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:

