Att gå i skuld med naturen är en farlig sak. När våra vattenlager, land och ren luft spenderas - vi har ingen andra planet att låna av. Men det är precis så som jorden är på väg. 1 augusti 2018 markerar en årlig händelse, "Earth Overshoot Day":den dag då de naturresurser som planeten kan återskapa inom ett år är uttömda. Detta är det tidigaste datum då Earth Overshoot Day någonsin har uppnåtts.

En av de största tryckpunkterna som driver planeten till dess gränser är vårt matsystem. Det är så människor växer, producera, transportera och konsumera mat. Eftersom dessa system för närvarande fungerar, de bidrar negativt till klimatförändringar och avskogning; de äventyrar sötvattenbestånd och minskar snabbt den biologiska mångfalden.

Livsmedelssystem måste omvandlas för att producera mer näringsrik mat med lägre miljöpåverkan. Det finns ett antal initiativ runt om i världen som arbetar mot detta. Här är bara fem som använder olika slags vetenskap - från smarta tillvägagångssätt till uppfödning av boskap och grödor till återvinning av avloppsvatten - som kan hjälpa människor att lösa sin växande skuld till planeten.

Smarta lösningar

Att hantera djurutsläpp : Efter energi- och transportsektorn, livsmedelssystemet är en av de största utsläpparna av växthusgaser; det står för cirka en fjärdedel av de totala utsläppen.

Uppfödning av boskap för kött och mejeriprodukter står för 14,5 %, mestadels på grund av metangasen som släpps ut från djur. Forskning som stöds av International Livestock Research Institute är redan på gång i länder som Brasilien och Uruguay för att identifiera kor som ger lägre metanutsläpp.

Dessa djur kan sedan naturligt föda upp i populationen. Detta förväntas sänka utsläppen från boskap med mellan 5 och 20%.

Återuppliva glömda livsmedel: Bara tolv grödor och fem djurarter ger 75% av världens föda. Uppskattningsvis 940 arter av odlade växter riskerar att försvinna.

Men det finns många glömda livsmedel som kan produceras på ett hållbart sätt, som är motståndskraftiga mot vårt förändrade klimat, och full av näring. Den orange-röda afrikanska auberginen, till exempel, har löv som är extremt höga i kalcium, järn och betakaroten (som kroppen omvandlar till vitamin A).

Det är vettigt att titta på dessa försummade och näringsrika pärlor för att möta världens matbehov. På African Orphan Crop Consortium, värd av World Agroforestry Center, forskare använder uppfödningstekniker för att förbättra motståndskraften och näringskvaliteten hos underutnyttjade grödor.

Jordbruk med precision: Kväve, fosfor och kalium är viktiga näringsämnen för att hjälpa matgrödor att blomstra. Men överflödig avrinning av dessa gödningsmedel överskrider gränsen för kemikalier som säkert kan strömma ut i miljön. En studie genomförd för CGIAR -forskningsprogrammet om klimatförändringar, Jordbruk och livsmedelssäkerhet i en vetegodande region i Mexiko har visat att mer exakt applicering av kväve avsevärt minskar tillhörande utsläpp och avrinning. Det gör detta utan att påverka avkastningen.

Forskare har studerat och främjat hanteringsmetoder för att hjälpa jordbrukare att använda gödningsmedel mer effektivt och ta hänsyn till tillgängligt jordkväve och väder. Handhållna avkänningsanordningar som bedömer behovet av växtkväve testades med avseende på deras förmåga att ge jordbrukare råd om optimal användning av gödningsmedel. Under 2017 och 2018, Mexikanska bönder i Yaqui -dalen har använt liknande avkänningsanordningar men monterat på drönare för att ge rekommendationer för vetegrödor som odlats på mer än 1, 000 tunnland.

Spåra avskogning från himlen : Mellan 2000 och 2010, jordbruket beräknas ha legat bakom 80% av avskogningen över hela världen.

Produktion av palmolja, som finns i allt från bröd till glass, är en viktig drivkraft för avskogning, särskilt i ekvatoriella länder. Bönder i dessa länder rensar rutinmässigt mark för att plantera oljepalmer.

Men en helt ny karta från Center for International Forestry Research kan nu spåra ohållbara metoder. Ett verktyg kopplat till kartan, som är känd som "Borneo Atlas", använder regelbundet uppdaterade satellitbilder för att visa vilken inverkan öns 467 palmoljefabriker har på närliggande skogsområden, och eventuell utbyggnad av befintliga plantager.

Tanken är att denna förbättrade transparens ska hjälpa handlare så småningom att eliminera ohållbara metoder från sina leveranskedjor.

Återvinning av avloppsvatten: Ungefär 84% av jordens sötvattenresurser används inom jordbruket. År 2030 förväntas det att jordbrukets efterfrågan på vatten ensam kommer att överstiga tillgängligt utbud, även innan hushållens vattenbehov tillgodoses.

Än, över hälften av det globala sötvattnet blir oanvändbart avloppsvatten. International Water Management Institute har analyserat 24 möjligheter för att sätta det spillda vattnet i arbete - och generera inkomst samtidigt.

I Bangladesh, till exempel, avloppsvatten från ett sjukhuskomplex som annars hade runnit ut i en närliggande flod, har använts för att skapa proteinrikt foder för odling av fisk. Försäljningen av fisken återhämtade sig lätt kostnaden för systemet, vilket gör detta till en dubbel vinst för verksamheten och livsmedelsförsörjningen i området.

Avveckla vår skuld

Inkassorer är skrämmande, och naturen är inte annorlunda. Men som dessa projekt - och hundratals andra som bedrivs runt om i världen av forskare - avslöjar, människor är inte hjälplösa. Det finns mycket som kan göras för att göra livsmedelssystemen mer hållbara och för att reglera vår planetskuld.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.