Para estudar os mecanismos celulares que levam à mudança de cor cromomotora em crustáceos investigamos os cromatóforos ovarianos vermelhos do camarão de água doce Macrobrachium olfersi. A natureza do receptor do hormônio agregador de pigmento vermelho (RPCH) localizado na membrana plasmática é desconhecida. Muitos eventos das cascatas de sinalização induzidas por Ca2+ e GMPc, assim como os tipos de motores moleculares por elas ativados, são ainda obscuros. Avaliamos, farmacologicamente, pela perfusão in vitro dos cromatossomos com pigmentos inicialmente dispersos, possíveis funções do receptor acoplado à proteína G (GPCR), de receptores de glutamato não-NMDA (rGlu), da óxido nítrico sintase (NOS), da proteína cinase G (PKG), da cinase (MLCK) e da fosfatase (MLCP) da cadeia leve da miosina, da protéina cinase Rho (ROCK) e da miosina II não-muscular no mecanismo que induz a translocação pigmentar. Também investigamos a presença de microfilamentos de actina, microtúbulos, miosinas, cinesina e dineína, por microscopia de fluorescência. A inibição do GPCR com GDP--S (10 µM) não tem efeito significativo, mas com AntPG (5 µM) a agregação induzida por RPCH é inibida em 50%, e tem velocidade máxima de 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-controle, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), seguida de dispersão espontânea. A inibição de rGlu com CNQX (50 µM) causa sutil hiperdispersão e inibe 25% da agregação induzida por RPCH, com velocidade máxima de 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-controle, P=0,95). A estimulação de rGlu com AMPA (30 µM) causa forte hiperdispersão (115%) e não afeta a agregação em relação ao RPCH-controle (velocidade máxima de 16,3 ± 1,8 µm/min, P=0,86). Com a inibição da NOS por L-NAME (5 mM), a agregação induzida por RPCH dura 14 min e chega aos 43,5 ± 10% de dispersão, com velocidade máxima de 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-controle, P=0,38). Com a PKG inibida por rp-sGMPc-trietilamina (3 µM), a agregação induzida por RPCH chega aos 36,2 ± 5,6% de dispersão em 12 min, com velocidade máxima de 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-controle, P=0,626), seguida de dispersão espontânea. A inibição da MLCP com cantaridina (10 µM) acelera a fase rápida da agregação induzida pelo RPCH (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) e inibe sutilmente sua fase final (9,2 ± 5,1% após 30 min). A inibição da MLCK com ML-7 (10 µM) não afeta significativamente a agregação induzida pelo RPCH, que atinge 8,7 ± 3,14% de dispersão com velocidade máxima de 14,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-controle, P= 0,277). As inibições da ROCK com Y-27632 a 3 µM e H-1152 a 50 nM afetam a agregação pigmentar induzida por RPCH em 15,4 ± 4,8% e 32,8 ± 14,3%, e as velocidades máximas são similares ao RPCH-controle, de 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) e 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectivamente. Com H-1152 ocorre dispersão espontânea; e com ambos os compostos a dispersão durante a lavagem do RPCH é acelerada. A inibição da miosina II não-muscular com blebistatina reduz a resposta ao RPCH, havendo agregação até os 47 ± 6,2% em 16 min, com velocidade máxima de 9,1 ± 1,5 µm/min, (= RPCH-controle, P= 0,007), seguida de dispersão espontânea; a dispersão com a lavagem do RPCH ocorre normalmente. Por microscopia de fluorescência foram identificados microtúbulos, presentes nas extensões celulares com o pigmento agregado; microfilamentos de actina, aparentemente formandos trilhos aos grânulos pigmentares; miosina II não-muscular, em associação ao citoesqueleto; miosina esquelética e muscular, cinesina e dineína, em associação aos grânulos pigmentares. Evidenciamos que o receptor do RPCH pode ser do tipo GPCR. Os receptores pGlu não parecem ter papel na transdução de sinal deste neuropeptídeo. A NOS, a PKG, a MLCP e a ROCK têm papéis importante na agregação pigmentar, mas a MLCK aparentemente não. Sugerimos que o RPCH se acopla a um receptor associado à proteína G0 na membrana plasmática, e concomitantemente à elevação da concentração intracelular de Ca2+, desencadeia a ativação da NOS, que produz NO, estimulando da GC-S a liberar GMPc. Este segundo mensageiro ativa a PKG, que fosforila um sítio de ativação da miosina. O movimento da miosina é impulsionado por ciclos de fosforilação/defosforilação em um sítio regulatório de suas cadeias leves, catalizados pela MLCP e pela ROCK. Um dos tipos de miosina ativada pela PKG pode ser a miosina II não-muscular, que parece efetuar principalmente a fase lenta da agregação pigmentar. Outras miosinas e a dineína possivelmente também