Amostrar todas as espécies de uma localidade é uma tarefa extremamente difícil, principalmente em ambiente de alta diversidade nos quais o número de espécies raras pode ser bastante significativo. Nesses ambientes, o uso de estimativas da riqueza de espécies pode contribuir para facilitar comparações entre ambientes.
O estimador de Chao (1984) do número absoluto de espécies em uma assembleia se baseia no número de espécies raras em uma amostra. Colwell e Coddington (1994) denominam essa medida Chao 1.
Sua Fórmula é:
onde Sobs = o número de espécies na amostra; F₁ = o número de espécies observadas representadas por um único indivíduo (singletons); e F₂ = o número de espécies observadas representadas por dois indivíduos (doubletons). A variância da estimativa também pode ser calculada (Colwell 2014).
A estimativa de riqueza de espécies produzida pelo Chao 1 é uma função da razão entre espécies com um (singletons) ou dois indivíduos (doubletons) e depende da frequência relativa de singletons. Quando todas as espécies estão representadas por pelo menos dois indivíduos o inventário pode ser considerado completo e o valor de Chao1 será igual a riqueza observada (Coddington et al., 1996).
Quando os dados são coletados por amostras, e apenas se conhece em quantas unidades amostrais a e espécies está presente, deve ser utilizada uma variante deste método chamada de Chao2.
onde, Q 1 = número de espécies que ocorrem em uma amostra e Q2 = número de espécies que ocorrem em duas amostras.