Первая ступень — средней высоты 60 м, от Петербурга до Яжельбицы (станция у 58° с.ш., в 20 км к запад-северо-западу от Валдая) — соответствует низменности бассейна Волхова. Вторая ступень, между Яжельбицей и Осой, на Каме, ниже Перми (у 57°20' с.ш.), — средней высоты 270 м. На ней Ж. Шапп отметил небольшие (120–150 км в поперечнике) плато, в том числе Московское, сильно преувеличив его высоту, и Верхнекамское. И третья ступень, между Осой и Екатеринбургом, — средней высоты 356 м, на которой Ж. Шапп выделил три следующие с запада на восток «цепи», соответствующие Тулвинской возвышенности, Сылвинскому кряжу и центральной полосе Среднего Урала, вновь преувеличив высоту двух последних.

Материалы экспедиции Ж. Шапп опубликовал в книге «Путешествие в Сибирь по приказу короля в 1761 г.» (Амстердам, 1769, на франц. яз.). По Д.Н. Анучину, обратившему внимание на эту работу лишь в конце XIX в., Ж. Шапп дал первое, хотя и грубо обобщенное, представление о рельефе Русской равнины.

В 1768 г. Петербургская Академия наук организовала пять географических экспедиций, официально названных «физическими» и работавших по общей программе. Они изучали различные районы, главным образом Европейской России (с Уралом), и по основным базам именовались: три экспедиции — оренбургскими, две — астраханскими.

27-летний петербургский академик, натуралист Петр Симон Паллас, родом из Берлина, был назначен начальником первой Оренбургской физической экспедиции. Летом 1768 г. на пути в Оренбург он описал большую часть течения Клязьмы и обратил внимание на приподнятость обоих берегов реки под Владимиром, особенно к югу от него (Высокоречье). От Владимира Паллас прошел «через прекрасные леса» на юго-юго-восток к Касимову, затем вдоль левого берега Оки до Мурома. Он был первым ученым, изучившим Окско-Клязьминское междуречье.

На восток от Мурома (за 43° в.д.) леса кончились, и по безлесной, «несколько холмистой» местности Паллас добрался до Арзамаса. Он исследовал извилистые берега р. Пьяны, левого притока Суры, огибающей так называемое Межпьяние — длинную, около 125 км, цепь крупных холмов (до 245 м), покрытых смешанным лесом, — северо-западная окраина Приволжской возвышенности. Осенью Паллас, следуя через Пензу, пересек эту возвышенность в ее самой широкой части: «Страна при реке Суре… угориста и лесом изобильна. Почти все увалы простираются хребтом и к западу имеют весьма крутые скаты, к востоку же все очень пологи. Между горными увалами… текут речки, впадающие в Суру»[8]. За 47° в.д. Паллас отметил «холмистую страну, по Волге простирающуюся» — водораздел бассейна Суры и Волги. В октябре он обследовал Заволжье по р. Черемшану примерно до 53° в.д. По мере продвижения на восток «страна становится… [все] гористее» — западная часть Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Перебравшись в верховья Сока, Паллас проследил Сокские яры (холмы по правому берегу Сока) и, обратив внимание на богатство местности нефтью по левобережью Волги, вернулся в Симбирск, где зимовал.

Весной 1769 г. Паллас обследовал Жигули и дал первую подробную топографическую характеристику Самарской Луки. На левом берегу Волги, близ устья Сока, он изучил Соколовы горы, а летом исследовал междуречье Самары и ее правого притока Кинели: «Правая сторона [этих] рек гориста, а левая представляет степь с плоскими увалами». Затем Паллас проследил Самару почти до верховья, выполнив пересечение Общего Сырта. Истоки Самары отделены от Урала «только простирающимися в ширину 18 верст степными горами».

В середине лета Паллас добрался до Оренбурга. Он прошел вдоль р. Яика сначала на восток до 59° в.д. и изучил «сухие горные увалы… [Губерлинские горы], дикие… совсем голые», а затем на запад — до Яицкого городка, теперь Уральска. Оттуда Паллас проехал на юг до устья Яика и отметил, что на этом пути «…земля и травы заметно переменяются. Голая степь чем дальше, тем ровнее». По дороге он собрал подробные расспросные сведения об одном из крупнейших Камыш-Самарских озер. «С северной стороны впали в него две посредственные [узкие], сильно лесом заросшие речки — Большой и Малый Узень. По берегам озера растет камыш. Всю восточную сторону озера окружают… барханы, мало разнящиеся от Рын-песков».