participam da agregação, enquanto que a cinesina parece ter papel na dispersão pigmentar. / To study the cellular mechanisms that lead to cromomotor color changes in crustaceans, we investigated the red ovarian chromatophores of the freshwater shrimp Macrobrachium olfersi. The nature of the receptor for red pigment concentrating hormone (RPCH) in the plasma membrane is unknown. Many events of the induced Ca2+ and GMPc signaling cascades, as well types of molecular motors activated are still obscure. We evaluated, using pharmacological perfusions in vitro of chromatossomes with initially dispersed pigments, putative functions of a G protein coupled receptor (GPCR), non-NMDA glutamate receptors (rGlu), nitric oxide sintase (NOS), protein kinase G (PKG), myosin light chain kinase (MLCK) and phosphatase (MLCP), Rho protein kinase (ROCK) and non-muscular myosin II in the mechanism that induces pigment translocation. We also investigated by fluorescence microscopy the presence of myosins, kinesin, dinein, actin microfilaments and microtubules. GPCR inhibition with 10 µM GDP--S has no significant effect, but 5 µM PGAnt inhibits 50% of RPCH-triggered aggregation, that has maximum velocity of 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-control, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), followed by spontaneous dispersion. rGlu inhibition with 50 µM CNQX causes subtle hyperdispersion and inhibits 25% RPCH induced aggregation, with a maximum velocity of 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P=0,95). rGlu stimulation with 30 µM AMPA causes strong pigment hyperdispersion (115%) but does not affect aggregation compared to RPCH-control (16,3 ± 1,8 µm/min maximum velocity, P=0,86). NOS inhibition with 5 mM L-NAME affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 14 min and reaches 43,5 ± 10% dispersion, with maximum velocity of 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-control, P=0,38). PKG inhibition with 3 µM rp-cGMPs-thrietylamine affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 2 min and reaches 36,2 ± 5,6% dispersion with maximum velocity of 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-control, P=0,626), followed by spontaneous dispersion. MLCP inhibition with 10 µM cantharidin accelerates the RPCH-triggered aggregation fast phase (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) and subtly inhibits final aggregation (9,2 ± 5,1% after 30 min). MLCK inhibition with 10 µM ML-7 does not significantly affect RPCH-induced aggregation, that reaches 8,7 ± 3,14% dispersion with a maximum velocity of 4,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-control, P= 0,277). ROCK inhibition with 3µM Y-27632 or 50 nM H-1152 decreases RPCH-triggered pigment aggregation by 15,4 ± 4,8% and 32,8 ± 14,3%; maximum velocities are similar to RPCH-control, 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) and 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectively. H-1152 induces spontaneous dispersion; dispersion during RPCH washout is accelerated by both Y-27632 and H-1152. Non-muscular myosin II inhibited with blebbistatin reduces the response to RPCH, aggregation reaching 47 ± 6,2% in 16 min, with a maximum velocity of 9,1 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P= 0,007), followed by spontaneous dispersion; RPCH washout leads to normal dispersion. Microtubules are present in the cellular extensions in chromatophores with aggregated pigments; actin microfilaments, apparently form trails to associate with pigment granules; non-muscular myosin II is associated with the cytoskeleton; skeletal and muscular myosin, kinesin and dinein, associated with the granules, were revealed by fluorescence microscopy. We showed that the RPCH receptor may be a GPCR. A pGlu receptor does not seem to be present and play a role in signal transduction. NOS, PKG, MLCP and ROCK play important roles in pigment aggregation, although MLCK apparently does not. We suggest that RPCH binds to a G0 protein coupled receptor in the plasma membrane, and together with cytosolic [Ca2+] increase, triggers NOS activation, producing NO, that stimulates GC-S to release cGMP. This second messenger activates PKG, that phosphorylates an activation site on myosin, whose movements are driven by a phosphorylation/dephosphorylation cycle at a regulatory site on the myosin light chain, catalyzed by MLCP and ROCK. One of the PKG activated myosins may be non-muscular myosin II, which seems to effect mainly the slow phase of pigment aggregation. Other myosins and dinein possibly also participate in pigment aggregation, while kynesin seems to play a role in pigment dispersion.

