Kamchatka alberga un gran número de especies. Esto es el resultado de la gran variedad de climas coexistentes, a la geomorfología local, al gran número de ríos, a las aguas muy ricas del noroeste del océano Pacífico, del mar de Bering y del mar de Ojotsk así como a la baja densidad humana y al escaso desarrollo de la economía. A pesar de todo la explotación comercial de los recursos pesqueros y el muy antiguo comercio de las pieles han producido daños importantes en varias especies.
Entre los mamíferos terrestres, Kamchatka se conoce para la abundancia y el tamaño de sus poblaciones de oso pardo. En la reserva natural de Kronotsky hay una población estimada en 300-400 individuos por millón de hectáreas. Se pueden citar también carnívoros como el lobo, el zorro ártico, de otras especies de zorro, el lince, el glotón, la marta cibelina, la comadreja, y la nutria de mar; especies de grandes ungulados como el muflón, el reno y el alce y roedores como las liebres, la marmota, los lemmings y varias especies de ardillas.
La península es el lugar de reproducción del águila de mar de Steller, la más grande de las águilas del planeta así como del águila real y del halcón gerifalte.
Kamchatka es la región del mundo que alberga seguramente el mayor número de variedades de salmón en particular de las seis especies anádromas del Pacífico: real o salmón chinoota, rojo o sockeye, coho, rosa, keta y chum. Los biólogos consideran que de un sexto a un cuarto de los salmones del Pacífico son originarios de Kamchatka. El Lago Kurile se conoce por ser el mayor lugar de reproducción del salmón rojo en Eurasia. Para responder a la creciente presión pesquera y a la disminución mundial de las existencias de salmones salvajes, 2,4 millones de hectáreas de los 9 millones situadas a lo largo de los ríos más productivos de salmón están en situación de ser declaradas reserva natural.
Los Cetáceos que frecuentan estas aguas muy ricas del Pacífico noroeste y el mar de Ojotsk incluyen la orca, la marsopa común y la marsopa de Dall, la ballena jorobada, el cachalote y el rorcual común. Las especies menos frecuentes son la ballena gris, la ballena de pico y el pequeño rorcual. La ballena azul frecuenta en verano la costa sureste.
Entre los pinnípedos, el otario de Steller, el otario de piel del Norte, la foca manchada y la foca común son abundantes en la mayor parte de las costas de la península. Hacia el norte, se encuentra en la parte del Pacífico la morsa y la foca barbuda mientras que la foca anillada se reproduce sobre la banquisa de la bahía de Koraguinski. La nutria de mar se encuentra esencialmente en la extremidad meridional de la península.
Las especies de aves de mar que frecuentan la región incluyen: el fulmar boreal, la gaviota tridáctila, el frailecillo, el cormorán, el halcón gerifalte y otras especies.
La fauna marina es la típica de los mares del norte y es también muy rica. Las especies que tienen una importancia comercial importante son el cangrejo real de Kamtchatka, la concha de Santiago, el calamar, el carbonero, el bacalao, el arenque, el fletán y varias especies de pescados planos.
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