Один из важных видов полевых работ – наблюдения за сезонными изменениями растений. Они дают представление о сезонной динамике островных экосистем, позволяют глубже понять цикличность процессов, правильно организовать мероприятия по охране природы, планировать размещение зон отдыха, туристических маршрутов, оценить состояние и воспроизводства редких растений.

Такие наблюдения проводятся на специальных маршрутах, которые называют «фенологическими» (фенология – система знаний о закономерностях сезонного развития природы). На Кунашире их всего два, расположены они в южной части острова - один из них проходит по экологической тропе «Столбовская» (территория охранной зоны заповедника), а второй находится в кальдере вулкана Головнина (территория заповедника).

Экологическая тропа «Столбовская» - самый интересный и разнообразный с ботанической точки зрения маршрут. На протяжении более трёх километров тропы друг друга сменяют участки с различными растительными сообществами: молодые пихтарники и березняки, старовозрастной реликтовый лес, долинный лиственный лес и сообщества приморских террас. Общее количество сосудистых растений, за которыми учёные наблюдают на тропе - 127, 19 из них занесены в Красные Книги России и Сахалинской области. Наблюдения здесь ведутся уже 25 лет.

Фенологический маршрут в кальдере вулкана Головнина совсем молодой, он был открыт и описан в 2017 году. Кальдера интересна проявлениями вулканической деятельности, своеобразным микроклиматом, особым разнообразием растительного мира, приспособившегося к необычным условиям. Есть здесь и уникальные растения: так, вулкан Головнина – единственное место произрастания рододендрона Чоноски (Rhododendron tschonoskii), занесенного в Красную Книгу России.

Протяжённость маршрута 7 километров, он берёт начало от кордона «Кальдерный», проходит через Центральный Восточный купол и заканчивается у побережья Охотского моря. Здесь можно встретить стланико-кустарниковое редколесье, кустарниковую тундру, приречный молодой березняк, старовозрастной смешанный лес. Наблюдения ведутся за 90 видами сосудистых растений, 12 из которых занесены в Красные Книги России и Сахалинской области.

Методика фенологических наблюдений, которой пользуются научные сотрудники заповедника, довольно проста: путём непосредственных наблюдений регистрируются даты наступления сезонного явления (всходы, начало роста, конец роста, цветение, плодоношение, побурение и конец вегетации). У древесных форм растений отмечают 20 дат, у трав – только 14. Даты  вносятся в специальные таблицы. Многолетние наблюдения дают возможность выявить среднюю арифметическую дату фенофазы и стандартное отклонение. Интересные результаты показывает сравнительный анализ сезонных явлений у одних и тех же видов, произрастающих на восточном и западном побережьях острова. Как правило, вегетация растений со стороны Охотского моря наступает на одну-две недели раньше, чем на побережье Тихого океана.

Кроме фиксирования определённых фенофаз растений на маршрутах, сотрудники ведут наблюдения за животным миром: отмечают время и место встречи с птицами, пресмыкающимися, млекопитающими, фиксируют следы медведя, а также следят за чистотой на маршрутах и выявляют факты нарушения природоохранного законодательства. Наблюдения за растительным и животным миров входит в обязанности и государственных инспекторов, которые сдают в научный отдел свои полевые дневники и карточки встреч. Это позволяет охватить наблюдениями практически всю территорию заповедника.

В фенологии кроме 4 сезонов года (зима, весна, лето, осень) выделяют подсезоны. Каждому времени присущ строго определенный специфический набор сезонных явлений живой и неживой природы. Так, наступление осени на Кунашире начинается с подсезона «Первоосенье», который определяется переходом среднесуточный температур ниже +15⁰С, первыми заморозками, массовым окрашиванием листвы у рябины, клёна, появлением белоплечих орланов (гнездятся на острове Сахалин). В 2017 году этот подсезон наступил 3 октября. Через неделю его сменила «Глубокая осень», которую связывают с переходом среднесуточных температур ниже +10⁰С, массовым листопадом, линькой у зайцев и лисиц. Появление снежного покрова, замерзание водоемов, залегание медведя в берлогу, окончание листопада и переходом минимальных температур в течение более 5 дней  ниже 0⁰С – признаки последнего подсезона осени – «Послеосенье», который наступил 18 ноября.

С наступлением фенологического подсезона «Глубокая осень» завершается развитие растений, наступает период зимнего покоя, поэтому фенологические наблюдения приостанавливаются до наступления весны. Научные сотрудники заповедника приступают к камеральной обработке накопленного материала, что позволит систематизировать полученную информацию, сделать ее доступной для более детального изучения и использования.

С появлением устойчивого зимнего покрова начнутся работы по зимним маршрутным учётам (ЗМУ) – подсчет следов млекопитающих разных видов (заяц, лисица, соболь, норка, ласка и др.), а также голосовые учёты рыбного филина, учёты зимующих водоплавающих и околоводных птиц.