Para estudar os mecanismos celulares que levam à mudança de cor cromomotora em crustáceos investigamos os cromatóforos ovarianos vermelhos do camarão de água doce Macrobrachium olfersi. A natureza do receptor do hormônio agregador de pigmento vermelho (RPCH) localizado na membrana plasmática é desconhecida. Muitos eventos das cascatas de sinalização induzidas por Ca2+ e GMPc, assim como os tipos de motores moleculares por elas ativados, são ainda obscuros. Avaliamos, farmacologicamente, pela perfusão in vitro dos cromatossomos com pigmentos inicialmente dispersos, possíveis funções do receptor acoplado à proteína G (GPCR), de receptores de glutamato não-NMDA (rGlu), da óxido nítrico sintase (NOS), da proteína cinase G (PKG), da cinase (MLCK) e da fosfatase (MLCP) da cadeia leve da miosina, da protéina cinase Rho (ROCK) e da miosina II não-muscular no mecanismo que induz a translocação pigmentar. Também investigamos a presença de microfilamentos de actina, microtúbulos, miosinas, cinesina e dineína, por microscopia de fluorescência. A inibição do GPCR com GDP--S (10 µM) não tem efeito significativo, mas com AntPG (5 µM) a agregação induzida por RPCH é inibida em 50%, e tem velocidade máxima de 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-controle, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), seguida de dispersão espontânea. A inibição de rGlu com CNQX (50 µM) causa sutil hiperdispersão e inibe 25% da agregação induzida por RPCH, com velocidade máxima de 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-controle, P=0,95). A estimulação de rGlu com AMPA (30 µM) causa forte hiperdispersão (115%) e não afeta a agregação em relação ao RPCH-controle (velocidade máxima de 16,3 ± 1,8 µm/min, P=0,86). Com a inibição da NOS por L-NAME (5 mM), a agregação induzida por RPCH dura 14 min e chega aos 43,5 ± 10% de dispersão, com velocidade máxima de 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-controle, P=0,38). Com a PKG inibida por rp-sGMPc-trietilamina (3 µM), a agregação induzida por RPCH chega aos 36,2 ± 5,6% de dispersão em 12 min, com velocidade máxima de 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-controle, P=0,626), seguida de dispersão espontânea. A inibição da MLCP com cantaridina (10 µM) acelera a fase rápida da agregação induzida pelo RPCH (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) e inibe sutilmente sua fase final (9,2 ± 5,1% após 30 min). A inibição da MLCK com ML-7 (10 µM) não afeta significativamente a agregação induzida pelo RPCH, que atinge 8,7 ± 3,14% de dispersão com velocidade máxima de 14,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-controle, P= 0,277). As inibições da ROCK com Y-27632 a 3 µM e H-1152 a 50 nM afetam a agregação pigmentar induzida por RPCH em 15,4 ± 4,8% e 32,8 ± 14,3%, e as velocidades máximas são similares ao RPCH-controle, de 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) e 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectivamente. Com H-1152 ocorre dispersão espontânea; e com ambos os compostos a dispersão durante a lavagem do RPCH é acelerada. A inibição da miosina II não-muscular com blebistatina reduz a resposta ao RPCH, havendo agregação até os 47 ± 6,2% em 16 min, com velocidade máxima de 9,1 ± 1,5 µm/min, (= RPCH-controle, P= 0,007), seguida de dispersão espontânea; a dispersão com a lavagem do RPCH ocorre normalmente. Por microscopia de fluorescência foram identificados microtúbulos, presentes nas extensões celulares com o pigmento agregado; microfilamentos de actina, aparentemente formandos trilhos aos grânulos pigmentares; miosina II não-muscular, em associação ao citoesqueleto; miosina esquelética e muscular, cinesina e dineína, em associação aos grânulos pigmentares. Evidenciamos que o receptor do RPCH pode ser do tipo GPCR. Os receptores pGlu não parecem ter papel na transdução de sinal deste neuropeptídeo. A NOS, a PKG, a MLCP e a ROCK têm papéis importante na agregação pigmentar, mas a MLCK aparentemente não. Sugerimos que o RPCH se acopla a um receptor associado à proteína G0 na membrana plasmática, e