Четвертой экспедицией (июль 1959 г., Северная Атлантика) в районах сельдяного промысла наблюдалось вертикальное распределение планктона в период цветения. Непосредственные наблюдения из НИПЛ позволили определить тонкую структуру скоплений, чего нельзя было сделать с помощью планктонных сетей, процеживающих значительный по глубине слой воды. Собран большой материал о влиянии планктона на подводную освещенность. Определена подводная дальность видимости для периода цветения вод в различных районах Северной Атлантики. Отработана методика маневрирования подводной лодки под дрифтерными сетями. Установлено, что планктон влияет на работу рыбопоисковой гидроакустической аппаратуры. Скопления некоторых форм планктона в совокупности с особым характером температуры на глубине создают условия для отражения ультразвуковых волн, при этом показания эхолотов и гидролокаторов очень сходны с показаниями, обусловленными наличием сельди. Таким образом был объяснен факт отсутствия уловов при «хороших» показаниях.
Пятая экспедиция (апрель 1960 г., Баренцево море) проходила в то время, когда на «Северянке» была установлена дополнительная аппаратура: комплекс приборов для измерения глубинных течений электромагнитным способом, измеритель придонных течений, улучшенный вариант электронного измерителя солености и температуры, фотометр. Над верхним иллюминатором был смонтирован щит с зеркалом, наклоненный под углом 45° к горизонтальной плоскости, а над иллюминатором правого борта смонтирована откидывающаяся стрела с выносным светильником.
Изучалась реакция на свет рачков–черноглазок, показавшая, что она может быть положена в основу разработки простых и эффектных способов их лова. Добыча этого вида планктона может оказаться перспективной, так как запасы его в океане огромны. Проводились наблюдения за треской и пикшей, в том числе изучалось поведение этих рыб в освещенной зоне. Наблюдения сопровождались киносъемкой.