بال زدن های سنگین و طولانی انرژی زیادی می‌طلبد و بدن پرندگان باید این انرژی را تولید کند. این انرژی در سلول ها و طی فرایندهایی به نام متابولیسم یا سوخت و ساز تولید می‌شود. سلول ها برای انجام متابولیسم به مواد اولیه نیاز دارند و در نتیجه ی متابولیسم، مواد زائد نیز به جای می‌گذارند. این وظیفه سیستم عروقی است تا از طریق خون در رگ ها مواد اولیه از جمله اکسیژن را به سلول ها رسانده و مواد زائد را از جمله دی اکسید کربن، از سلول ها دریافت و از طریق ریه، کلیه و برخی دیگر اندام ها دفع کند. حال به سه مکانیسم تکامل یافته در سیستم عروقی پرندگان اشاره می‌کنیم که تامین این حجم زیاد از اکسیژن برای پرواز را ممکن می‌سازد.
گلبول های قرمز و هموگلوبین
آن بخش از خون که مسئولیت انتقال اکسیژن را دارد سلول هایی هستند به نام گلبول قرمز (RBC) و روی هر گلبول نیز میلیون ها عدد از پروتئین هایی سوار هستند که هموگلوبین نام دارند. هموگلوبین ها دلیل رنگ قرمز خون و مسئول حمل ملکول های اکسیژن از طریق برقراری پیوند مولکولی با آنها هستند. اندازه گلبول ها هم در پرندگان و هم پستانداران از سایر جانوران کوچکتر و در نتیجه، تعداد آنها بیشتر و توانایی انتقال اکسیژن آنها بیشتر است. برخلاف تصور عمومی، تعداد گلبول ها در پرندگان بیشتر نیست و مانند پستانداران بسته به شدت فعالیت، ارتفاع زیستگاه یا سبک زندگی از یک گونه تا گونه دیگر بسیار متغییر است. دامنه تعداد گلبول ها در میلی متر مکعب mm۳ از خون پرندگان بین ١.۵ تا ۵.۵ میلیون عدد و در پستانداران بین ٢ تا ١٨ میلیون متغییر است. اما هموگلوبین در پرندگان تمایل به برقراری پیوند اکسیژنی بالاتری دارد. پژوهش های جدید نشان می‌دهند که لگاند اکسیژنی oxygen affinity یا همان تمایل به برقراری پیوند با مولکول اکسیژن، در پرندگان برخلاف یافته ای قدیمی از پستانداران بالاتر است.
پرواز در ارتفاع
در طبیعت هنگامی که جانوران با کمبود اکسیژن در خون (hypoxia) مواجه می‌شوند، بدن آنها تعداد گلبول های قرمز در خون را افزایش می‌دهد تا کمبود را جبران کند. پرندگان نیز شامل این قائده می‌شوند. کمبود اکسیژن ممکن است بر اثر صعود به ارتفاع های بالا که تراکم اکسیژن در آنجا کم است رخ دهد. در انسان ها کمبود اکسیژن ممکن است همچنین بر اثر بیماری یا یک نقص فیزیکی یا عوامل دیگر ایجاد شود. اما روش افزایش گلبول های خون ممکن است در صورت تشدید با خطراتی همراه باشد. از آنجا که افزایش گلبول های قرمز در خون، باعث افزایش غلظت خون می‌شود، خطر انسداد عروق و یا سکته را بهمراه دارد. حتما شنیده اید که کوهنوردان به اهدای خون توصیه می‌شوند. دلیلش هم آن است که با صعود مکرر به ارتفاعات بالا بدن شان گلبول بیشتری ساخته و غلظت خونشان بیشتر می‌شود. اغلب پرندگان مهاجری که در ارتفاعات پایین از سطح دریا پرواز می‌کنند، از همین مکانیسم افزایش تعداد گلبول قرمز استفاده می‌کنند. اما در پرندگانی چون غاز سر نواری bar headed goose که در ارتفاعات بسیار بالا چون فراز هیمالیا پرواز می‌کنند یک ویژگی شگفت انگیز در فرگشت آنها رخ داده است. بدن آنها به جای افزایش گلبول ها، تعداد هموگلوبین های درون گلبول ها را افزایش می‌دهد!! این ویژگی منحصر به فرد در پرندگان تحقیقات علمی زیادی را به خود معطوف کرده است به آن امید که بشر بتواند راه حلی برای بیماری های تنفسی و توانایی حضور در ارتفاعات بالا پیدا کند.
سطح تماس گازی بین رگها و ریه
سطحی که در آن ریه اکسیژنی که جذب کرده را به خون انتقال می‌دهد در پرندگان فرگشت بهینه تری پیدا کرده است. در این سطح ضخامت رگ ها، مکانیسم عملکرد برونشیت ها و جریان متقابل خون در رگها و اکسیژن در ریه ها به گونه ایست که بیشترین میزان اکسیژن بین این دو سطح تبادل می‌گردد.
مویرگها
مویرگ ها در واقع کوچکترین شکل سرخرگ ها هستند. وقتی سرخرگ ها به بافت می‌رسند، در آنجا مانند ریشه گیاه به انشعابات بسیار ریز و ریز تری تقسیم می‌شوند تا خود را به تمام قسمت های بافت برسانند و ضخامتشان آنقدر باریک می‌شود که می‌توانند از دیواره خود مواد مغذی و اکسیژن را به سلول ها انتقال دهند. میزان تراکم این انشعابات مویرگی در ماهیچه های پرندگان بسیار بالاتر از پستانداران است و این ویژگی سیستم عروقی آنها را قادر می‌کند تا حداکثر میزان اکسیژن را به سلول ها انتقال دهند