concomitantemente à elevação da concentração intracelular de Ca2+, desencadeia a ativação da NOS, que produz NO, estimulando da GC-S a liberar GMPc. Este segundo mensageiro ativa a PKG, que fosforila um sítio de ativação da miosina. O movimento da miosina é impulsionado por ciclos de fosforilação/defosforilação em um sítio regulatório de suas cadeias leves, catalizados pela MLCP e pela ROCK. Um dos tipos de miosina ativada pela PKG pode ser a miosina II não-muscular, que parece efetuar principalmente a fase lenta da agregação pigmentar. Outras miosinas e a dineína possivelmente também participam da agregação, enquanto que a cinesina parece ter papel na dispersão pigmentar. / To study the cellular mechanisms that lead to cromomotor color changes in crustaceans, we investigated the red ovarian chromatophores of the freshwater shrimp Macrobrachium olfersi. The nature of the receptor for red pigment concentrating hormone (RPCH) in the plasma membrane is unknown. Many events of the induced Ca2+ and GMPc signaling cascades, as well types of molecular motors activated are still obscure. We evaluated, using pharmacological perfusions in vitro of chromatossomes with initially dispersed pigments, putative functions of a G protein coupled receptor (GPCR), non-NMDA glutamate receptors (rGlu), nitric oxide sintase (NOS), protein kinase G (PKG), myosin light chain kinase (MLCK) and phosphatase (MLCP), Rho protein kinase (ROCK) and non-muscular myosin II in the mechanism that induces pigment translocation. We also investigated by fluorescence microscopy the presence of myosins, kinesin, dinein, actin microfilaments and microtubules. GPCR inhibition with 10 µM GDP--S has no significant effect, but 5 µM PGAnt inhibits 50% of RPCH-triggered aggregation, that has maximum velocity of 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-control, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), followed by spontaneous dispersion. rGlu inhibition with 50 µM CNQX causes subtle hyperdispersion and inhibits 25% RPCH induced aggregation, with a maximum velocity of 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P=0,95). rGlu stimulation with 30 µM AMPA causes strong pigment hyperdispersion (115%) but does not affect aggregation compared to RPCH-control (16,3 ± 1,8 µm/min maximum velocity, P=0,86). NOS inhibition with 5 mM L-NAME affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 14 min and reaches 43,5 ± 10% dispersion, with maximum velocity of 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-control, P=0,38). PKG inhibition with 3 µM rp-cGMPs-thrietylamine affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 2 min and reaches 36,2 ± 5,6% dispersion with maximum velocity of 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-control, P=0,626), followed by spontaneous dispersion. MLCP inhibition with 10 µM cantharidin accelerates the RPCH-triggered aggregation fast phase (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) and subtly inhibits final aggregation (9,2 ± 5,1% after 30 min). MLCK inhibition with 10 µM ML-7 does not significantly affect RPCH-induced aggregation, that reaches 8,7 ± 3,14% dispersion with a maximum velocity of 4,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-control, P= 0,277). ROCK inhibition with 3µM Y-27632 or 50 nM H-1152 decreases RPCH-triggered pigment aggregation by 15,4 ± 4,8% and 32,8 ± 14,3%; maximum velocities are similar to RPCH-control, 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) and 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectively. H-1152 induces spontaneous dispersion; dispersion during RPCH washout is accelerated by both Y-27632 and H-1152. Non-muscular myosin II inhibited with blebbistatin reduces the response to RPCH, aggregation reaching 47 ± 6,2% in 16 min, with a maximum velocity of 9,1 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P= 0,007), followed by spontaneous dispersion; RPCH washout leads to normal dispersion. Microtubules are present in the cellular extensions in chromatophores with aggregated pigments; actin microfilaments, apparently