食物资源与死亡率如何塑造微生物群体的振荡动力学

微生物不断通过耗尽和转化食物来源与其环境进行相互作用。理论研究主要聚焦于Lotka-Volterra模型，这些模型未考虑食物来源的动力学。相比之下，考虑食物来源动力学的消费者-资源模型研究较少。特别是，目前仍不清楚单一群体水平振荡动力学的物理机制是什么控制因素，而这一现象只能被消费者-资源模型所捕捉。本文present了一个由单个微生物群体构成的最小化消费者-资源模型，包含生长与死亡动力学，微生物消耗持续补给的底物。我们的模型揭示，若且仅当微生物对食物供应变化的适应时间尺度超过死亡时间尺度，才能在稳态附近发生衰减振荡。这种时间尺度之间的相互作用使我们能够阐明在向模型中加入各种生物物理学因素后，振荡动力学为何会出现。我们发现，微生物尸屑回收或多种食物来源的互补使用会缩小振荡的参数范围并增加振荡的衰减率。要求同时存在多个食物来源则产生相反效果。本质上，促进生长会降低围绕固定点发生振荡的可能性。我们进一步证明，这种阻尼振荡行为与噪声环境中持续性振荡行为之间存在相关性。我们希望我们的工作能激发人们进一步探讨消费者-资源模型，以改进对食物来源在空间和时间上分布变化的环境的描述。