abstract: Although mimetic animal coloration has been studied since Darwin's time, many questions on the efficacy, evolution, and function of mimicry remain unanswered. Müller (1879) hypothesized that unpalatable individuals converge on the same conspicuous coloration to reduce predation. However, there are many cases where closely related, unpalatable species have diverged from a shared conspicuous pattern. What selection pressures have led to divergence in warning colors? Environmental factors such as ambient light have been hypothesized to affect signal transmission and efficacy in animals. Using two mimetic pairs of Heliconius butterflies, Postman and Blue-white, I tested the hypothesis that animals with divergent mimetic colors segregate by light environment to maximize conspicuousness of the aposematic warning signal under their particular environmental conditions. Each mimetic pair was found in a light environment that differed in brightness and spectral composition, which affected visual conspicuousness differently depending on mimetic color patch. I then used plasticine models in the field to test the hypothesis that mimics had higher survival in the habitat where they occurred. Although predation rates differed between the two habitats, there was no interactive effect of species by habitat type. Through choice experiments, I demonstrated that mimetic individuals preferred to spend time in the light environment where they were most often found and that their absolute visual sensitivity corresponds to the ambient lighting of their respective environment. Eye morphology was then studied to determine if differences in total corneal surface area and/or facet diameters explained the differences in visual sensitivities, but the differences found in Heliconius eye morphology did not match predictions based upon visual sensitivity. To further understand how eye morphology varies with light environments, I studied many tropical butterflies from open and closed habitats to reveal that forest understory butterflies have larger facets compared to butterflies occupying open habitats. Lastly, I tested avian perception of mimicry in a putative Heliconius mimetic assemblage and show that the perceived mimetic resemblance depends upon visual system. This dissertation reveals the importance of light environments on mimicry, coloration, behavior and visual systems of tropical butterflies. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Biology 2016

Los sistemas online para compartir fotos proporcionan una valiosa fuente de contenidos generado por el usuario (UGC). La mayor a de los sistemas de re- cuperaci on de im agenes Web utilizan las anotaciones textuales para rankear los resultados, sin embargo estas anotaciones no s olo ilustran el contenido visual de una imagen, sino que tambi en describen situaciones subjetivas, espaciales, temporales y sociales, que complican la tarea de b usqueda basada en palabras clave. La investigaci on en esta tesis se centra en c omo mejorar la recuperaci on de im agenes en sistemas de gran escala, es decir, la Web, combinando informaci on proporcionada por los usuarios m as el contenido visual de las im agenes. En el presente trabajo se exploran distintos tipos de UGC, tales como anotaciones de texto, anotaciones visuales, y datos de click-through, as como diversas t ecnicas para combinar esta informaci on con el objetivo de mejorar la recuperaci on de im agenes usando informaci on visual. En conclusi on, la investigaci on realizada en esta tesis se centra en la impor- tancia de incluir la informaci on visual en distintas etapas de la recuperaci on de contenido. Combinando informaci on visual con otras formas de UGC, es posible mejorar signi cativamente el rendimiento de un sistema de recuperaci on de im agenes y cambiar la experiencia del usuario en la b usqueda de contenidos multimedia en la Web. / Online photo sharing systems provide a valuable source of user generated content (UGC). Most Web image retrieval systems use textual annotations to rank the results, although these annotations do not only illustrate the visual content of an image, but also describe subjective, spatial, temporal, and social dimensions, complicating the task of keyword based search. The research in this thesis is focused on how to improve the retrieval of images in large scale context , i.e. the Web, using information provided by users combined with visual content from images. Di erent forms of UGC are explored, such as textual annotations, visual annotations, and click-through-data, as well as di erent techniques to combine these data to improve the retrieval of images using visual information. In conclusion, the research conducted in this thesis focuses on the impor- tance to include visual information into various steps of the retrieval of media content. Using visual information, in combination with various forms of UGC, can signi cantly improve the retrieval performance and alter the user experience when searching for multimedia content on the Web. 1