form trails to associate with pigment granules; non-muscular myosin II is associated with the cytoskeleton; skeletal and muscular myosin, kinesin and dinein, associated with the granules, were revealed by fluorescence microscopy. We showed that the RPCH receptor may be a GPCR. A pGlu receptor does not seem to be present and play a role in signal transduction. NOS, PKG, MLCP and ROCK play important roles in pigment aggregation, although MLCK apparently does not. We suggest that RPCH binds to a G0 protein coupled receptor in the plasma membrane, and together with cytosolic [Ca2+] increase, triggers NOS activation, producing NO, that stimulates GC-S to release cGMP. This second messenger activates PKG, that phosphorylates an activation site on myosin, whose movements are driven by a phosphorylation/dephosphorylation cycle at a regulatory site on the myosin light chain, catalyzed by MLCP and ROCK. One of the PKG activated myosins may be non-muscular myosin II, which seems to effect mainly the slow phase of pigment aggregation. Other myosins and dinein possibly also participate in pigment aggregation, while kynesin seems to play a role in pigment dispersion.

This thesis addresses the mechanisms regulating the evolution and maintenance of colour polymorphism in the shrimp Hippolyte obliquimanus. It includes four chapters that illustrate, in an integrative approach, the ecological and behavioural consequences of different camouflage and habitat use strategies selected in main colour morphs. In the first chapter entitled Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive value, and ecological significance, the physiological and structural mechanisms underpinning colour change, and hence camouflage, in different species were detailed within a general framework. Also in this section, both the adaptive value and the ecological and evolutionary implications of these processes were discussed. In the second chapter entitled Shape, colour plasticity, and habitat use indicate morph-specific camouflage strategies in a marine shrimp morph-specific colour change and habitat selection were investigated as potential mechanisms affecting camouflage efficiency and the natural distribution of H. obliquimanus colour morphs between macroalgal habitats formed by Sargassum furcatum and Galaxaura marginata. Moreover, morph-specific morphology and behavioural traits were also assessed. Shrimp showing a homogeneous coloration (H) changed colour when placed in colour-mismatching backgrounds and also exhibited a more robust shape associated to high substrate fidelity and specialization. On the other hand, striped translucent shrimp (ST) were not capable of colour change and showed high mobility, consistent with a more streamlined shape and a generalised use of algal habitats. In the third chapter entitled The adaptive value of camouflage and colour change in a polymorphic shrimp visual models and predation trials were used to test the adaptive value of camouflage and colour change of H. obliquimanus colour morphs against colour-contrasting macroalgae, which provide different levels of colour concealment. The low colour discrimination predicted by a visual model of a seahorse predator for pink shrimp against the red weed Galaxaura was directly translated to lower detection and consumption rates on this morph by captive seahorses in a laboratory experiment, demonstrating the high adaptive value of camouflage in this species. Finally, in the fourth chapter entitled Habitat-dependent niche partitioning between colour morphs of the algal-dwelling shrimp Hippolyte obliquimanus the trophic ecology of H and ST morphs when using Sargassum and Galaxaura habitats were assessed through stable isotope analysis. Morphs showed different isotopic signatures only in Galaxaura, where the supply of food resources are limiting, leading to a tropic niche diversification between H and ST shrimp and a probable relaxation of intra-specific competition. Conversely, in Sargassum, where resources are abundant, morphs coexistence is possible even without niche partitioning. Altogether, the