Tecnicamente, sim, pode fragmentar se não houver muito espaço livre disponível, e não, ele não se limpa depois de si mesmo. Para verificar o nível de fragmentação de uma partição:
fsck -nvf /dev/sda1 # replace sda1 with the relevant partition
e para ver como um arquivo específico é fragmentado:
filefrag -v /path/to/file
Aqui é um artigo sobre como desfragmentar um sistema Linux, mas As chances são de que isso não esteja afetando o seu sistema em um grau perceptível, então você não precisa se preocupar com isso.
Se você está realmente interessado, este artigo e seu acompanhamento foi extremamente útil para mim na compreensão como o sistema de arquivos funciona.