Phenotypic plasticity is the ability of the genotype to express alternative phenotypes in response to different environmental conditions and this is considered to be an adaptation in which a species can survive and persist in a rapidly changing environment. Some grasshoppers and locusts are capable of expressing an extreme form of density-dependent phenotypic plasticity, known as locust phase polyphenism. At low population density, the individuals typically have a cryptic coloration as nymphs, are less active, and only seek out conspecifics for reproductive purposes. At high density, however, they develop a drastically different phenotype in which they have a conspicuous coloration, are much more active, and tend to stay together in large groups. The American Birdwing grasshopper, Schistocerca americana, is a non-swarming species related to the desert locust, S. gregaria, which shows density-dependent phenotypic plasticity in behavior, color, and morphology. In this thesis, I have identified the duration of crowding necessary for a 6th instar S. americana reared in the isolated condition to express the typical crowded behavior. The behavior changed after just one hour of crowding and the effect of crowding diminished after 48 hours to near-complete isolated behavior. In reverse, the crowded condition was isolated, but behavior did not significantly change over time. Gene expression of the following three genes suspected of having a role in behavior change were investigated based on studies of S. gregaria: protein kinase A (PKA), L-Tryptophan-5-monooxygenase (T-5), and Aromatic L-amino acid decarboxylase (Decarb). T-5 was up-regulated in the long-term isolated condition compared to the long-term crowded condition. T-5 and Decarb were up-regulated in isolated individuals that were crowded for 10 hours compared to the long-term isolated condition. This study represents a novel contribution in the study of phenotypic plasticity as it establishes the time course of behavioral and molecular plasticity in a non-swarming grasshopper for the first time.

<p>Social learning, defined as learning from other individuals, has been well studied in vertebrates and social insect species. In order to promote further understanding of the evolution of social learning, I tested a non-social insect for social learning and socially influenced behaviour. The desert locust (Schistocerca gregaria) is a gregarious insect which has the opportunity for social learning and can benefit from such ability. Locusts showed rapid individual learning, preferring a diet they have experienced over another of equal nutritional quality. Adult locusts also showed socially influenced behaviour, preferring to eat and lay eggs in the vicinity of other locusts over doing so alone. Fifth instar locusts did not show the same socially influenced behaviours. Neither adult nor nymphs showed social learning after interacting with previously fed models or after observing models feed through a screen. These results provide evidence for socially influenced behaviour in locusts and for a difference in social behaviour between nymphs and adults. Further research utilizing locusts as a model system may help us gain a better understanding of the evolution of social learning.</p> / Master of Science (MS)

La langostilla Munida gregaria es crustáceo decápodo muy abundante en el Golfo San Jorge y uno de los principales componentes de las capturas incidentales en las distintas pesquerías que allí se desarrollan. Por esto, la especie constituye un potencial recurso pesquero en el Golfo San Jorge y en otras localidades del Mar Argentino. En la presente tesis doctoral se analizan diferentes aspectos de la biología de la langostilla Munida gregaria en el Golfo San Jorge, a efectos de incrementar el conocimiento de la especie y brindar herramientas para el manejo de la misma ante un eventual aprovechamiento. En el Capítulo I se estudia la distribución, abundancia relativa y tamaño de los estadios larvales. Cinco estadios zoeas y un decapodito (megalopa) fueron diferenciados en las muestras de plancton. Larvas de M. gregaria se observan de desde agosto a febrero, con un prolongado período de aporte de zoeas I al plancton. En este período las larvas de langostilla son el principal componente del meroplancton de decápodos en aguas costeras, junto al cangrejo Halicarcinus planatus y al camarón fantasma Notiax brachyophthalma. En general, las curvas de abundancia para los distintos estadios son bimodales con un primer pico de mayor magnitud. No se observa un patrón de deriva de los estadios, siendo los tardíos (zoea IV, zoea V y decapodito) muy abundantes en aguas costeras con profundidades menores a 20 m. Los decapoditos muestran numerosas características morfológicas que permiten la diferenciación de los dos morfotipos descriptos. Los resultados sugieren que la duración del estadio zoea V determinaría la expresión de los morfotipos y que el asentamiento ocurre en aguas costeras. El ciclo de muda y crecimiento de langostilla en el Golfo San Jorge son analizados en el Capítulo II. La frecuencia de muda está relacionada con la talla de los ejemplares. Luego del asentamiento, los animales tienen un período de rápido crecimiento, con sucesivas mudas hasta junio/julio, cuando una fracción de esta cohorte comienza a destinar energía a la reproducción, disminuyendo su frecuencia de muda. Las langostillas con tallas mayores a 11 mm de longitud del caparazón (LC) tienen una frecuencia de muda bianual, ya que los animales comienzan a mudar luego del período reproductivo y vuelven a hacerlo nuevamente hacia finales del verano. Sin embargo, cuando los animales alcanzan aproximadamente los 20 mm de LC mudarían solo una vez al año, durante la primavera. En ambos sexos, el crecimiento relativo en cada evento de muda decrece con la talla, mientras que el incremento bruto es máximo en juveniles próximos a alcanzar la madurez sexual. Combinando la distribución de estadios modales, la frecuencia de muda y los incrementos por muda, se estima una longevidad de 6-8 y de 7-9 años para machos y hembras, respectivamente. En el Capítulo III se analiza la inversión reproductiva de la especie a través de indicadores de uso común en decápodos tales como la fecundidad, el tamaño de los huevos y el aporte teórico de huevos. Las hembras sexualmente maduras pueden realizar dos desoves en la misma temporada reproductiva: el tamaño de los huevos y la fecundidad en ambas puestas es similar. La principal diferencia es que en la segunda de estas puestas (septiembre) intervienen hembras de edad 0+, las cuales presentan una baja fecundidad y tienen una escasa contribución teórica de huevos en la población. No se observaron diferencias significativas en la fecundidad entre 2009 y 2010. La fecundidad media ajustada es mayor en el periodo 2009-2010 que la registrada para el periodo 1999-2000. La prevalencia del bopírido Pseudione galacanthae (Hansen, 1897), su efecto sobre el potencial reproductivo de la langostilla y las tallas de infestación del parásito se analizan en el Capítulo IV. La prevalencia del parásito es baja e independiente de la profundidad, la estación del año y el sexo del hospedador. En el intervalo de tallas 7,0-9,99 mm de LC, la prevalencia del bopírido es significativamente mayor que en el resto de las clases de tallas. La presencia de larvas y estadios inmaduros del parásito en este intervalo sugiere que la infestación de las langostillas se produce en este rango de tallas. El potencial reproductivo de la especie no se ve afectado por la presencia del bopírido, ya que la infestación no determina cambios en los caracteres sexuales ni en la fecundidad de las hembras parasitadas. El diámetro de los huevos es menor en los ejemplares parasitados. En el Capítulo V se analiza la distribución y abundancia relativa de las capturas incidentales de la especie en zona de esfuerzo pesquero restringido. Para ello se emplea información provista por el Programa de Observadores a Bordo de la Provincia de Chubut, la cual es incorporada a un sistema de información geográfica. La langostilla es capturada de manera incidental por la flota costera a lo largo de todo el año. La frecuencia de ocurrencia de la especie a lo largo de todo el periodo es 88,6 %. Una alta abundancia relativa de la especie se registra en los lances de pesca de langostino y en profundidades menores a 50 m. En el Capítulo VI se integran los principales aportes de esta tesis doctoral con la información proveniente de trabajos previos realizados en el área de estudio y se desarrollan consideraciones en relación con el potencial aprovechamiento comercial de la especie en el Golfo San Jorge.