results of this thesis contributed to a better understanding of the adaptive value and the underlying mechanisms controlling for the maintenance of colour polymorphism in H. obliquimanus. From both an ecological and evolutionary perspective, morph-specific strategies of camouflage and habitat use likely promote the stability of shrimp populations in a spatially heterogeneous and markedly seasonal habitat. / Esta tese aborda os mecanismos que regulam a evolução e manutenção do polimorfismo de cor no camarão Hippolyte obliquimanus ao longo de quatro capítulos que ilustram de forma integrada as consequências ecológicas e comportamentais das distintas estratégias de camuflagem e de uso do habitat selecionadas nos principais morfótipos da espécie. No Capítulo 1, intitulado Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive value, and ecological significance, são detalhados de maneira geral os mecanismos fisiológicos e estruturais responsáveis pelo processo de mudança de cor e obtenção de camuflagem em diferentes espécies de animais. Nessa seção também é detalhado o valor adaptativo e as implicações ecológicas e evolutivas desses processos. No Capítulo 2, intitulado Shape, colour plasticity, and habitat use indicate morph-specific camouflage strategies in a marine shrimp, são investigados os processos de mudança de cor e de seleção de habitat como possíveis mecanismos reguladores dos padrões de camuflagem e de distribuição dos morfótipos de cor de H. obliquimanus entre os bancos das algas Sargassum furcatum e Galaxaura marginata. Além disso, também são avaliadas diferenças morfológicas e comportamentais entre os morfótipos na utilização dos habitats vegetados. Camarões caracterizados por uma coloração homogênea (H) mudam de cor quando em contato com substratos de coloração diferente à sua, exibindo também uma morfologia mais robusta e um comportamento de alta fidelidade e especialização aos substratos de macroalgas. Por outro lado, camarões transparentes listrados (TL) não mudam de cor e apresentam elevada mobilidade, consistente com uma morfologia mais hidrodinâmica e com uso mais generalizado dos habitats estudados. No Capítulo 3, intitulado The adaptive value of camouflage and colour change in a polymorphic shrimp, são utilizados modelos visuais e experimentos de predação para testar o valor adaptativo da camuflagem e mudança de cor em diferentes morfótipos do camarão H. obliquimanus quando estes estão associados a macroalgas que fornecem diferentes graus de semelhança cromática. O baixo grau de discriminação cromática previsto para camarões rosa em associação à alga vermelha Galaxaura através da modelagem visual de um predador (cavalo-marinho) resultou em baixas taxas de detecção e predação desse morfótipo por cavalos-marinhos em um experimento de laboratório, demonstrando um alto valor adaptativo da camuflagem nessa espécie. Por fim, no Capítulo 4, intitulado Habitat-dependent niche partitioning between colour morphs of the algal-dwelling shrimp Hippolyte obliquimanus, a ecologia trófica dos morfótipos de cor H e TL na utilização dos bancos de Sargassum e Galaxaura é avaliada através de análises de isótopos estáveis. Os morfótipos de cor mostraram diferenças nas razões isotópicas apenas em Galaxaura, onde a abundância de recursos alimentares é limitante, levando à diversificação de nicho trófico entre camarões H e TL e uma provável redução da competição intraespecífica. Por outro lado, em Sargassum, onde há abundância de recursos, a coexistência entre os morfótipos é possível mesmo sem partição de nicho ecológico. Em conjunto, os resultados obtidos nessa tese detalham tópicos centrais sobre os mecanismos reguladores e o valor adaptativo do polimorfismo cromático em H. obliquimanus. Dentro de uma abordagem ecológica e evolutiva, as diferentes estratégias de camuflagem e de uso de habitat dos morfótipos de cor parecem ser essenciais para o equilíbrio populacional da espécie, uma vez que os bancos de macroalgas utilizados como habitat pelos indivíduos são bastante heterogêneos e sua disponibilidade varia sazonalmente.

