Esta tese foca no papel dos misídeos em ecossistemas costeiros, considerando aspectos de sua distribuição, biologia e ecologia, tais como: distribuição zoogeográfica no Atlântico Sudoeste; dinâmica populacional dos misídeos no estuário de Cananéia, explorando sua distribuição espacial e temporal em relação às variáveis ambientais e abundância do zooplâncton; traços reprodutivos, produção anual e tolerância a gradientes de salinidade; taxas de alimentação, seletividade e respostas funcionais; predação inter- e intraespecífica; e predação sobre os misídeos. Atenção particular foi dada ao papel trófico dos misídeos no contexto da teoria da Biodiversidade e Funcionamento do Ecossistema em ecologia. Através de abordagens experimentais foram avaliados os efeitos da riqueza de espécies da comunidade de misídeos sobre sua seletividade alimentar e taxas de consumo. O efeito da riqueza de espécies da comunidade de predadores dos misídeos também foi considerado. Misídeos geralmente compõem a epifauna bêntica dominante em águas costeiras, tendo assim papel chave nas cadeias alimentares de regiões marinhas costeiras. No entanto, poucos estudos focaram esses organismos na América do Sul: apenas 31 de 1131 espécies de misídeos descritas no mundo foram registradas no Atlântico Sudoeste. No estuário de Cananéia, salinidade e temperatura foram parâmetros importantes na distribuição espacial e temporal dos misídeos. Maiores abundâncias e produção ocorreram na primavera, em decorrência de condições termohalinas mais favoráveis e a alta disponibilidade de alimento. Metamysidopsis elongata atlantica foi a espécie dominante numericamente, provavelmente por ser a única espécie de misídeo que consegue colonizar áreas de menor salinidade de forma efetiva, onde o alimento é mais abundante e as outras espécies de misídeos não ocorrem, evitando assim competição interespecífica e predação intraguilda. Metamysidopsis e. atlantica teve alta produção anual, fato que confirma a importância dos misídeos no fluxo de carbono em águas costeiras de regiões tropicas e subtropicais. Chlamydopleon dissimile, M. e. atlantica e Mysidopsis coelhoi tiveram comportamento alimentar oportunista sobre a comunidade de zooplâncton natural, mas houve evidência de que eles evitaram presas medindo entre 300 e 400 µm, compostas principalmente por Oithona spp. As taxas de ingestão tiveram um aumento não linear com o aumento da concentração de alimento, sugerindo resposta funcional do tipo II para as três espécies de misídeos. Houve tanto efeitos positivos (complementaridade) quanto negativos da combinação de espécies sobre a resposta alimentar das mesmas. Interações negativas estiveram provavelmente ligadas à predação intraguilda, resultando na redução da predação dos misídeos sobre o zooplâncton. Um aumento no número de espécies de predadores de misídeos resultou em um aumento na predação de misídeos em relação ao desempenho médio das monoculturas de predadores, mas não em comparação ao predador mais efetivo. Efeitos positivos da diversidade de predadores aumentaram com a heterogeneidade espacial, pois esta permitiu que efeitos de complementaridade interespecífica entre os predadores fossem melhor expressados. Além disso, a morte de predadores foi reduzida nos tratamentos com maior heterogeneidade espacial, provavelmente porque esta amenizou a ocorrência de predação intraguilda e/ou interações comportamentais negativas entre os predadores. E por último, efeitos de cascata trófica não foram observados, provavelmente em decorrência dos misídeos serem onívoros generalistas. / This thesis focuses on the role of mysids in coastal ecosystems. It considers aspects of their distribution, biology, and ecology, such as: zoogeographical distribution in the Southwest Atlantic; their population dynamics in the Cananeia estuary, exploring spatial and temporal distribution in relation to environmental variables and zooplankton abundance; reproductive traits, annual production and tolerance to salinity gradients; feeding rates, selectivity, and functional responses; inter- and intraspecific predation; and the suppression of mysid abundance by predators. Particular attention was put to the trophic role of mysids in the context of the Biodiversity and Ecosystem Functioning theory in ecology (BEF). Experimental approaches were employed to evaluate the effects of species richness of the mysid assemblage on their feeding selectivity and consumption fluxes. Also, the effect of species richness of the mysids predador assemblage was taken into account. Mysids are usually the dominant