Высокие сосны и заросли бамбука, привольные заливы и озера, горные реки — это и был Южный Сахалин. Один за другим возвращались из своих походов исследователи и снова выходили для новых подвигов из сосновых ворот Муравьевского поста.
Николай Рудановский, старший офицер с корабля «Иртыш», ходил из Муравьевского на западное побережье острова, в бухту Нотосан, где открыл хорошую якорную стоянку. Оттуда он видел высоченную гору Спанберга, стоящую как раз посредине острова. В начале 1854 года Рудановский в короткий срок исследовал двадцать два сахалинских залива, в том числе известную бухту Маука; в окрестностях ее вскоре нашли каменный уголь и железную руду.
За каких-нибудь четыре месяца в Муравьевском было составлено несколько научных описаний «страны, обитаемой айнами». На карту были положены не только берега огромного залива Анива, но и пути к Татарскому проливу, тропы на реке Найпу, по которой можно было пройти на западное побережье.
Русским помогали айны, они были хорошими проводниками. Японцы за это преследовали айнов, но те продолжали дружить с людьми из России. Айн Чокай, постоянно живший у русских, узнал однажды, что сахалинские японцы задумали убить Н. В. Буссе, и вовремя предупредил об этом начальника острова.
Трудно жилось русским на Сахалине. Уже к концу 1863 года в Муравьевском посту появилась цинга. Холмик мерзлой земли вырос над могилой первой жертвы болезни: умер матрос Сизый. Когда апрельское солнце стало чуть пригревать бревенчатые стены крепости, в цинге лежало уже сорок семь русских и лишь семнадцать человек охраняли крепость, добывали средства к существованию и исследовали Сахалин.
Начальник сахалинских японцев самурай Мару-Яма весной 1854 года вызвал с острова Хоккайдо воинский отряд. В короткий срок на Южном Сахалине собралось сотни полторы японцев. Но не приезд японцев заставил русских людей снять Муравьевский пост. Началась Крымская война, бои шли на Камчатке и в Охотском море.
Противник, появившийся в 1854–1855 годах на севере Тихого океана, думал, что Сахалин соединен с материком, как пуповиной, тонким перешейком и что находится он гораздо южнее устья Амура. Эти ошибочные представления привели к тому, что неприятель не мог обнаружить русские корабли, вышедшие из Петропавловска-на-Камчатке…
В 1856 году Н. В. Рудановский, вспоминая о гиляке с черной застежкой на шубе из собачьего меха, отправился по старым охотничьим тропам исследовать островные земли. В результате он открыл Воздвиженскую, Путятинскую и Отасуйские угольные копи. На западном побережье острова Рудановский устроил заслон против японцев. Он выбрал наиболее выгодное место, невдалеке от устья речки Косунай, где Д. И. Орловым и был заложен русский пост, почти рядом с японским — самым северным на всем острове. Морской залив близ Косуная не замерзал зимой. Теперь русские люди владели островной дорогой и хорошей гаванью на границе.
Одновременно на Северном Сахалине вырос пост Дуэ, который располагался на речке Ходже, близ богатейших залежей каменного угля, черневшего прямо в береговых обрывах. Уголь стали разрабатывать сразу же после основания поста.
Позднее к Соколиному острову пришли русские корабли «Опричник» и «Гридень». На Сахалине высадились ученые Брылкин, Шебунин, Глен и Шмидт. Они делали съемку берега, исследовали каменный уголь, собирали растения, изучали жизнь и быт айнского народа.
Брылкин составил словарь языка айнов, записал их древние предания, собрал айнские черепа для петербургского музея. Шебунину удалось составить весьма точную географическую карту Сахалина, а Шмидт и Глен изучали растения острова. Здесь возвышался бамбук в рост человека, росла железная лиственница, в речных долинах зеленел исполинский папоротник.
В 1867 году инженер И. А. Лопатин решил пересечь Сахалин от Ксуная до Мануэ. Из Мануэ он пошел на юг вдоль восточного берега и достиг залива Анива. На охотской стороне острова он нашел темный сахалинский янтарь, магнитные пески побережья. Ему удалось исследовать семь больших месторождений каменного угля. На северном берегу залива Терпения Лопатин набрел на остатки древних земляных жилищ, обломки глиняных сосудов, топоры из крепкого камня. Кроме того, он записал рассказы айнов о старинном народе тойзи, ушедшем когда-то отсюда на север.