Orientador: Tânia Márcia Costa / Resumo: Os caranguejos chama-maré fazem parte de uma complexa rede de interações comportamentais. Os machos utilizam de múltiplos sinais para corte e atração de fêmeas ou para interações agonísticas com outros machos. Entre estes, estão a construção de estruturas sedimentares e mudanças na coloração corporal. Embora estudos tenham mostrado as funções comportamentais destes sinais, pouco se sabe de seus efeitos em resposta aos fatores ambientais, como por exemplo, a temperatura. Nós investigamos se a coloração, ou as estruturas sedimentares, as “cúpulas”, construídas pelos machos de Leptuca letptodactyla podem auxiliar na termorregulação. Em campo, a contagem de cúpulas, a temperatura das camadas internas das tocas, a temperatura corporal e o comportamento dos machos construtores e não construtores de cúpulas foram avaliados, assim como a taxa de aquecimento dos machos de diferentes padrões de cor sob a radiação incidente. Através da análise digital de imagens, diferentes métricas de cor foram utilizadas para quantificar como a coloração dos caranguejos altera de acordo com a temperatura corporal, ou entre construtores e não construtores de cúpulas. As cúpulas foram diretamente relacionadas com o aumento da temperatura do solo. As tocas com cúpulas apresentaram temperaturas mais amenas nas camadas superficiais (até 20 mm) do que as tocas sem cúpulas. Em relação a coloração, machos construtores tiveram menos tons de verde e maior brilho (%) em suas carapaças, enquanto apresentaram quel... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

This thesis addresses the mechanisms regulating the evolution and maintenance of colour polymorphism in the shrimp Hippolyte obliquimanus. It includes four chapters that illustrate, in an integrative approach, the ecological and behavioural consequences of different camouflage and habitat use strategies selected in main colour morphs. In the first chapter entitled Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive value, and ecological significance, the physiological and structural mechanisms underpinning colour change, and hence camouflage, in different species were detailed within a general framework. Also in this section, both the adaptive value and the ecological and evolutionary implications of these processes were discussed. In the second chapter entitled Shape, colour plasticity, and habitat use indicate morph-specific camouflage strategies in a marine shrimp morph-specific colour change and habitat selection were investigated as potential mechanisms affecting camouflage efficiency and the natural distribution of H. obliquimanus colour morphs between macroalgal habitats formed by Sargassum furcatum and Galaxaura marginata. Moreover, morph-specific morphology and behavioural traits were also assessed. Shrimp showing a homogeneous coloration (H) changed colour when placed in colour-mismatching backgrounds and also exhibited a more robust shape associated to high substrate fidelity and specialization. On the other hand, striped translucent shrimp (ST) were not capable of colour change and showed high mobility, consistent with a more streamlined shape and a generalised use of algal habitats. In the third chapter entitled The adaptive value of camouflage and colour change in a polymorphic shrimp visual models and predation trials were used to test the adaptive value of camouflage and colour change of H. obliquimanus colour morphs against colour-contrasting macroalgae, which provide different levels of colour concealment. The low colour discrimination predicted by a visual model of a seahorse predator for pink shrimp against the red weed Galaxaura was directly translated to lower detection and consumption rates on this morph by captive seahorses in a laboratory experiment, demonstrating the high adaptive value of camouflage in this species. Finally, in the fourth chapter entitled Habitat-dependent niche partitioning between colour morphs of the algal-dwelling shrimp Hippolyte obliquimanus the trophic ecology of H and ST morphs when using Sargassum and Galaxaura habitats were assessed through stable isotope analysis. Morphs showed different isotopic signatures only in Galaxaura, where the supply of food resources are limiting, leading to a tropic niche diversification