Паллас осмотрел озеро Индер и окружающие его высоты: «Этот горный хребет состоит из… нарочито высоких, при Яицкой стороне утесистых, а после помалу возвышающихся каменных гор». Он отметил, что из них «везде бьет соленая вода». Поднявшись на Индерские «горы», он увидел «обширное озеро, подобное большому, покрытому снегом полю. Озеро имеет кругловатую фигуру и много малых заливов». К югу потянулась «сухая степь», а за 48° с.ш. — «низкая мокрая и соленая страна» до самого Гурьева.

Таким образом, Паллас первый исследовал часть Прикаспийской низменности. Он описал и нанес на карту устье Яика, а поздней осенью вернулся в Яицкий городок. Дожди и снегопады помешали ему продолжить работу, и он по тракту проехал в Уфу, где зимовал.

Весной 1769 г. Паллас поручил своему спутнику 22-летнему Николаю Петровичу Рычкову, сыну П.И. Рычкова, обследовать лесостепь и степи Заволжья и среднего течения Камы. Летом 1769 г. Н. Рычков из Симбирска прошел на восток по «безлесным и необитаемым местам»[9] до р. Шешмы, притока Камы. «По правой стороне ее течения находятся горы невысокие, а по левой места низкие, лугами и множеством озер изобилующие» — западная граница Бугульминско-Белебеевской возвышенности. От истоков Шешмы Н. Рычков «поперек высоких… каменных гор» добрался до р. Зай, которая прокладывала себе на север путь вдоль тех же лесистых гор, и правильно указал ее истоки. Поднявшись по Каме до устья р. Ик, он проследил ее почти до истоков, берущих начало «из довольно высоких гор» — самый приподнятый участок возвышенности. Река пробиралась среди камышей и стариц. «По правую сторону ее [среднего] течения находятся крутые, лесистые… каменные горы, а с левой подошли открытые степи…» — широкая низменная долина между 54 и 55° с.ш.

Не доходя истоков Ика, Н. Рычков свернул к западу через центральную часть возвышенности, ничем, «кроме великих каменных гор», не характерную, и описал верховья рек Сок и Кинель, отметив «высокие каменные горы» ее правого берега — Кинельские яры, южный край Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Осмотрев истоки Дёмы (приток Белой), он пересек восточный участок Общего Сырта: «Превысокие каменные холмы видимы на поверхности отделившихся гор, а при подошве оных находятся глубокие и весьма приятные долины, где протекают многие источники и реки». Зиму 1769/70 г. он провел в Оренбурге.

Летом 1770 г. Н. Рычков обследовал часть р. Белой, ее приток Танып и «нагорную сторону» Камы — Сарапульскую возвышенность (между 56 и 57° с.ш.). По Каме он спустился до ее устья, повернув на север, добрался до устья р. Чепцы, впадающей слева в Вятку у 50° в.д., и проследил почти всю Чепцу, не дойдя примерно 70 км до ее начала. Затем от средней Чепцы он прошел около 15 км на север к истокам Вятки: «Собрав множество речек, течет Вятка близ Чепцы около 400 верст…».

В конце августа Н. Рычков от истоков Вятки перебрался в верховья Камы, которая, как Вятка и Чепца, берет начало на Верхнекамской возвышенности: «Истоки Камы… выходят из пологого увала. Воды… с приятным шумом текут сперва на запад до самой подошвы увала, потом поворачивают к полуночи… в лесистую долину. [Собрав]… неописанное множество болотных и ключевых вод», Кама вскоре становится глубокой и судоходной. Общую длину Камы (1805 км) Н. Рычков лишь немного преувеличил. Он описал еще две реки ее системы — Обву и большую часть Колвы, в низовьях которой отметил ряд вершин кряжа, позже получившего название Полюдова.