湍流混合控制生长中的对抗性种群的固定

与搅拌后均匀混合的咖啡和奶油不同，生长的微生物（例如细菌、面包酵母）可以主动互相杀戮并避免混合。这种对抗性相互作用在被湍流空间平流输送时，如何影响竞争菌株的生长与存活？通过使用连续介质模型的数值模拟，我们研究了在二维空间中被不可压缩湍流分散的两种对抗性菌株的动力学。一个关键参数是流体输运时间与生物繁殖时间之比，它决定了最终从初始非均匀状态接管整个种群的获胜菌株。通过量化固定的概率与平均时间以及浓度涨落的空间结构，我们证明了湍流如何提高了生物成核的阈值，以及对抗性如何通过消耗界面处的种群来抑制由流动引起的混合。我们的工作突出了湍流与对抗性种群动力学相互作用所带来的不寻常的生物学后果，对海洋微生物生态学和生物手性起源具有潜在意义。