between H and ST shrimp and a probable relaxation of intra-specific competition. Conversely, in Sargassum, where resources are abundant, morphs coexistence is possible even without niche partitioning. Altogether, the results of this thesis contributed to a better understanding of the adaptive value and the underlying mechanisms controlling for the maintenance of colour polymorphism in H. obliquimanus. From both an ecological and evolutionary perspective, morph-specific strategies of camouflage and habitat use likely promote the stability of shrimp populations in a spatially heterogeneous and markedly seasonal habitat. / Esta tese aborda os mecanismos que regulam a evolução e manutenção do polimorfismo de cor no camarão Hippolyte obliquimanus ao longo de quatro capítulos que ilustram de forma integrada as consequências ecológicas e comportamentais das distintas estratégias de camuflagem e de uso do habitat selecionadas nos principais morfótipos da espécie. No Capítulo 1, intitulado Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive value, and ecological significance, são detalhados de maneira geral os mecanismos fisiológicos e estruturais responsáveis pelo processo de mudança de cor e obtenção de camuflagem em diferentes espécies de animais. Nessa seção também é detalhado o valor adaptativo e as implicações ecológicas e evolutivas desses processos. No Capítulo 2, intitulado Shape, colour plasticity, and habitat use indicate morph-specific camouflage strategies in a marine shrimp, são investigados os processos de mudança de cor e de seleção de habitat como possíveis mecanismos reguladores dos padrões de camuflagem e de distribuição dos morfótipos de cor de H. obliquimanus entre os bancos das algas Sargassum furcatum e Galaxaura marginata. Além disso, também são avaliadas diferenças morfológicas e comportamentais entre os morfótipos na utilização dos habitats vegetados. Camarões caracterizados por uma coloração homogênea (H) mudam de cor quando em contato com substratos de coloração diferente à sua, exibindo também uma morfologia mais robusta e um comportamento de alta fidelidade e especialização aos substratos de macroalgas. Por outro lado, camarões transparentes listrados (TL) não mudam de cor e apresentam elevada mobilidade, consistente com uma morfologia mais hidrodinâmica e com uso mais generalizado dos habitats estudados. No Capítulo 3, intitulado The adaptive value of camouflage and colour change in a polymorphic shrimp, são utilizados modelos visuais e experimentos de predação para testar o valor adaptativo da camuflagem e mudança de cor em diferentes morfótipos do camarão H. obliquimanus quando estes estão associados a macroalgas que fornecem diferentes graus de semelhança cromática. O baixo grau de discriminação cromática previsto para camarões rosa em associação à alga vermelha Galaxaura através da modelagem visual de um predador (cavalo-marinho) resultou em baixas taxas de detecção e predação desse morfótipo por cavalos-marinhos em um experimento de laboratório, demonstrando um alto valor adaptativo da camuflagem nessa espécie. Por fim, no Capítulo 4, intitulado Habitat-dependent niche partitioning between colour morphs of the algal-dwelling shrimp Hippolyte obliquimanus, a ecologia trófica dos morfótipos de cor H e TL na utilização dos bancos de Sargassum e Galaxaura é avaliada através de análises de isótopos estáveis. Os morfótipos de cor mostraram diferenças nas razões isotópicas apenas em Galaxaura, onde a abundância de recursos alimentares é limitante, levando à diversificação de nicho trófico entre camarões H e TL e uma provável redução da competição intraespecífica. Por outro lado, em Sargassum, onde há abundância de recursos, a coexistência entre os morfótipos é possível mesmo sem partição de nicho ecológico. Em conjunto, os resultados obtidos nessa tese detalham tópicos centrais sobre os mecanismos reguladores e o valor adaptativo do polimorfismo cromático em H. obliquimanus. Dentro de uma abordagem ecológica e evolutiva, as diferentes estratégias de camuflagem e de uso de habitat dos morfótipos de cor parecem ser essenciais para o equilíbrio populacional da espécie, uma vez que os bancos de macroalgas utilizados como habitat pelos indivíduos são bastante heterogêneos e sua disponibilidade varia sazonalmente.