Летом 1870 г. Богданов завершил сбор материала для магистерской диссертации. К весне следующего года она была закончена. Под названием «Птицы и звери черноземной полосы Поволжья, долины средней и нижней Волги» диссертация была напечатана в первом томе «Трудов Казанского общества естествоиспытателей» в 1871 г. Она представляла собою первую в России попытку историко-географического анализа фауны большого района. Богданов нарисовал картину изменений фауны Поволжья с конца третичного периода до современности, связав ее с геологическими сдвигами, происшедшими в этих местах и определившими ход процессов почвообразования и распределение растительного покрова.
По его мнению, в конце третичного периода территория Европейской России была покрыта лесными массивами более равномерно, чем теперь. Граница леса спускалась значительно южнее, охватывая часть современной области распространения чернозема. В период оледенения большая часть современной территории Поволжья была погружена под воду. В результате сильной морской трансгрессии воды сравнительно небольшого морского бассейна, располагавшегося на территории Средней Азии и юго-западной Сибири, разлились на запад, заняли всю Каспийскую котловину, территорию Северного Кавказа и Южной Украины и слились с водами Черного моря. Вследствие этого возвышенности Алтая, Кавказа и Крыма оказались отрезанными от более северных земель значительным водным пространством.
Одновременно холодные воды Северного океана спустились далеко на юг, так что под водою оказалась вся центральная часть Русской равнины. Над водой оставалась только полоса суши в виде более или менее широкого перешейка, протянутого с юго-запада на северо-восток, от Карпат к Уралу. Морская трансгрессия на юге отделила Кавказ, Крым и Алтай от Русского плато и Урала, разорвав ареалы ранее единого фаунистического комплекса на Европейско-Азиатском материке.
Под влиянием погружения низменных участков суши сухопутные животные, как степные, так и лесные, должны были отступить в глубь материка и на горные хребты, и фауна сконцентрировалась на небольших пространствах, где типы северной и умеренной полос смешались. Такую смесь фауны Богданов отметил для Уральского хребта, а позже — для Кавказа.
Правобережную часть Поволжья Богданов разделил на зоологические области. Он различал черноземную ковыльную степь на юрских отложениях, пограничные области чернозема (на севере — глинистая полоса с дубовыми и липовыми лесами, на юге — ковыльные степи на глинистых почвах), еловые леса бассейна бывшего Ледовитого моря и Арало-Каспийские степи.