benthic epifauna in coastal waters, and thus they play a key role in marine coastal food webs. However, few studies focused on these organisms in the South American region: only 31 out of 1131 mysid species described worldwide have been registered in the Southwest Atlantic. In the Cananeia estuary, salinity and temperature were important factors influencing mysid spatio-temporal distribution. Higher abundance and production occurred in spring, when thermohaline conditions were more favorable and food availability was high. Metamysidopsis elongata atlantica was the numerically dominant species, probably because it is the single mysid species that effectively colonizes low salinity areas, where food is more abundant and other mysid species are absent, thus avoiding interspecific competition and intraguild predation. Metamysidopsis e. atlantica had high annual production values, confirming the importance of mysids in the carbon flux of tropical and subtropical coastal waters. Chlamydopleon dissimile, M. e. atlantica, and Mysidopsis coelhoi had opportunistic feeding behavior on the natural zooplankton assemblage, but there was evidence of avoidance of medium-size prey (300-400 µm), mostly comprised by Oithona spp. Ingestion rates showed a non-linear increase with increasing food concentrations, suggesting a type II functional response for the three mysid species. There were both positive (complementarity effect) and negative effects of species combinations on their feeding response. Negative interactions were probably linked to intraguild predation, resulting in a reduction of mysid predation over the zooplankton. An increase in the number of mysid predator species enhanced mysid suppression relative to the mean performance of predator monocultures, but not in comparison to the most effective predator. Positive effects of predator diversity increased with spatial heterogeneity, as it allowed interspecific complementarity effects between predators to be expressed. Moreover, mortality of predators was reduced in spatially heterogeneous treatments, most likely because it dampened intraguild predation and/or negative behavioral interactions between predators. Finally, trophic cascades were not observed, probably due to the omnivorous - generalist character of mysids.

Esta tese foca no papel dos misídeos em ecossistemas costeiros, considerando aspectos de sua distribuição, biologia e ecologia, tais como: distribuição zoogeográfica no Atlântico Sudoeste; dinâmica populacional dos misídeos no estuário de Cananéia, explorando sua distribuição espacial e temporal em relação às variáveis ambientais e abundância do zooplâncton; traços reprodutivos, produção anual e tolerância a gradientes de salinidade; taxas de alimentação, seletividade e respostas funcionais; predação inter- e intraespecífica; e predação sobre os misídeos. Atenção particular foi dada ao papel trófico dos misídeos no contexto da teoria da Biodiversidade e Funcionamento do Ecossistema em ecologia. Através de abordagens experimentais foram avaliados os efeitos da riqueza de espécies da comunidade de misídeos sobre sua seletividade alimentar e taxas de consumo. O efeito da riqueza de espécies da comunidade de predadores dos misídeos também foi considerado. Misídeos geralmente compõem a epifauna bêntica dominante em águas costeiras, tendo assim papel chave nas cadeias alimentares de regiões marinhas costeiras. No entanto, poucos estudos focaram esses organismos na América do Sul: apenas 31 de 1131 espécies de misídeos descritas no mundo foram registradas no Atlântico Sudoeste. No estuário de Cananéia, salinidade e temperatura foram parâmetros importantes na distribuição espacial e temporal dos misídeos. Maiores abundâncias e produção ocorreram na primavera, em decorrência de condições termohalinas mais favoráveis e a alta disponibilidade de alimento. Metamysidopsis elongata atlantica foi a espécie dominante numericamente, provavelmente por ser a única espécie de misídeo que consegue colonizar áreas de menor salinidade de forma efetiva, onde o alimento é mais abundante e as outras espécies de misídeos não ocorrem, evitando assim competição interespecífica e predação intraguilda. Metamysidopsis e. atlantica teve alta produção anual, fato que confirma a importância dos misídeos no fluxo de carbono em águas costeiras de regiões tropicas e subtropicais. Chlamydopleon dissimile, M. e. atlantica e Mysidopsis coelhoi tiveram comportamento alimentar oportunista sobre a comunidade de zooplâncton natural, mas houve evidência de que eles evitaram presas medindo entre 300 e 