Профессор Свиренко сумел разглядеть в молодом пытливом студенте задатки будущего крупного исследователя и искренне старался развивать в нем эти наклонности, помогая ему как в определении видов собранных мелких речных организмов, так и в обобщении обработанного, материала. В результате Петр Петрович написал научную статью, которая была опубликована в трудах Академии наук УССР и доставила много гордости и радости ее автору. За нею последовали еще три. Свою последнюю экспедицию на реках южной Украины Петр Петрович проводил в 1929 году уже студентом-дипломником и одновременно аспирантом. В аспирантуру его зачислили еще до окончания института по специальности гидробиология.

В конце 1929 года Ширшов переезжает в Ленинград. Это был вполне обдуманный шаг молодого ученого. Его очень заинтересовали проблемы гидробиологии Севера, он считал, что именно там, в экстремальных природных условиях, биологические процессы в водной среде развиваются особенно активно и их сезонные характеристики выявляются особенно четко. П. П. Ширшов поступает в Ботанический сад Академии наук СССР на должность научного сотрудника и одновременно оформляется в аспирантуру биологического факультета Ленинградского государственного университета. Правда, Ленинград — это еще не Крайний Север, но оттуда легче проникнуть в полярные широты, чем с юга Украины, — ведь в Ленинграде находится ряд научных учреждений, проводящих исследования в Заполярье, прежде всего Всесоюзный арктический институт. Но там не было биологического отдела, и Петр Петрович с рекомендацией своего первого научного руководителя профессора Д. О. Свиренко постучался в двери Ботанического сада. Здесь ему были предоставлены широкие возможности для научных исследований. Ширшов отдавал явное предпочтение полевым работам и стремился как можно больше собрать материала в экспедициях. Начало было пока скромным: участие в комплексной экспедиции по изучению реки Невы, где Ширшов занимался сбором пресноводных водорослей.

Но Петра Петровича влекли полевые работы на Севере, и вскоре его желание осуществилось. В 1930 году он возглавил ботаническую экспедицию Академии наук СССР на Кольский полуостров, где лично провел гидробиологическое исследование реки Туломы и Нотозера. И хотя был собран богатый и уникальный материал, Ширшова это не удовлетворило. Его помыслы устремлены к морю, он хочет заняться морской биологией, Ботанический сад не может дать ему таких возможностей, и Ширшов оказался на распутье.

Академик Е. М. Крепс, тогда еще доцент Ленинградского университета, вспоминает, что в начале 1931 года он встретил в коридоре университета молодого человека, лицо которого выражало крайнюю озабоченность. Им оказался аспирант Ширшов. Крепе принял участие в судьбе молодого ученого, к которому проникся большой симпатией, рассказал ему, что Арктический институт проводит в районе Новой Земли морские экспедиции, и посоветовал обратиться в институт, а сам позвонил по телефону их организатору А. Ф. Лактионову и рекомендовал включить Ширшова в состав очередной экспедиции. Через несколько дней Петр Петрович был принят на работу в Арктический институт на должность научного сотрудника и зачислен в состав очередной новоземельской морской экспедиции.

Итак, мечта осуществилась: он в Арктике и изучает жизнь в полярных водах, участвует в обследовании Крестовой губы и Северной Сульменовой губы — двух больших заливов на западном побережье архипелага Новая Земля. Но это было только началом большого пути в Арктике. Как бы ни были интересны и новы собранные им материалы, он уже мечтает о большем — о работе в других морях Северного Ледовитого океана. А пока — два летних сезона далеко на Севере, зимой — обработка собранных материалов в лаборатории, подготовка к публикации научных статей, посещение лекций в университете.

Участие в первых северных экспедициях значительно расширило научный кругозор Ширшова. Начав с изучения водорослей, Петр Петрович постепенно перешел от изучения речной флоры к морской, а затем стал заниматься работами широкого биологического профиля. На основе обработки материалов первых полярных экспедиций Ширшов опубликовал несколько эколого-географических статей. По мнению специалистов, изучение П. П. Ширшовым пресноводного, а затем морского планктона дало много новых фактов, с помощью которых наметилось новое направление в советской альгологии.

Это было только началом большого пути ученого, вернее, только подступами к тайнам Арктики. Главные работы были впереди.

Придя однажды утром на работу в институт, Ширшов увидел вывешенный на доске приказ директора об организации новой экспедиций на ледокольном пароходе «А. Сибиряков» для дальнейшего освоения Северного морского пути, и в числе участников экспедиции прочел свою фамилию. Наконец-то мечта осуществилась: он сможет провести исследования в морях Северного Ледовитого океана на всем протяжении маршрута корабля от Баренцева до Берингова моря.

Три исторические экспедиции