Биология была хорошо поставлена в школе, прежде всего благодаря Н. И. Анненкову. Изучение естествознания захватило Костычева. Он и раньше слышал о микроскопе, но никогда не видел его. Теперь Костычев мог сам пользоваться микроскопом. Перед ним открывался новый мир.
Анненков был большим знатоком систематики растений. Еще в 1849–1851 годах он издал впервые в России гербарий московской флоры, состоящий из 800 видов растений. По этому гербарию ученики могли легко определить многие растения, собранные ими в окрестностях Москвы. Еще большее значение и для учеников школы и для русских натуралистов и агрономов имел впервые изданный в 1859 году «Ботанический словарь». До этого почти все сочинения по флористике издавались на латинском языке. В словаре Анненкова для каждого растения были даны названия на латинском языке, на русском, а для некоторых растений и на других языках народов России. Приводились также названия на французском, английском и немецком языках. Этот огромный труд, не имевший себе равного в научной литературе, был не только первым международным ботаническим словарем, но и первым народным словарем.
В своей работе Анненков много уделял внимания сближению ботаники с практикой. В «Ботаническом словаре» он собрал множество сведений об использовании растений в промышленности, медицине, сельском хозяйстве. Словарь Анненкова служил настольной книгой для учеников школы. Имевшиеся в школьной библиотеке несколько экземпляров этой книги были нарасхват.
Костычев мечтает купить себе словарь, но у него нет денег. Родители, все чаще прихварывавшие после отъезда сына, присылали ему изредка несколько рублей. Но он тратит эти деньги на оплату писем домой да на покупку бумаги и чернил.
Большой интерес Костычева вызвала и другая книга Анненкова — «Простонародные названия русских растений». Она моментально была раскуплена. Павел узнал, что не только в его родном Шацком уезде народ сделал множество ценнейших наблюдений над дикорастущими и культурными растениями и дал им меткие, как говорил Анненков, «бытовые», названия, но что такая незаметная работа проводилась во многих местах России.
Он узнавал в книге Анненкова «по-научному» многие растения, хорошо знакомые ему с самого раннего детства. Особенно заинтересовали мальчика кормовые травы. В программе школы им уделялось немалое внимание; ведь еще М. Г. Павлов считал эти травы восстановителями плодородия почвы и хорошим кормовым средством. Хозяйственным значением трав был занят и Н. И. Анненков.
Как появился у Костычева интерес к кормовым травам, интерес, не утраченный им до конца жизни? Читая павловский «Курс сельского хозяйства», Павел Костычев видел, что некоторые травы при разведении их на полях дают много сена, но в то же время не истощают, а обогащают почву. После трав, на следующий год, хлеба тоже дают повышенные урожаи. В чем тут дело? И почему все-таки во влажных районах России так мало разводят трав?