400 µm, compostas principalmente por Oithona spp. As taxas de ingestão tiveram um aumento não linear com o aumento da concentração de alimento, sugerindo resposta funcional do tipo II para as três espécies de misídeos. Houve tanto efeitos positivos (complementaridade) quanto negativos da combinação de espécies sobre a resposta alimentar das mesmas. Interações negativas estiveram provavelmente ligadas à predação intraguilda, resultando na redução da predação dos misídeos sobre o zooplâncton. Um aumento no número de espécies de predadores de misídeos resultou em um aumento na predação de misídeos em relação ao desempenho médio das monoculturas de predadores, mas não em comparação ao predador mais efetivo. Efeitos positivos da diversidade de predadores aumentaram com a heterogeneidade espacial, pois esta permitiu que efeitos de complementaridade interespecífica entre os predadores fossem melhor expressados. Além disso, a morte de predadores foi reduzida nos tratamentos com maior heterogeneidade espacial, provavelmente porque esta amenizou a ocorrência de predação intraguilda e/ou interações comportamentais negativas entre os predadores. E por último, efeitos de cascata trófica não foram observados, provavelmente em decorrência dos misídeos serem onívoros generalistas. / This thesis focuses on the role of mysids in coastal ecosystems. It considers aspects of their distribution, biology, and ecology, such as: zoogeographical distribution in the Southwest Atlantic; their population dynamics in the Cananeia estuary, exploring spatial and temporal distribution in relation to environmental variables and zooplankton abundance; reproductive traits, annual production and tolerance to salinity gradients; feeding rates, selectivity, and functional responses; inter- and intraspecific predation; and the suppression of mysid abundance by predators. Particular attention was put to the trophic role of mysids in the context of the Biodiversity and Ecosystem Functioning theory in ecology (BEF). Experimental approaches were employed to evaluate the effects of species richness of the mysid assemblage on their feeding selectivity and consumption fluxes. Also, the effect of species richness of the mysids predador assemblage was taken into account. Mysids are usually the dominant benthic epifauna in coastal waters, and thus they play a key role in marine coastal food webs. However, few studies focused on these organisms in the South American region: only 31 out of 1131 mysid species described worldwide have been registered in the Southwest Atlantic. In the Cananeia estuary, salinity and temperature were important factors influencing mysid spatio-temporal distribution. Higher abundance and production occurred in spring, when thermohaline conditions were more favorable and food availability was high. Metamysidopsis elongata atlantica was the numerically dominant species, probably because it is the single mysid species that effectively colonizes low salinity areas, where food is more abundant and other mysid species are absent, thus avoiding interspecific competition and intraguild predation. Metamysidopsis e. atlantica had high annual production values, confirming the importance of mysids in the carbon flux of tropical and subtropical coastal waters. Chlamydopleon dissimile, M. e. atlantica, and Mysidopsis coelhoi had opportunistic feeding behavior on the natural zooplankton assemblage, but there was evidence of avoidance of medium-size prey (300-400 µm), mostly comprised by Oithona spp. Ingestion rates showed a non-linear increase with increasing food concentrations, suggesting a type II functional response for the three mysid species. There were both positive (complementarity effect) and negative effects of species combinations on their feeding response. Negative interactions were probably linked to intraguild predation, resulting in a reduction of mysid predation over the zooplankton. An increase in the number of mysid predator species enhanced mysid suppression relative to the mean performance of predator monocultures, but not in comparison to the most effective predator. Positive effects of predator diversity increased with spatial heterogeneity, as it allowed interspecific complementarity effects between predators to be expressed. Moreover, mortality of predators was reduced in spatially heterogeneous treatments, most likely because it dampened intraguild predation and/or negative behavioral interactions between predators. Finally, trophic cascades were not observed, probably due to the omnivorous - generalist character of mysids.

