Фамилия Земсарай — редкая и неочевидная. В ней нет привычных русских суффиксов -ов или -ин, и на слух она звучит как что-то инородное. Скорее всего, перед нами не исконно русская, а искусственная или семинарская фамилия, образованная по модели, характерной для духовного сословия.

Разберём основу. «Земс» — это сокращение от латинского terra (земля). Второй корень — «арай» — скорее всего, восходит к греческому арарискейн (пахать, возделывать). Вместе «земс-арай» означает «землепашец» или «возделывающий землю». Такие сложные слова из латинских и греческих корней — типичный приём в русских духовных семинариях XVIII–XIX веков. Священникам и их детям часто давали «говорящие» фамилии, переводившие на мёртвые языки их прозвище или занятие. Если предок был крестьянином или пахарем, его могли записать не просто «Земледелов», а по-учёному — Земсарай.

В пользу этой версии говорит и окончание на -ай. В русских фамилиях такой финал встречается редко, а вот в греческих основах — часто. Фамилии вроде Златоустов, Аполлосов, Иерусалимов — того же ряда. Земсарай, вероятно, не склонялась по падежам как типичная русская фамилия, а оставалась неизменной, что тоже указывает на её книжное, «учёное» происхождение.

Встретить носителей фамилии Земсарай можно в основном на территории бывшей Российской империи, особенно в регионах, где было много духовных училищ: центральная Россия, Украина, Поволжье. В современной России фамилия остаётся крайне малочисленной. Если вы её носите, то, скорее всего, ваш предок был либо сельским священником, либо сыном крестьянина, получившим при поступлении в семинарию фамилию, которая переводила его мирское прозвище на язык классической древности.