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La fragmentación de ambientes naturales es uno de los factores responsables de la pérdida de biodiversidad. El tamaño de los fragmentos, su aislamiento, el efecto borde y la sinergia con otros disturbios extrínsecos son aspectos de la fragmentación importantes para la conservación, si bien este último ha sido comparativamente menos estudiado. La mayoría de los estudios están enfocados en las comunidades y centrados en cambios sobre la riqueza de especies, una comprensión más completa de la fragmentación y de sus efectos requiere cubrir simultáneamente distintos niveles de organización biológica y ampliar el análisis a los cambios en la composición de especies, sus causas y consecuencias. Esta tesis representa una contribución original dirigida al estudio de la fragmentación a partir del análisis de los niveles individual, poblacional y comunitario, con el objetivo de determinar el modo más efectivo de evaluar sus efectos sobre la biodiversidad y su interacción con otros factores de alteración ambiental. Se realizó en pastizales psamófilos de la Pampa Austral fragmentados por una plantación de Pinus pinaster, en un sector de dunas costeras de alto valor de conservación, en el Partido de Coronel Dorrego (Buenos Aires). Los objetivos específicos fueron: evaluar los efectos de la fragmentación sobre la comunidad vegetal e identificar parámetros que pongan en evidencia sus impactos, comparar la recuperación de pastizales continuos y fragmentados luego de un incendio, y analizar el efecto de la fragmentación sobre el crecimiento y la reproducción de dos plantas nativas: Senecio pampeanus y Margyricarpus pinnatus. Se seleccionaron quince fragmentos de pastizal correspondientes a cinco categorías de tamaño entre 0,05 y 2,5 ha, y se compararon con controles de superficie equivalente en áreas cercanas de pastizal continuo. Los fragmentos menores presentaron mayor riqueza de exóticas y menor riqueza de nativas respecto al pastizal continuo, mientras plantas exóticas y nativas asociadas a disturbios predominaron en los fragmentos, gramíneas y otras nativas típicas del pastizal pampeano lo hicieron en los controles. El pastizal continuo mostró una coincidencia marcada en las especies dominantes antes del fuego y quince meses después, como evidencia de una resiliencia que resultó mucho menos obvia en el fragmentado. En ese punto de la sucesión, las diferencias en la composición específica entre fragmentos y controles, que antes del fuego se limitaban a las áreas pequeñas, se reflejaron en todo el rango de tamaños. Las plantas estudiadas respondieron de diferente manera a la fragmentación, posiblemente en relación con sus estrategias reproductivas. Mientras en Senecio pampeanus resultó afectada la producción de frutos y semillas, en Margyricarpus pinnatus se redujo el establecimiento de plántulas producidas a partir de individuos creciendo en fragmentos pequeños. Evaluar simultáneamente los efectos de la fragmentación sobre distintos niveles de organización biológica permite comprender cuáles son los procesos afectados y las causas subyacentes. Esta información resulta importante para la conservación y manejo de la biodiversidad, en un contexto actual en el cual su pérdida por actividades humanas está alcanzado niveles sin precedentes en la historia.

En la presente tesis estudiamos procesos de fragmentación de sistemas finitos, formados por constituyentes que interactúan de a pares a través de potenciales de corto rango. Utilizamos técnicas de dinámica molecular para simular experimentos de fragmentación de sistemas confinados en volúmen, de sistemas libres no-confinados y de procesos de producción de fragmentos como consecuencia de colisiones entre un blanco y un proyectil. En cada escenario analizamos el proceso de formación de fragmentos no sólo en el espacio configuracional, sino también en el espacio de fases, utilizando algoritmos avanzados de reconocimiento de fragmentos que buscan estructuras ligadas en el espacio q-p. En el estudio de sistemas confinados encontramos, para situaciones de alta dilución, claras señales de una transición de fase de primer orden, entre una fase tipo-líquida (presencia de una gota de gran masa) y una fase tipo-vapor (sólo fragmentos livianos), que tiene lugar en un sistema finito. Analizamos la existencia de fluctuaciones anormalmente grandes de la energía cinética, curvas calóricas con convexidades anómalas (loops) y calores específicos negativos. Determinamos el origen microscópico de dichas señales y pudimos explicar cómo “desaparecen” en la medida en que la densidad del sistema aumenta y la transición se torna contínua. A su vez, utilizando información de correlaciones microscópicas en el espacio de fases, pudimos obtener el diagrama de fases y caracterizar el comportamiento crítico del sistema. En el análisis de sistemas no-confinados encontramos que la dinámica del sistema sólo admite el establecimiento de un equilibrio local sobre un campo de velocidades asociado a un movimiento colectivo de expansión. En este nuevo escenario estudiamos el comportamiento de la curva calórica y la dependencia temporal de observables tales como las fluctuaciones relativas de la energía cinética, K y los espectros de masas de los fragmentos producidos. Pudimos reconocer el vínculo natural que se presenta entre fluctuaciones anormalmente grandes de K y la presencia de espectros de masa asintóticos libres de escala. Finalmente analizamos dos aspectos relacionados directamente con el mecanismo de excitación por colisiones. Por un lado estudiamos el proceso de deposición de energía en el blanco por parte del proyectil y pudimos encontrar la correspondiente curva calórica, encontrando que presentaba características similares al caso de explosiones no confinadas. Por otra parte, considerando un potencial semi-clásico para modelar la interacción nuclear, pudimos desarrollar un modelo de formación de fragmentos en colisiones de iones pesados que fija un marco dentro del cual se pueden interpretar recientes resultados experimentales.