第 13-17 題組的背景資料
草履蟲是單細胞動物，靠擺動纖毛而運動，有三位科學家對草履蟲的逃避運動機制產生興趣，於是做了以下的實驗。
科學家甲：利用顯微攝影技術連續觀察單一隻草履蟲的逃避行為(圖一)，發現草履蟲的逃避運動有一定的方向。當前端碰到障礙物時（圖一之 1-10）會試圖闖關幾次，最後通不過才後退（圖一之 11），搖一搖身子（圖一之 13），改變方向再繼續前進（圖一之 14）。
科學家乙：用微細玻璃電極插入一隻活的草履蟲細胞內，記錄其細胞的膜電位，同時以細物小心碰觸其前端或後端（圖二小箭頭）。發現碰觸的位置不同，造成膜電位的變化不同，同時纖毛擺動的方向也不同（圖三）。
科學家丙：用化學分析法研究草履蟲細胞內的離子濃度，發現草履蟲纖毛擺動的方向和細胞內鈣離子的濃度（用〔Ca2+〕表示）高低有密切關係（圖四）。
綜合三位科學家的研究結果，回答下列各題：