazata más ragadozó madaraknál is megjelenik, mint például a vándorsólyom, a kis sólyom, vagy egyéb Accipiter családba tartozó fajok.
Egy tanulmány (melyhez kitömött madarakat használtak), úgy találta, hogy a kisebb testű madarak kevésbé közelítik meg a kakukkot, mivel annak hasi mintázata hasonlatos a karvalyokéhoz. A cserregő nádiposzáták jóval agresszívabban viselkedtek azokkal a kakukkokkal, amelyek kevésbé voltak héja-szerűek, amely arra enged következtetni, hogy minél jobban hasonlít egy kakukk a ragadozó madarakhoz, annál könnyebben hozzá tud férni a fiókái felnevelésére kiszemelt madarak fészkéhez. A karvalyok kis csőre arra szolgál, hogy leszedjék az áldozataik tollait, vagy szétdarabolják azokat, semmint arra, hogy azzal öljenek, vagy levágják áldozatukat. A karvaly hosszú lábai és karmai arra szolgálnak, hogy könnyebben tudja elejteni áldozatát. Míg egyik karma különösen hosszú, addig a másik kettő inkább rövid. A középső karma hossza azt szolgálja, hogy megragadjon vele tárgyakat.
Repülésük jellegzetesen két szárnycsapásból, majd egy siklásból áll, ezt hullámmozgást végezve teszik meg. E madárfaj hasonló méretű, mint a kis héja, ugyanakkor nagyobb méretű, mint a sikra, míg a hímek alig valamivel nagyobbak, mint a kis sólymok. A méretbeli átfedések miatt a nőstények könnyedén összetéveszthetőek a hasonló méretű héjával, de kisebb tömegűek, mint a héják. A karvalyok kisebbek, jóval karcsúbbak, rövidebb szárnyaik, szögletes farokrészük van, és gyorsabb szárnycsapásokkal repülnek. Kínában hasonló madárfaj az Accipiter virgatus, habár az A. n. melaschistos jóval nagyobb méretű. Nagy-Britanniában azon karvalyok, amelyek a messzi északon élnek, nagyobbak, mint déli társaik. A különbség főleg a szárnyfesztávolságban érhető tetten, ami az egyik legjobb összehasonlítási alap a testméretek között is megfigyelhető, hogy északabbra haladva szélességi fokonként a hímeknél 0,86 milliméterrel, míg a nőstényeknél 0,75 milliméterrel hosszabbak az egyedek szárnyai.
Élettartama és populációja bélyegkép|265px|jobbra|Sárga írisz egy fiatal karvalynál. A sárga szín később sötétebbé válik
A legidősebb ismert karvaly több mint két évtizedig élt; Dániában találták meg tetemét, húsz évvel és három hónappal azután, hogy meggyűrűzték. A karvalyok átlagos élettartama négy év. A British Trust for Ornithology adatbázisa szerint a fiókák túlélési valószínűsége 34 százalék az első évben és mintegy 69 százaléka a túlélőknek éli meg a következő évet is. Az első életévükben a karvalyoknak kisebb a testsúlyuk, mint a felnőtt példányoknak és különösen soványak a kirepülést követő első két hónap során. Valószínűleg ez az oka a fiatal egyedek magas halálozási arányának, különösképpen a hímek esetében ebben az időszakban. Egy Dél-Skóciában végzett kutatás rámutatott arra, hogy azon példányok, amelyeknek kisebb a súlyuk, kisebb méretű zsákmányokat ejtenek el, ami azt jelenti, hogy kevesebb időnek lehet eltelni két étkezés között. A testsúlybeli hátrány egyben a zsákmányállatok méretét is korlátozza. Úgy tartják, hogy a nőstény karvalyok akár hét napig is képesek életben maradni élelem nélkül, amely mintegy három nappal több, mint ameddig az átlagos testsúlyú hímek bírnák. Egy tanulmány megalapozottnak találta azt a feltevést, miszerint a nőstény karvalyok túlélési arányai fokozatosan javulnak életük első három évében és csökkenésnek indul életük utolsó öt-hat évében. Az öregedés okolható e madarak csökkenő túlélési esélyeiért.
2018-ban a madárszámlálás adatai alapján 196 itthon telelő karvalyt figyeltek meg a madarakat számlálók.
Élőhelye és viselkedése bélyegkép|265px|jobbra|Karvaly Penza városában (Oroszország)