Orientador: Eduardo Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_ElaineAparecidade_M.pdf: 4028860 bytes, checksum: 12a75ba90b00d8eded4dc1107cc6168a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Representações externas são muito utilizadas no ensino de bioquímica. As vias metabólicas constituem um tipo de representação externa e envolvem habilidades visuais; estão, portanto, intimamente relacionados à literacia visual (capacidade de interpretar imagens). Há uma preocupação crescente em diagnosticar a dificuldade dos estudantes com a bioquímica. Este tipo de diagnóstico é importante para poder propor soluções pedagógicas que possam facilitar o aprendizado. O presente trabalho tem como objetivo descrever o desenvolvimento e a aplicação de um teste informatizado para diagnosticar a literacia visual, relacionada ao estudo de vias metabólicas, de estudantes de cursos das áreas biológica e da saúde. Inicialmente foram desenvolvidos testes piloto com itens (modelos e questões) que contemplavam habilidades visuais para a compreensão de vias metabólicas mais frequentemente representadas em livros didáticos de bioquímica. Os testes piloto foram aplicados em 2007 e 2008 com turmas de graduação de cursos da área biológica e da saúde. Os resultados obtidos serviram de subsídio para que alguns itens fossem reformulados e outros adicionados. Os resultados obtidos foram tratados com uso do modelo de Rasch, tanto no processo de equalização dos testes piloto (para definir os itens do teste final), como para o tratamento dos resultados obtidos com a calibração de itens-respondentes após as aplicações do teste final. Três grupos participaram da aplicação do teste final e compreenderam 79 estudantes distribuídos entre os cursos de educação física (UNICAMP), enfermagem (UNICAMP) e fisioterapia/nutrição (FAJ). A partir dos dados obtidos utilizou-se o processo de calibração de itens-respondentes, proposta pelo modelo de Rasch, obtendo-se a dificuldade dos itens e as habilidades visuais apresentadas pelos grupos. Os resultados observados sugerem que entre as dificuldades apresentadas pelos estudantes no aprendizado de metabolismo pode ser incluída a dificuldade em se compreender as representações externas de vias metabólicas. Essa dificuldade pode ser minimizada com explicações dos modelos antes de se entrar nos conteúdos específicos. O teste produzido permite o diagnóstico de estudantes ou de grupos. A necessidade de desenvolver práticas de visualização para melhorar a compreensão de conceitos bioquímicos pelos estudantes mostrou-se um aspecto importante no estudo de vias metabólicas / Abstract: External representations are used in teaching of biochemistry. The metabolic pathways are a type of external representation and involve visual skills, are therefore closely related to visual literacy (ability to interpret images). There is an increasing concern regarding the diagnosis of students with difficulty to the biochemistry, this type of diagnosis is important to be able to propose solutions that would facilitate learning. This paper aims to describe the development and implementation of a computerized test to diagnose the visual literacy, related to the study of metabolic pathways for undergraduate students enrolled in courses in the biological and health. Initially, pilot tests have been developed with (models and items) that looked visual skills for the understanding of metabolic pathways most often represented in textbooks of biochemistry. The pilot tests were applied in 2007 and 2008 on undergraduate classes of various courses in the biological and health. The results served as a subsidy for some items were reformulated and others added. The results are processed using the Rasch model, both in the process of equalizing the pilot tests (for set of the final test) and for the treatment of the results obtained with calibration of items-respondents the applications for the final test. Three groups participated in the implementation of the final test and included 79 students distributed among the courses of physical education (UNICAMP), nursing (UNICAMP) and physiotherapy/nutrition (FAJ). From the data we used the calibration of items-respondents proposed by Rasch model resulting in the difficulty of items and visual skills presented by the groups. The results suggest that among the difficulties presented by the students in the learning of metabolism may be included the difficulty in understanding the external representations of metabolic maps. This difficulty can be minimized with the explanations of the models before they enter the specific content. The test produced allows the diagnosis of students or groups. The need of developing imagery to improve the understanding of biochemical concepts by students were an important aspect in the study of metabolic pathways / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

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.

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.