異質界面模型 將複製—選擇耦合動力學延伸至超越均勻混合、恆定組織的圖像。它不將系統視為單一均質反應器,而是視為兩個耦合相: 界面 以及 整體溶液。複製子在界面上進行側向表面擴散,在界面與整體之間吸附與脫附,並在整體中進行傳輸。界面族群量記為
三種耦合過程
- 表面擴散: 複製子沿界面側向移動,因此混合僅限於界面尺度,而非整個體積。
- 吸附與脫附: 分子以一定的速率結合至界面並離開界面,此速率決定複製子在表層中滯留的時間長短。
- 整體傳輸: 溶液中的流動與擴散將複製子帶經孔隙或容器,稀釋部分區域並補充其他區域。
長時間穩態行為與三種結果
長時間後,界面與整體族群量趨近穩態行為:∂
- 共存 ——各組分共同存續於穩定的界面—整體分布中。
- 單一組分的選擇 ——單一組分取代其他組分。
- 滅絕 ——複製與滯留無法補償傳輸與損失,因此沒有任何組分得以維持。
何種結果會發生,取決於傳輸速率以及結合與吸附參數。在雙組分簡化中,吸附/脫附平衡且表面與整體傳輸相當,可支持共存;結合或傳輸不對稱時,某一組分可取代另一組分;當傳輸與損失超過複製與滯留時,則會導致滅絕。
解讀
空間異質性與相間交換既能濃縮複製子,也能耗盡複製子。因此,界面模型不會自動保護多樣性:它指明空間耦合在何種條件下能維持共存、導致競爭排斥,或根本無法維持複製。結果圖中的三個區域為定性類別,而非固定閾值——請將其視為參數範圍來理解。
