Весной 1858 года коллекции были существенно пополнены, особенно за счет птиц. Будучи метким стрелком, Северцов умел, как говорили коллеги,
Ранняя весна ошеломила всех буйством цветения и красок. Северцов все время проводил в поле. Помехой в работе стали приступы тяжелой тропической лихорадки. Но далеко не всегда позволял он себе лежать. Часто, превозмогая боль, садился он в седло со своим неизменным ружьем.
В то время на эти земли нередко нападали отдельные группы бродячих кокандцев. Они грабили аулы, угоняли лошадей, терроризировали население. Наиболее безопасным считался район озера Джарты-куль - вверх по Сырдарье. Туда-то и был направлен из форта Перовского отряд солдат на рубку леса для построек. 26 апреля 1858 года вслед за ними двинулся и Северцов.
Он ехал с Гурьяновым и шестью казаками. Внезапно на них напали кокандцы - человек 15. Гурьянова сразу ранили, часть конвоя умчалась за помощью. Северцов отстреливался, но ружье дало осечку. Кокандец настиг его и, вонзив пику в грудную кость, снял его с лошади.
Впоследствии сам Северцов вспоминал:
Сначала Северцова тащили на аркане, потом посадили на лошадь, привязав ноги к стременам. Несмотря на тяжелое состояние, большую потерю крови, мучительную жажду и невероятно трудную дорогу среди знойных песков и зарослей колючек, Северцов держался стойко. Самое поразительное, что он находил в себе силы "наблюдать местность". Приметил необычайно высокий саксаульник, до трех сажен высотой, сову в безводных песках, вид которой определить ему, однако, не удалось, поскольку в схватке он потерял очки. Обратил внимание на почвы, но досадовал, что с лошади не мог различить деталей. Тем не менее, впоследствии он записал свои наблюдения.
Кокандцы поняли, что их пленник - личность немаловажная, и повезли его в город Туркестан к своему правителю - беку. Подъезжая к Туркестану, Северцов еле держался на лошади. После допроса его заперли в помещение,
Так прошло около месяца. Между тем русские власти энергично требовали немедленного освобождения ученого, угрожая военным походом. Туркестанский бек испугался и решил отпустить Северцова.
Из опасения, что пленник не вынесет тяжелого переезда, его начали усиленно лечить. К ранам прикладывали парную баранину и присыпали порошком, в состав которого входила толченая скорлупа черепашьих яиц. Лечение оказалось эффективным, к тому же крепкий организм и радостное ожидание освобождения способствовали восстановлению сил.
Через месяц, 27 мая 1858 года, Северцов вернулся в форт Перовский.
Здоровье Северцова постепенно улучшалось Он начал разбирать коллекции, понемногу экскурсировал. Так, он поднялся на баркасе вверх по Сырдарье и Куандарье, а затем исследовал соленые озера Культуз и Арыстуз в Голодной степи.
1 сентября 1858 года Северцов завершил работы в Средней Азии и вместе с отрядом выехал в Оренбург. Здесь он составил письменный отчет об экспедиции для Академии наук, все коллекции и материалы отправил с Гурьяновым в Петербург, а сам уехал в Воронежскую губернию долечиваться и повидаться с родными.
Итак, Сырдарьинская экспедиция, рассчитанная на два года, закончилась за 16 месяцев. Программа ее, тем не менее, была перевыполнена. По материалам экспедиции Северцов составил карты Арало-Каспийской степи, подробно описал рельеф, климат и растительность этого края, отметил процесс усыхания Аральского моря и первый определил древние границы между Каспием и Аралом.
В конце 1859 года Северцов получил заманчивое предложение занять кафедру зоологии в Казанском университете. Но он предпочел войти в Комитет по устройству Уральского казачьего войска, чтобы заняться исследованием нового района.
Земля Уральского казачьего войска - в основном правобережье Урала - посещалась многими учеными, но ввиду сложной топографии местности была изучена слабо.