Киселева обнаружила, что личинки некоторых червей встречаются систематически в планктоне срединных частей моря, удаленных от берега, которые было принято называть халистатическими, т. е. имеющими постоянную устойчивую соленость. Эти зоны, опоясанные круговыми течениями, считались как бы отрезанными от прибрежных вод, во всяком случае имеющими с ними весьма ограниченную связь. Но личинки червей родились от донных животных на неглубоких местах (бентос в Черном море не встречается глубже 100—150 м вследствие наличия сероводорода в более глубоких слоях). Хотя некоторые черви и всплывают со дна в поверхностные слои для размножения, но они движутся здесь беспорядочно («роение») и не могут самостоятельно совершать отдаленные походы: существование их в плавающем состоянии кратковременно. Очевидно, личинки переносятся течением вместе с водой и их постоянное нахождение в срединных частях моря, при примерной продолжительности жизни в две-три недели, доказывает наличие значительных перемещений поверхностных вод в любых направлениях (в зависимости от складывающихся метеорологических условий). Следовательно, срединные районы моря, опоясанные течениями, вовсе нельзя считать изолированными от прибрежных вод, а это очень важно для общей океанографии Черного моря.
После защиты диссертации Киселева организовала лабораторию бентоса и приступила к планомерному детальному переисследованию донных биоценозов у берегов Крыма и Кавказа с целью вскрыть изменения, происшедшие за последние 25—30 лет. При этом она обратила внимание и на так называемый мейобентос, т. е. более мелкие формы, которые предыдущие исследователи в своих работах не учитывали и которые имеют существенное значение в общих пищевых цепях донных сообществ. Были развернуты также экспериментальные исследования различных сторон жизни донных животных. М. И. Киселева и сотрудники отдела бентоса провели впоследствии большие работы по изучению бентоса и донной фауны в Средиземном и Красном морях и в прикубинских водах.
Микробиолог М. Н. Лебедева до прихода к нам работала в Москве в заводской лаборатории и совершенно не была знакома с морем. Но она смело и организованно взялась за новое дело. Темой ее диссертации стал вопрос о количественном развитии микробов в толще вод Черного моря. Ее руководителем был А. Е. Крисс, начавший работать у нас в 1946 г. в упоминавшейся первой послевоенной экспедиции. В последующие годы он вплотную занялся морской микробиологией, создал в Институте микробиологии АН СССР специальную лабораторию, работал на многих морях.
Надо сказать, что морская микробиология, чьи первые шаги были связаны в значительной степени с именами русских исследователей Б. Л. Исаченко и В. С. Буткевича, в течение длительного времени была мало связана с гидробиологией (за исключением, пожалуй, санитарной биологии пресных водоемов). Дело ограничивалось общими данными о роли бактерий в циклах азота, фосфора и т. д. Но когда гидробиология перешла к количественной характеристике водного населения и круговорота веществ в водоемах, потребовалось уже более детальное изучение роли микробов в основных жизненных процессах в водоемах. Как и в отношении организмов растительного и животного планктона, прежде всего пришлось установить количество микробов, характерное для различных вод, и их роль в циклах основных биогенных веществ. Первые попытки в этом направлении сделал Ф. И. Копп на Севастопольской станции еще в довоенные годы. Теперь предстояло развернуть эту тему в широком плане.
Вызывали немало сомнений и требовали уточнения методы сбора и обработки материала с целью количественного учета. Параллельно с этим нужно было создать музей живых культур морских водорослей и вести изучение их биохимической активности. М. Н. Лебедева сумела дать убедительную картину количественного распределения бактерий по всей толще водной массы Черного моря, уловив при этом характерные черты каждого из его слоев. Она вскрыла различие в заселенности бактериями слоев верхней кислородной зоны моря и подтвердила наличие промежуточных смешанных вод, обогащающихся глубинной микробной флорой, главным образом в зимний период, когда усиливается вертикальное перемешивание вод.
Это наблюдение послужило началом дальнейшего применения микробиологических данных при решении всевозможных вопросов гидрологии, например для характеристики отдельных слоев и течений. Таким образом, бактерии были введены наряду с организмами фито- и зоопланктона в число так называемых биоиндикаторов, указывающих на различия водных масс. Впоследствии М. Н. Лебедева применила опыт этих наблюдений при работах в Индийском океане, в Средиземном и Красном морях. Совместно с Евгенией Максимовной Маркианович она изучила систематический состав и биохимические свойства микробов Черного и Средиземного морей.