Нашёл некоторую информацию: на SO предполагают, что дело может быть в том что сам Mongo немного по-разному ведёт себя, когда к нему за единицу времени стучится 1 или несколько запросов Та же проблема на SO
Удалось нагуглить ответ на вопрос:
Mongo использует snapshot isolation для своих транзакций, что гарантирует все 4 уровня изоляции, включая фантомные чтения, описанные в вопросе.