Comprendre l'organisation de la biodiversité, notamment la distribution et l'abondance des espèces, est une question centrale en écologie. De par son caractère dynamique et parce qu'elle est distribuée à tous les niveaux du vivant, la compréhension des mécanismes sous-jacents permettant sa création et son maintien inclue nécessairement une composante temporelle et spatiale et implique des processus écologiques et évolutifs. Les grottes sous-marines constituent un habitat tout indiqué pour les étudier, car leurs conditions environnementales particulières suggèrent des mécanismes de maintien de la biodiversité particulièrement actifs. De plus, leur caractère naturellement fragmenté permet une différenciation plus aisée des processus agissant à différentes échelles spatiales. Par leur abondance, tant en terme d'espèces que d'individus, les mysidacés cavernicoles en Méditerranée, représentent de ce fait un bon modèle d'étude de ces mécanismes. À l'échelle locale de la parcelle d'habitat, l'étude de l'écologie trophique des cinq espèces de mysidacés cavernicoles (Hemimysis margalefi, H. speluncola, H. lamornae mediterranea, Siriella gracilipes, Harmelinella mariannae) a permis de mettre en évidence l'importance des stratégies alimentaires dans leur maintien. En effet, ces espèces persistent et coexistent non seulement grâce à un partage classique et spatial des ressources et des sites de nourrissage, mais aussi parce que certains sites de nourrissage importants se trouvent à l'extérieur des grottes sous-marines. / Understanding processes of biodiversity creation and maintenance is a central question in ecology. Because biodiversity is dynamic and distributed across all levels of life, identifying underlying mechanisms necessarily takes into account temporal and spatial scales and involves ecological as well as evolutionary processes. Underwater caves are particularly appropriate to address such a question. Indeed, the harsh environmental conditions of this habitat suggest active mechanisms of biodiversity maintenance. In addition, the highly fragmented nature of this habitat facilitates the distinction between the spatial scales at which processes may operate. In the Mediterranean, the high diversity and abundance of cave-dwelling mysids may help identifying the underlying processes that govern biodiversity distribution. At the scale of a habitat patch, the trophic ecology of the main five cave-dwelling mysids (Hemimysis margalefi, H. speluncola, H. lamornae mediterranea, Siriella gracilipes, Harmelinella mariannae) reveals that persistence and coexistence are allowed by trophic strategies such as classical and spatial resource partitioning. In addition, some of the important feeding sites are located outside caves in the productive euphotic zone. This is of particular importance since mysids can bring organic matter from the outside into the caves by way of circadian migrations. This transfer of organic matter can be important in contributing to the persistence of other cave-dwellers.

Composed of a chromophore bound to an integral membrane protein (opsin), visual pigments are phenotypically characterized by the wavelength of maximal absorption (λmax). The underlying molecular mechanism controlling λmax is the interaction between the opsin amino acid sequence and the chromophore. While a plethora of studies have looked at structure/function relationships in vertebrate opsins, fewer studies have investigated similar issues in invertebrates. Furthermore, those few studies undertaken in invertebrate systems suggest different mechanisms of spectral tuning and photoactivation compared to vertebrate systems. This dissertation research is focused on expanding our knowledge of opsin evolution in invertebrate systems, particularly from non-insect taxa. First, issues related to opsin evolution and the maintenance of supposedly ‘non-functional’ genes were explored in a review of regressive and reverse evolution. Second, in order to place studies of crustacean opsin evolution in context, phylogenetic studies of two crustacean groups (Mysidae and Decapoda) were completed. Studies of Mysidae utilized 16S mtDNA, and 18S and 28S rDNA to reconstruct phylogenetic relationships and assess newly developed Bayesian methods of assessing pattern heterogeneity. Using this suite of genetic markers, there are incongruencies between current taxonomy and inferred phylogenetic relationships. Studies of Decapoda assessed phylogenetic relationships and estimated divergence times using 16S mtDNA, H3 nDNA, and 18S and 28S rDNA sequence data in conjunction with a set of eight fossil calibrations. Reconstructed phylogenies show support for two well supported nodes corresponding to the Pleocyemata and the informal ‘Reptantia’ and place the emergence of the Decapod lineage in the early Devonian (407 MYA. Finally, opsin sequences and spectral sensitivity data from species within the Mysidae and Decapoda were combined with previously characterized invertebrate sequences to investigate opsin evolution. Standard dN/dS methods did not detect any evidence of selection. Methods investigating selection on amino acid properties, however, identified four properties (coil tendencies, compressibility, power to be at the middle of the alpha helix, and refractive index) to be under positive destabilizing selection. These properties occurred mostly at sites in transmembrane helices and included residues previously identified to affect spectral tuning as well as identifying novel sites.